Stabilita ETICS

Súčasný trend zatepľovania obvodových plášťov bytových domov prináša nielen úspory energie na vykurovanie, zvýšenie tepelnej pohody v bytoch, ale aj zlepšenie estetického vzhľadu sídlisk. Čas návratnosti investície do zateplenia sa so stále narastajúcim zvyšovaním cien energie postupne skracuje. Vzhľadom na platnosť smernice EP a Rady 2010/31/EU možno očakávať, že požiadavka na znižovanie energetickej náročnosti budov bude mať stále väčší význam. Najmä v prípade panelových domov predstavuje zatepľovanie významnú súčasť ich obnovy.

Na dosiahnutie zvýšenia životnosti bytových domov zateplením treba v oveľa väčšej miere venovať pozornosť stabilite aplikovaného tepelnoizolačného systému. Na zabezpečenie stability ETICS má zásadný vplyv kvalita podkladu, kvalita prilepenia tepelnej izolácie lepiacou maltou a kvalita mechanického pripevnenia – kotvenia rozpernými kotvami.

Kvalita podkladu
Požiadavky na podkladovú vrstvu na aplikovanie vonkajšieho tepelnoizolačného kontaktného systému (ETICS) sa uvádzajú jednak v dokumentácii jednotlivých výrobcov ETICS a jednak v STN 73 2901: 2008 Zhotovenie vonkajších tepelnoizolačných systémov (ETICS). Hlavným predpokladom dostatočnej prídržnosti izolácie a tým aj výslednej stability je dobrý stav podkladu a súdržnosť jeho vrstiev (obr. 1). Ak sa pred samotným aplikovaním ETICS nezrealizuje jeho riadna diagnostika, stáva sa realizácia zateplenia veľmi riziková. Netreba brať do úvahy zažité mýty, že rozperné kotvy zaťaženie prenesú. Rozperné kotvy sa totiž na prenášaní vlastnej hmotnosti ETICS nepodieľajú, prenášajú iba osové zaťaženie. Tým, že vytvárajú trvalý prítlak, vďaka treniu medzi oddelenými vrstvami spolupôsobia pri zabezpečovaní stability ETICS. Nemožno však nimi trvalo eliminovať poruchy podkladu.

V STN 73 2901 sa z tohto dôvodu odporúča realizovať skúšku prídržnosti lepiacej malty k podkladu. Zjednodušene povedané skúška sa vykonáva s cieľom zistiť veľkosť sily, akou nalepená izolácia drží na podklade. Skutočné hodnoty by si mal zistiť projektant už pri navrhovaní vhodnej lepiacej malty s ohľadom na možnosti tepelnoizolačného systému.

Viaceré prieskumy preukázali, že v mnohých prípadoch podklad nespĺňa požadované hodnoty. Tieto nedostatky sú spôsobené prevažne malou súdržnosťou vrstiev podkladu, najmä dodatočných náterov či nástrekov so zvetraným povrchom obvodových panelov, separá­ciou krycej vrstvy výstuže alebo nevhodnou skladbou obvodového plášťa. Pri deštrukcii sa zvyčajne uvoľní degradovaný povrch podkladu, pravdepodobne vplyvom vlhkosti z in­teriéru a vznikajúceho kondenzátu.

Skúškou prídržnosti lepiacej malty k podkladu možno dosiahnuť požadovanú stabilitu ETICS na podklade a zároveň znížiť náklady na zateplenie, napríklad overením potreby penetrácie podkladu, ktorá sa v technologických návodoch výrobcov ani v STN 73 2901 jednoznačne nevyžaduje. Ak podklad spĺňa hodnoty požadované normou, podľa ktorej by priemerná hodnota prídržnosti lepiacej malty k podkladu mala byť minimálne 200 kPa s podmienkou, že žiaden výsledok skúšky nesmie byť nižší ako 80 kPa, má investor istotu, že ak sa počas životnosti stavby nezhoršia vlastnosti podkladu, bude stabilita ETICS zabezpečená.

Kvalita prilepenia tepelnej izolácie lepiacou maltou
Ak sa overila nosnosť podkladu, ďalšou podmienkou je nevyhnutnosť dodržania správneho lepenia. Podmienky správneho lepenia sa nachádzajú v návodoch výrobcov ETICS alebo v STN 73 2901. Vyplývajú predovšetkým z faktu, že na tvrdý podklad na exteriérovej strane obvodového plášťa budovy sa lepí mäkký materiál. Navyše, treba počítať s objemovou rozťažnosťou tohto materiálu. Preto je nevyhnutné dodržať správny postup nanášania lepiacej malty, a to buď celoplošne zubovým hladidlom, alebo ako súvislý pás po obvode v kombinácii s tromi terčmi nanesenými v strede tepelnoizolačnej dosky (obr. 2). Iba tak možno eliminovať ťahové sily vznikajúce v dôsledku objemovej rozťažnosti materiálu. Pri nanášaní lepiacej malty treba vždy dodržať požiadavku minimálne 40-percentného styku dosky s podkladom, ak sa v technickej dokumentácii výrobcu neuvádza inak. Tieto podmienky sú z hľadiska stability ETICS zásadné. Pri lepení na takzvané terčíky sa vplyvom pôsobenia rozťažných síl a nepripevnenia okrajov tepelnoizolačných dosiek postupne uvoľňuje lepený spoj. Prejavuje sa to v podobe vydutín na vodorovnej ploche tepelnoizolačnej dosky – takzvaný vankúšový efekt (obr. 3). Neskôr v kombinácii s nedostatočným mechanickým kotvením rozpernými kotvami môžu dosky začať odpadávať.

Ostatné požiadavky ako napríklad lepenie na väzbu, vyrezávanie rohov okolo stavebných otvorov tak, aby škára medzi jednotlivými tepelnoizolačnými doskami nelícovala s ostením, používanie prevažne celých tepelno­izolačných dosiek, nepoužívanie odrezkov izolácie so šírkou menšou ako 150 mm, lepenie bez škáry na zraz a podobne majú skôr vplyv na zamedzenie vzniku škodlivých trhlín, ktoré sa prenášajú do povrchových vrstiev, alebo na tvorbu tepelných mostov.

V prípade splnenia uvedených podmienok je nevyhnutná kontrola celistvej súdržnosti pevnej izolácie, ktorá musí korešpondovať s prídržnosťou jednotlivých vrstiev. Zabezpečenie všetkých týchto podmienok tak, ako sa uvádza v ETAG 004, je pre zhotovovateľa veľmi náročné až nereálne. Je teda viac ako rozumné dodržať základné podmienky prídržnosti celého ETICS dané výrobcom vrátane tepelnoizolačnej vrstvy. Výrobca je totiž povinný realizovať kontrolu všetkých základných súčastí ETICS.

Kvalita mechanického pripevnenia – kotvenie rozpernými kotvami
Funkcia rozpernej kotvy spočíva iba v eliminácii síl od účinkov sania vetra. Sanie vetra vyvoláva v tepelnoizolačnom systéme axiál­ne (osové) sily, ktoré cez jeho súvrstvie pôsobia na podklad. Základom mechanickej stability systému je prídržnosť lepiacej malty k podkladu, respektíve súdržnosť neúnosnej vrstvy nachádzajúcej sa na nosnom murive. Mechanické prepojenie povrchu tepelnoizolačných dosiek s murovacím materiálom tanierovými rozpernými kotvami zabezpečuje, že rozperné kotvy preberajú zaťaženie vyvolané saním vetra. Vďaka nim možno kontaktné tepelnoizolačné systémy aplikovať aj na podklady s náterom, nástrekom alebo starou omietkou. Použitie lepeného systému by bolo v týchto prípadoch veľmi nespoľahlivé alebo úplne nemožné.

Problematika mechanického kotvenia plastovými rozpernými kotvami je široká (obr. 4). Predovšetkým si treba uvedomiť, že nie je podstatné iba to, ako rozperná kotva drží v podklade (v nosnej časti budovy), ale aj jej schopnosť pridržať izoláciu ETICS. Hodnoty odolnosti rozpernej kotvy proti vytrhnutiu z podkladu väčšinou oveľa prevyšujú hodnoty odolnosti proti pretiahnutiu, a to aj v prípade rozperných kotiev umiestnených v škárach medzi tepelnoizolačnými doskami, ako aj v ich ploche. Z hľadiska bezpečnosti potom treba pri stanovení druhu a počtu rozperných kotiev vždy vychádzať z menej priaznivých hodnôt.

Obr. 4 Nefunkčne osadená rozperná kotva	Obr. 5  Zle osadená rozperná kotva v tepelnej izolácii na báze minerálnej vlny

Ďalšou podstatnou skutočnosťou je, že nie každú rozpernú kotvu možno použiť do akéhokoľvek materiálu. Napríklad do mäkkých materiálov (plynosilikát) možno použiť tak­mer výhradne len rozperné kotvy s aktiváciou rozperného tŕňa zaskrutkovaním do kotviaceho puzdra, či už je kotviaci tŕň z kovu, alebo plastu.

Druhy podkladového materiálu z hľadiska kategórie použitia rozperných kotiev sa vo vzťahu k materiálu nosnej vrstvy podkladu rozdeľujú podľa tab. 1.

Pri výbere rozperných kotiev sa musí rešpektovať, či je zamýšľaná rozperná kotva súčasťou daného tepelnoizolačného systému.

V prípade tepelnoizolačných materiálov s vyššou objemovou hmotnosťou, ako je napríklad minerálna vlna, treba použiť rozperné kotvy s rozperným tŕňom z kovu (obr. 5). Ďalšou dôležitou podmienkou úspešnej realizácie je stanovenie dĺžky použitej rozpernej kotvy. Musí sa stanoviť tak, aby sa jej minimálna kotviaca dĺžka nachádzala vždy celá v nosnej časti podkladu. Na stanovenie dĺžky rozpernej kotvy treba zohľadniť okrem hrúbky izolácie aj maximálnu hrúbku použitej lepiacej malty a maximálnu možnú hrúbku povrchovej úpravy podkladu – pôvodné omietky, nástreky a podobne.

Najpodstatnejšie je určenie správneho počtu a rozmiestnenia rozperných kotiev. Stanovenie počtu rozperných kotiev na m² sa v prípade jednotlivých výrobcov spravidla líši. Niektorí výrobcovia poskytujú iba návrh kotviaceho plánu pre daný počet rozperných kotiev a určenie počtu nechávajú na projektanta alebo zhotovovateľa. Iní výrobcovia ponúkajú odporúčané riešenia, ktoré v horšom prípade vychádzajú zo zvyklostí alebo z už neplatnej STN 73 0035. V lepšom prípade tieto riešenia vychádzajú z platného Eurokódu STN EN 1991-1-4: 2007 (Eurokód 1. Zaťaženia konštrukcií. Časť 1-4: Všeobecné zaťaženia. Zaťaženie vetrom), nie sú však súčasťou statického výpočtu, a preto majú len odporúčací charakter. Vo všeobecnosti platí, že za vypracovanie projektovej dokumentácie je zodpovedný projektant, a nie dodávateľ kotiev alebo tepelnoizolačného systému. Kotvenie tepelnoizolačných systémov na základe statického posudku je však z dôvodu finančnej náročnosti ešte stále ojedinelé.

Pozitívnym posunom v tejto oblasti je v Českej republike nová norma ČSN 73 2902: 2011 (Vonkajšie tepelnoizolačné kompozitné systémy (ETICS). Navrhovanie a použitie mechanického upevnenia na spojenie s podkladom). Norma vychádza z Eurokódu 1991-1-4 a jej významným pozitívom je možnosť tak­zvaného zjednodušeného výpočtu, ktorý však počíta s o niečo vyšším počtom rozperných kotiev na m². Tento problém možno eliminovať použitím vhodnejšej rozpernej kotvy, najmä z hľadiska jej odolnosti proti preťaženiu.

Dôležitou súčasťou stanovenia počtu rozperných kotiev je určenie takzvaných okrajových oblastí budovy, v ktorých by mal byť počet rozperných kotiev vyšší. Je logické, že účinky zaťaženia vetra sa najviac prejavujú v oblasti nárožia budovy.

V prípade panelových budov sú pre voľbu rozpernej kotvy rozhodujúce vlastnosti podkladového materiálu. Sendvičové panely pozostávajú z betónovej monierky s hrúbkou 40 až 60 mm, ktorá tvorí podklad na pripevnenie ETICS. V súlade s riadiacim pokynom Európskej organizácie pre technické osvedčovanie ETAG 014: 2004 (Kotvy z plastu na pripevňovanie vonkajších kontaktných tepelnoizolačných systémov s omietkou) treba v prípade podkladu s hrúbkou menšou ako 100 mm na stavbe vždy realizovať skúšku uvažovaných rozperných kotiev na vytrhnutie z podkladu. Keďže pôsobením poveternostných vplyvov môžu nosné materiály degradovať, ako je napríklad karbonatácia betónu, treba mieru degradácie experimentálne overiť a vychádzať skôr z hodnôt odolnosti proti vytrhnutiu overených meraním na stavbe alebo napríklad v prípade betónových konštrukcií počítať vo výpočte s betónom nižšej triedy.

Neoddeliteľnou súčasťou zabezpečenia stability ETICS je samotné osadzovanie rozperných kotiev. Napríklad v Rakúsku treba na použitie rozperných kotiev na stavbe vykonať skúšku spoľahlivosti montáže v súlade s ÖNORM B 6124: 2007 (Dübel für Außen­wand-Wärmedämm-Verbundsysteme – Roz­perné kotvy pre ETICS). V Českej republike je skúška potrebná iba v prípade systémov zaradených do kvalitatívnej triedy A.

Účelom skúšky je overenie možnosti úspešnej montáže rozpernej kotvy na stavbe pri zachovaní schopnosti plniť funkciu v tepelnoizolačnom systéme. Vykonanie skúšky je veľmi jednoduché (obr. 6). Rozperná kotva sa namontuje do vrstvy základného materiálu (betón C 20/25 – kategória A) a stavebného materiálu s dutinami (kategória C), a to cez vrstvu polystyrénu s hrúbkou 110 mm (zodpovedá 100 mm izolácie a 10 mm lepiacej malty). Na pribitie zatĺkacej rozpernej kotvy sa použije padacie závažie, ktoré sa spustí na hlavu tŕňa rozpernej kotvy z výšky 500 mm. Hmotnosť závažia sa volí tak, aby sa počet úderov potrebných na zatlčenie tŕňov a zapustenie tanierikov do roviny izolácie alebo maximálne 2 mm pod úroveň izolácie pohyboval v rozpätí od 3 až do 8.

Po odstránení izolačnej vrstvy sa rozperná kotva posúdi. Driek nesmie vykazovať lomy a trhliny. Tanier rozpernej kotvy sa následne cez oporný krúžok prichytí do trhacieho stroja a vyťahuje sa konštantnou rýchlosťou až do zaťaženia 1 kN. Pri hodnote výťažnej sily 600 N nesmie byť vytiahnutie v mieste roviny podkladu väčšie ako 1 mm. Hodnota 600 N sa zvolila ako sila s dostatočnou rezervou, aby bola blízka sile potrebnej na deformá­ciu izolácie pri zapustení taniera (asi 450 N).

Na úrovni EOTA v rámci pracovnej skupiny pre ETAG 014 sa v súčasnosti pripravuje návrh tejto skúšky ako Technical Report na doplnenie ETAG 014. V prípade schválenia tohto technického reportu bude skúška spôsobilosti montáže neoddeliteľnou súčasťou skúšky na získanie ETA pre tanierové rozperné kotvy určené na mechanické upevnenie ETICS. Zavedenie skúšky spôsobilosti montáže do národných predpisov a riadiaceho pokynu Európskej organizácie pre technické osvedčovanie ETAG predstavuje snahu zodpovedných technických orgánov nastaviť kritériá na použitie alebo aj na predaj rozperných kotiev v členských krajinách EÚ.

Renomovaní výrobcovia rozperných kotiev už toto overovanie realizujú, pretože táto požiadavka má svoju logiku a odstraňuje počet nefunkčne osadených rozperných kotiev. Odporúča sa prednostne voliť rozpernú kotvu, ktorá prešla touto skúškou.

Ani najlepšia rozperná kotva však sama osebe nezabezpečí dosiahnutie požadovaného výsledku. Veľkú rolu totiž zohráva ľudský faktor. Podľa požiadaviek ETAG 014 sa plastové rozperné kotvy musia nainštalovať v súlade s technickým osvedčením plastových rozperných kotiev, so špecifikáciami výrobcu, s výkresmi a s použitím odporúčaného náradia. Inštaláciu plastových rozperných kotiev musí realizovať vyškolený personál. Pred inštaláciou plastových rozperných kotiev sa musí skontrolovať základný materiál, do ktorého sa má rozperná kotva použiť.

Možno predpokladať, že vyškolený pracovník bude mať dostatočné informácie o náradí vhodnom pre jednotlivé typy materiálov a o ďalšom náradí potrebnom na osadenie rozperných kotiev. Rovnako možno predpokladať, že rozperné kotvy osadené odborným spôsobom nebudú predstavovať tepelný most a tým znižovať účinnosť zateplenia. Jednoznačne platí, že zle osadená rozperná kotva nie je schopná plniť svoju funkciu a predstavuje iba zbytočne vynaložené náklady.

Je pochopiteľné, že uplatňovanie prísnejších požiadaviek na mechanické kotvenie vyplývajúcich zo zvyšovania úrovne technického poznania tak v oblasti príprav, ako aj v oblasti samotnej realizácie, prináša navýšenie ceny stavby. Treba však mať na mysli, že podcenenie stability tepelnoizolačného systému môže mať za následok jeho deštrukciu (obr. 7 až 9) a tým aj zmarenie investície. Navyše, môže sa tým ohroziť zdravie a životy vlastníkov bytov a tretích osôb.

Obr. 7, 8  Havária ETICS v dôsledku nesprávneho lepenia a kotvenia	Obr. 9  Dôsledok použitia nesprávneho kotvenia

Najčastejšie poruchy
Pri aplikácii ETICS sa môžeme stretnúť s množ­stvom chýb. Tieto chyby sú žiaľ dosť časté a v niektorých prípadoch dokonca bežné.

Predovšetkým ide o ignorovanie posúdenia a prípravy podkladu. Neposudzuje sa súdržnosť povrchových vrstiev a nosnej časti. Zanedbáva sa otázka rovinnosti podkladu, ktorá sa potom rieši nanesením nadmernej vrstvy lepiacej malty. Na prípadných deštrukciách fasád sa môže podieľať aj neriešenie problematiky pôvodných povrchových úprav s vysokým difúznym odporom.

V procese lepenia tepelnej izolácie predstavuje zásadnú chybu nanášanie lepiacej malty iným spôsobom ako celoplošne použitím zubového hladidla alebo kombináciou súvislého pásu po obvode tepelnoizolačnej dosky a najmenej troch terčov nanesených v strede. Príčinou separácie lepiacej malty od podkladovej konštrukcie môže byť lepenie tepelnej izolácie na trvalo vlhký podklad. Dôsledkom porušenia ostatných technických pravidiel v technických predpisoch môže byť vznik trhlín. Na ohrození stability ETICS sa však podieľajú len ojedinele.

Najčastejšie poruchy ovplyvňujúce stabilitu ETICS vznikajú počas kotvenia rozpernej kotvy. Základnú chybu predstavuje nerealizovanie odborného výpočtu – návrhu kotvenia. S tým súvisí použitie rozperných kotiev, pri ktorých nie je známa hodnota odolnosti proti preťaženiu a často nie je známa ani sila, akou bude rozperná kotva držať v podkladovej konštrukcii, čiže hodnota odolnosti proti vytrhnutiu. Chybu predstavuje, samozrejme, aj použitie rozpernej kotvy, ktorá nie je určená na kotvenie do daného materiálu. Ďalšie chyby potom vznikajú pri samotnom osadzovaní rozperných kotiev. Ide predovšetkým o spôsob vyvŕtania otvorov. Nevhodné je vŕtanie príklepom do materiálov s dutinami či mäkkých materiálov alebo vŕtanie do tvrdých materiálov opotrebovaným vrtákom, pričom opotrebením sa zmenšuje priemer vrtáka. Ďalšou chybou je napríklad aj nedostatočná hĺbka vrtu. Pri aktivácii rozperného tŕňa najmä natĺkaním sa často poškodí telo rozpernej kotvy alebo rozperného tŕňa, predovšetkým v prípade rozperných kotiev bez skúšky spoľahlivosti montáže. Pri natĺkaní rozperných kotiev môžu vznikať aj poruchy v tepelnoizolačnej vrstve. Na stabilitu ETICS môže mať vplyv aj nedodržanie technologickej prestávky medzi lepením tepelnej izolácie a kotvením.

Záver
Sila vetra sa v priebehu ostatných 50 až 60 rokov zvýšila takmer o 50 %. Hodnoty zaťaženia vetrom tak môžu predovšetkým v okra­jových pásmach vyšších panelových budov dosahovať návrhové hodnoty vyššie ako 3 kN/m². Na to by mali brať ohľad stavbyvedúci a projektanti, ktorí rozhodujú o skladbe použitého ETICS a vykonávajú dozor nad realizáciou jednotlivých technologických krokov, najmä tých, ktoré môžu ovplyvniť jeho stabilitu.

Ak má zateplenie spĺňať požiadavku na predpokladanú životnosť minimálne 25 rokov, musí spĺňať požiadavky kladené na jeho stabilitu.

TEXT: Lubomír Nytra
OBRÁZKY a FOTO: STOMIX

Lubomír Nytra pôsobí ako senior servise manager vo firme STOMIX, spol. s r. o., ČR.

Článok bol uverejnený v časopise Správa budov.