Navrhování a provádění kamenných obkladů – kotvené obklady

14. října 2009

Partneři sekce:

Větrané fasády nabývají v moderní architektuře stále větší obliby. Nejen pro své technické parametry, ale především kvůli estetickému účinku. Obklady z přírodního kamene sice v České republice patří mezi méně často navrhované z důvodu vyšších nákladů, na druhou stranu investorům zaručují více než doživotní trvanlivost – jsou-li kvalitně provedeny. Co je důležité pro správný návrh a realizaci odvětrávaných kotvených kamenných fasád? Jaké jsou možnosti kotvení?

Posouzení desek se provádí podle ČSN 73 3251, únosnost kotev a požadavky na zabudování stanovuje výrobce. Pro plochy soklů je třeba používat kamenné desky s dostatečnou odolností proti nárazu. Při návrhu vyvěšených kamenných desek se posuzuje:

způsob upevnění kotev do podkladní konstrukce,
únosnost kotev podle hmotnosti kamenné desky a zatížení,
tloušťka desky z hlediska namáhání a geometrických zásad.

Při volbě tloušťky desky je nutné přihlédnout k velikosti desky a zatížení, které působí na desku. Deska se posuzuje zejména z hlediska působení zatížení větrem. Dále je nutné volit tloušťku desky podle zvoleného systému upevnění. Norma ČSN 73 3251 doporučuje pro exteriérové aplikace tloušťku desky 30 mm, pro interiér 25 mm. Norma se zabývá především upevňováním kamenných desek pomocí kotev s trny. U ostatních principů upevnění je třeba se řídit předpisy výrobců.

Podklad a tepelná izolace
Při realizaci obkladu nekontaktním způsobem (obvykle jde o provětrávanou fasádu) se obklad zavěšuje na nosnou konstrukci, která plní funkci statickou, a to pomocí prvků, jako jsou nosné kotvy s podložkami, případně tyčové a spojovací prvky, a nosný rošt. Podmínkou konstrukce je dostatečná pevnost a únosnost.

Podkladní konstrukce, které neodpovídají podmínkám stanoveným v dokumentaci výrobce kotevního systému, musejí být individuálně staticky posouzeny. Fasádní systém se doplňuje tepelnou izolací z hydrofobních materiálů, která se ukotvuje k podkladu. Tepelná izolace musí být chráněna před pronikáním vlhkosti do skladby – obvykle se používá pojistná hydroizolace z difuzně otevřené fólie. Fólie zároveň brání ochlazování povrchu tepelné izolace vnějším vzduchem pronikajícím mezi její vlákna. U bodových kotev (injektovaných nebo šroubovaných) nelze pojistnou hydroizolaci efektivně osadit.

Doporučuje se proto volit takové kotvy, které nesvádějí vodu do skladby, nebo kotvy opatřit odkapovými kroužky a použít tepelnou izolaci s nakašírovanou textilií bránící prochlazování tepelné izolace. Pronikání vody pod obklad lze zabránit také těsněním spár obkladu nebo úpravou okraje kamenných desek.

Kotevní systémy pro kamenné obkladové desky
Volba konkrétního typu upevňovacího systému závisí na zatížení, které kotva přenáší, typu podkladu a požadovaném způsobu uchycení. Kotevní prvky se mohou umístit jak ve vodorovné, tak i svislé spáře mezi deskami, nebo mohou být viditelné v ploše (v případě přiznaných kotevních prvků). Na trhu rovněž existují systémy, které umožňují realizovat zcela zakryté prvky. Kotevní prvky musejí být vyrobeny z nerezové oceli, aby kotvy nekorodovaly a nezabarvovaly kamenné desky, nebo aby se desky dokonce neuvolnily.

Upevnění k podkladu
V případě realizace injektovaných kotev do nosné konstrukce je třeba zpracovat detailní plán fasády s přesným rozmístěním kotev. Je nutno respektovat požadavky na rovinnost obkladu a bezpečné uchycení desek. Kotvy pro zainjektování musejí být v konstrukci uchyceny minimálně kotevní délkou a uchycení kotev musí být přesné ve všech směrech, protože rektifikace těchto kotev je velmi omezená a obtížná. Je možné použít více druhů kotev na jedné fasádě, například kotvy různé délky v případě ustupující konstrukce. Při použití kotev upevněných hmoždinkami (zpravidla se používají celokovové čepové kotevní šrouby) se většinou na umístění kotev nekladou tak přísné požadavky. Většina soudobých systémů umožňuje rektifikaci ve všech třech směrech v řádu několika desítek milimetrů. Kotvy se standardně vyrábějí z nerezové oceli.

Nosný rošt
V minulosti se používaly lištové vodorovné systémy, do kterých se nasouvaly kamenné desky s drážkami, nebo svislé systémy, na kterých byly upevněny nástavce s trny. Předností těchto systémů byl jasně stanovený modul, který omezil pracnost na stavbě a výrazně urychloval realizaci obkladu. V současné době se často používají především jednosměrné svislé nebo dvousměrné rošty, na které se desky upevňují.

Předností těchto systémů je především možnost volby způsobu uchycení desek a zejména možnost používat pro obklad tenké desky (se šířkou 10 až 15 mm). Dvousměrné rošty dobře umožňují upevnit pojistnou hydroizolaci. Moderní roštové systémy se zpravidla vyrábějí z hliníku, případně galvanizované oceli.

Připevnění desek
Nejčastější způsob uchycení desky na kotvu je pomocí trnů (průměr trnu se pohybuje mezi 4 až 6 mm). Kotvy opatřené trny je možno umístit jak ve svislých, tak i vodorovných spárách obkladu. Jsou-li kotevní prvky ve vodorovné (horizontální) spáře, pak nosná kotva nese poloviční zatížení jedné desky a všechny kotvy jsou nosné.

Jsou-li kotevní prvky ve svislé (vertikální) spáře, pak nosná kotva nese plné zatížení celé desky (poloviční hmotnost levé a poloviční hmotnost pravé desky) a přídržná kotva slouží pouze ke stabilizaci desky (proto mohou být přídržné kotvy slabší a s menší kotevní délkou). Přídržné kotvy však musejí být schopny přenést zatížení působící kolmo na rovinu desky – zpravidla zatížení desek účinky větru. V praktických aplikacích se zpravidla často kombinují oba způsoby. V řadě detailů například nelze umístit kotvy do svislé spáry (nároží objektů, detaily).

Novodobé systémy umožňují zcela skrýt upevňovací prvky. Šrouby se upevňují do otvorů vyvrtaných speciálním vrtákem; pro větší pevnost se používají šrouby s rozpěrným koncem. Tyto upevňovací systémy se zpravidla kombinují s dvousměrnými nosnými rošty. Předností těchto systémů je především snížení pracnosti na staveništi – veškerá příprava desek probíhá mimo staveniště a na stavbě se desky pouze zavěšují na nosný rošt.

Velkou výhodou je i možnost snadného řešení detailů bez nutnosti použití atypických konstrukčních prvků. Například kamenné pásky tvořící špalety oken se přišroubují ke kovovým úhelníkům upevněným ke kamenným deskám obkladu. Tloušťky kamenných desek se zpravidla používají v rozsahu 20 až 40 mm. Úchyty jsou z plechu z nerezavějící ocele a nýtují se nerezovými nýty na svislé prvky nosného roštu. Předností používání úchytů je především malá tloušťka desky v rozmezí 8 až 15 mm. Při volbě tohoto typu obkladu je nutné zohlednit možnost poškození desky – v oblasti nad terénem proto doporučujeme používat buď desky tloušťky 15 mm, nebo zvolit jiný systém upevnění silnější desky.

Spáry a dilatace
Úzké spáry (do 5 mm) se v obkladu zpravidla nevyplňují. Pro vyplnění spár se používají polymerní polyuretanové, silikonové, případně akrylátové tmely. Při volbě tmelu je nutno sledovat, zda tmel není agresivní vůči kamenné desce (např. některé silikonové tmely vůči mramoru nebo vápenci) a zda se kámen nezabarvuje. Vždy je vhodné tmel nejdříve vyzkoušet na zbytku desky. Větší spáry (nad 8 mm) je nutné utěsnit PE provazcem a vhodným typem tmelu. Kamenný obklad není nutné dilatovat, neboť jednotlivé desky vytvářejí samostatné dilatační celky. Do obkladu se přenesou veškeré objektové dilatace. V místě dilatační spáry se obklad v potřebné šířce přeruší a překryje se oplechováním.

Časopis ASB položil několik otázek na téma kotevních prvků Olze Löwitové, technické manažerce společnosti Halfen-Deha.

Jakým způsobem se v případě plášťů z přírodního kamene s vašimi kotevními prvky eliminují tepelné mosty?
Naše mateřská firma v Německu se otázkou tepelných mostů poslední dobou vážně zabývá. V katalogu Kotvy pro cihelné přizdívky máme tabulku, ve které jsou pro každý typ kotvy vyčísleny hodnoty tepelné vodivosti v závislosti na stupni únosnosti kotvy, vyložení kotvy a také podle tloušťky tepelné izolace. V případě kotev pro betonové prefabrikované panely a kotev pro fasády z přírodního kamene se v katalogu uvádějí doporučení pro správný návrh, který bude respektovat i problematiku tepelných mostů.

Jaký je stupeň zatížení různých typů kotevních prvků?
Kotvy pro přírodní kámen se v zásadě dělí na kotvy nosné, které přenášejí vlastní tíhu kamenného obkladu a tlak a sání větru, a na kotvy přídržné, které přenášejí pouze tlak a sání větru. Je mnoho typů kotev, které přenášejí zatížení od 500 do 4 000 N na jednu kotvu. Kotvy pro cihelné přizdívky se rozdělují do tří skupin únosnosti podle hodnoty FRd, a to skupin s únosností do 4,7 kN; 9,5 kN a 14,2 kN. Dále se kotvy rozlišují podle délky vyložení K, která v tomto případě může být od 130 do 350 mm.

Je možné realizovat kotvenou fasádu z kamene i pro převislé horizontální pohledové stěny pláště?
Ano, zatím spíše v zahraničí. Záleží na tom, jaká je nosná konstrukce a jaké jsou souvislosti. V každém případě vítáme, když architekti či projektanti konzultují s naším technickým oddělením možnosti kotvení již v raném stádiu projektování.

Jaké jsou v současnosti nejpoužívanější typy kotevních systémů?
Pokud se mám zmínit pouze o kotvách pro fasády, pak pro přírodní kámen jsou žádané kotvy DT, DH a UMA. Pro kotvení fasád z cihelného pohledového zdiva existuje mnoho kotev, respektive spon, které přenášejí tlak a sání větru. Na čtvereční metr se počítá řádově se sedmi sponami. Dále se pro tento typ fasád hodí například kotvy HK4 a HK4-F.

Spolupracujete v případě realizací fasád z přírodního kamene se stálými dodavateli materiálu? Pokud ano, jsou to čeští, nebo němečtí dodavatelé?
Lze říci, že každý stát má svoje dodavatele, se kterými spolupracuje. Pokud ovšem na území České republiky pracuje německý dodavatel materiálu, pak s ním spolupracujeme my. Takže ano – dá se říci, že máme zavedenou spolupráci s dodavateli materiálů.

(red)
S využitím podkladů od společností Dekstone a Halfen-Deha
Foto: Dekstone, s. r. o., Halfen-Deha, s. r. o.

Článek bol uveřejněn v časopisu ASB.