Pozemní stavitelství IV.

CÍLE KAPITOLY

Cílem kapitoly je:

1. Osvojit si zásady potřebné pro správný návrh odvodnění střech (dovnitř a vně dispozice).

2. Dovědět se základní informace o kanalizačních systémech používaných při odvodnění střech.

RYCHLÝ NÁHLED DO PROBLEMATIKY KAPITOLY

Co je v kapitole důležité.

1. Zásady pro správný návrh odvodnění střech vně dispozice.

2. Zásady pro správný návrh odvodnění střech dovnitř dispozice.

3. Typy kanalizačních systémů užívaných při odvodnění střech.

ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU

Na prostudování kapitoly bude třeba asi 3 hodiny.

KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY

Odvodnění střech, kanalizační systémy pro odvodnění střech, zásady pro řešení odvodnění střech

Odvodnění střechy musí být navrženo tak, aby zajistilo rychlý a plynulý odtok srážkové vody do kanalizace (popřípadě na terén), a to v každém ročním období.

Návrh způsobu odvodnění závisí na:

1. Tvaru střechy.

2. Velikosti odvodňované plochy.

3. Směru odvodňování.

4. Konstrukčním systému budovy.

5. Dispozičním řešení interiéru budovy.

6. Konstrukcích, které vystupují nad střechu.

7. Požadavcích na tepelnou a zvukovou izolaci svislého odpadního potrubí.

Z hlediska půdorysu můžeme střechy odvodnit:

1. Vně dispozice.

2. Dovnitř dispozice.

3. Dovnitř i vně dispozice.

2.1 Odvodnění střech vně dispozice

Odvodnění střechy vně dispozice používáme zpravidla u střech šikmých a strmých. U střech plochých výjimečně.

Rozlišujeme:

a) odvodnění bez střešních žlabů (voda stéká z okapů přímo na terén).

b) odvodnění do střešních žlabů.

2. 1. 1 Odvodnění bez střešních žlabů

Používá se:

1. Pro odvodnění malých ploch (cca do 10 m²),

2. V oblastech s nadmořskou výškou nad 600 m n. m.,

3. U střech nad otevřeným nebo nevytápěným prostorem.

Platí zásada, že vyložení římsy má být minimálně 900 mm.

Obr. 2. 1: Odvodnění vně dispozice s odtokem dešťové vody: a - na terén, b - do vsakovací jímky, c - do okapní mísy

2. 1. 2 Odvodnění do střešních žlabů

Podle umístění rozeznáváme žlaby:

1. Podokapní (minimální sklon 0,5 %).

2. Nástřešní (minimální sklon 0,5 %).

3. Nadřímsové (minimální sklon 0,66 %).

4. Mezistřešní (minimální sklon 1,0 %).

5. Zaatikové (minimální sklon 1,0 %).

Uvedené minimální sklony, které platí pro plechové žlaby, jsou předepsány v ČSN 73 3610 [2]. Technické požadavky na žlaby a dešťové odpady jsou uvedeny tamtéž, resp. v ČSN EN 612 [32]. Pro žlaby a tvarovky z PVC - U platí ČSN EN 607 [4].

Obr. 2. 2: Schémata jednotlivých druhů střešních žlabů

Materiály žlabů:

• ocelový pozinkovaný plech,
• ocelový poplastovaný plech,
• měděný plech,
• hliníkový plech,
• zinkový plech,
• titan-zinkový plech,
• plastické hmoty (např. PVC, PE, atd.).

Jednotlivé části žlabů je nutno dilatovat. Maximální délka dilatačního celku u žlabů z plechu ocelového pozinkovaného, měděného nebo titan-zinkového je 15 m - podle ČSN 73 3610 [2]. U ostatních materiálů, u kterých zmíněná norma nestanovuje maximální délku dilatačního celku, je vždy třeba řídit se doporučením výrobce.

Návrh velikosti žlabu vychází z velikosti půdorysného průmětu plochy, kterou je třeba odvodnit. K tomu slouží tab. 3, která je uvedena v ČSN 73 3610 [2].

Pro správný návrh odvodnění střech vně dispozice, které se používá zpravidla u střech šikmých a strmých, je nutno stanovit velikosti sklonů jednotlivých rovin střechy. Minimální sklony střešních rovin jsou dány konkrétním typem navržené skládané krytiny a jsou tabelovány v ČSN 73 1901 [1] - viz tab. 2. 3.

Při návrhu materiálů střešních krytin a klempířských konstrukcí je nutno dbát, aby nebyla navržena kombinace materiálů, které se navzájem ovlivňují elektrochemicky. Důsledkem nevhodné kombinace může dojít ke vzniku tzv. galvanické koroze. Tabulka materiálů, které se vzájemně elektrochemicky ovlivňují je uvedena v [26] - viz tab. 2. 1.

Tab. 2. 1: Přípustné a nepřípustné spojování kovů z hlediska elektrochemické koroze [26]

Ionty mědi, které jsou obsaženy ve stékající vodě mohou vyvolávat plošnou korozi hliníku, titanzinku a pozinkované oceli, zejména pokud jde o větší plochu mědi. Proto by tyto kovy neměly být umístěny ve směru toku vody pod díly z mědi. Ve směru opačném, tedy ve směru toku vody z hliníku, titanzinku či pozinkované oceli na měď ke galvanické korozi nedochází. Tedy měděné prvky mohou být umístěny ve směru toku vody pod prvky z hliníku, titanzinku i zinku. Proto plechy, spojovací, připojovací a připevňovací prvky klempířských výrobků musí být z materiálu se stejným elektrickým potenciálem. Pokud však jsou použity různé druhy kovových materiálů, které se vzájemně galvanicky ovlivňují, musí být zajištěno jejich účinné odizolování tak, aby nemohlo dojít ke vzniku galvanické koroze (např. pomocí fólie, apod.).

Tab 2. 2: Rozměry žlabů podle půdorysného průmětu odvodňované plochy podle ČSN 73 3610 [2]

Tab. 2. 3: Doporučené nejmenší sklony skládaných střešních krytin podle ČSN 1901[1]^{1) 2)}

Stejně tak je třeba dbát, aby nemohlo dojít ke vzniku tzv. bitumenové koroze. Ta může vzniknout u některých nechráněných kovů. Zplodiny asfaltu (bitumenu) vznikají na povrchu asfaltových pásů či nátěrů v důsledku působení ultrafialového záření. Ty pak ve styku s vodou (vlivem rosy, mlhy a deště) vytvářejí silně koncentrované kyseliny, které napadají kovy (střešní krytinu, oplechování, lemování, žlaby, apod.).

Vlastní řešení odvodnění šikmých a strmých střech spočívá v sestrojení půdorysu průsečnic střešních rovin, čímž se zabývá deskriptivní geometrie. Podrobné pojednání o této problematice je možno najít v příslušné literatuře.

Pro označení průsečnic střešních rovin používáme následujících pojmů:

Okap - nejnižší vodorovný okraj střešní roviny,

Zakázaný okap - část okraje střešní roviny, přes kterou nesmí stékat voda (např. štít, atika, apod.).

Hřeben - průsečnice dvou střešních rovin.

Nároží - průsečnice dvou střešních rovin, která svírá s vodorovnou rovinou obecný úhel, který je dán sklonem těchto rovin. Voda od nároží samospádem odtéká.

Úžlabí, úbočí - průsečnice dvou střešních rovin, která svírá s vodorovnou rovinou obecný úhel, který je dán sklonem těchto rovin. Voda k úžlabí, resp. úbočí samospádem stéká. (U plochých střech se používá název úžlabí, u šikmých a strmých střech pak název úbočí.)

Sběžiště - bod ve kterém se stýkají průsečnice tří střešních rovin.

Sklon střešní roviny - úhel, který svírá střešní rovina s vodorovnou rovinou. Udává se ve stupních °, v procentech %, nebo poměrem 1:X.

Valba - střešní rovina trojúhelníkového tvaru.

Obr. 2. 8: Názvosloví šikmých a strmých střech

Obr. 2. 9, 2. 10 a 2. 11: Důsledky nesprávně fungujícího odvodnění šikmých střech vně dispozice

2. 2 Odvodnění střech dovnitř dispozice

Dovnitř dispozice se odvodňuje převážná většina plochých střech. Aby nedocházelo ke hromadění srážkové vody na ploše střechy, doporučuje ČSN 73 1901 [1] minimální sklon plochých střech s povlakovou hydroizolační vrstvou 1° (1,75%) směrem k odvodňovacím prvkům. Z toho plyne, že bezespádové střechy se nemají navrhovat, stejně tak se nemají navrhovat bezespádové žlaby či úžlabí. Celé odvodnění musí být navrženo tak, aby voda mohla odtékat.

Požadovaný spád střechy je možno z konstrukčního hlediska zajistit dvěma způsoby:

1. Návrhem nosné konstrukce střechy v požadovaném sklonu.

2. Návrhem spádové vrstvy ve skladbě střešního pláště, rovněž v požadovaném sklonu. Je velmi účelné navrhnout tepelnou izolaci ve spádu a tím sdružit funkci tepelné izolace a spádové vrstvy. K tomu existuje řada výrobků ve formě spádových klínů z pěnového polystyrénu (EPS) a z minerální vlny.

Z hlediska spádu střešních ploch je možno odvodnění střechy řešit rovněž dvěma způsoby, a to:

1. Metodou různého spádu střešního ploch - výhodou je zpravidla stejná výšková úroveň v místě napojení střešního pláště na atiku a z toho plynoucí jednodušší řešení detailu v místě zmíněného napojení. Dále pak jednodušší tvar střešní plochy. Nevýhodou je vyšší tloušťka některých spádových vrstev. Pro realizaci je tento způsob jednodušší.

2. Metodou stejného spádu střešních ploch - výhody a nevýhody jsou právě opačné jako v případě odvodnění střechy metodou různého spádu střešních ploch. Výhodou je tedy stejný spád všech spádových vrstev v rámci jedné střechy bez zbytečného zvyšování jejich výšek. K nevýhodám patří různá výšková úroveň v místě napojení střešního pláště na atiku a z toho plynoucí problematičtější řešení tohoto detailu. Také složitější tvar střešní plochy. Pro realizaci je tento způsob složitější.

Obr. 2. 12: Způsoby odvodnění plochých střech

Odvodnění do žlabů (mezistřeších, zaatikových) používáme zpravidla u dvouplášťových střech, u střech bez tepelné izolace a u střech nad otevřenými prostory. Při použití žlabu v jednoplášťové střeše s tepelnou izolací může v místě žlabu vzniknout tepelný most, což má za následek promrzání střechy v místě žlabu a zamrzání vody ve žlabu. Tato skutečnost může u zaatikových žlabů vést dokonce k tomu, že ledová vrstva ve žlabu vytlačuje atiku ven. Proto, pokud je odvodnění jednoplášťové střechy řešeno žlaby, musí být řádně tepelně izolovány, aby byl vyloučen vznik tepelných mostů. Odvodňování střech pomocí mezistřeších či zaatikových žlabů se snažíme, pokud je to možné, vyhnout.

Jednoplášťové ploché střechy nevytápěných nebo otevřených objektů je možno odvodňovat dovnitř i vně dispozice. U vytápěných objektů s jednoplášťovou střechou zpravidla navrhujeme odvodnění dovnitř dispozice. To proto, že u jednoplášťových střech nad vytápěným interiérem může docházet k tání sněhu na střešním plášti a následnému zamrzání stékající vody na okrajích střechy (viz obr. 2. 13). Tento jev může způsobit i nestejnoměrné oslunění některých částí střešní plochy (např. zastíněním od konstrukcí vystupujících nad rovinu střechy - výtahové šachty, apod.). Odvodnění dovnitř dispozice snižuje možnost zamrzání střešních vtoků. Ty je možno také temperovat. Omezit hromadění ledu v mezistřešních či zaatikových žlabech je možné rovněž jejich temperováním.

Dvouplášťové a víceplášťové ploché střechy mohou být odvodněny dovnitř i vně dispozice. To umožňuje větraná vzduchová vrstva, která v prostoru pod horním pláštěm vytváří podmínky obdobné jako ve vnějším prostředí.

Obr. 2. 13: Ledový val na okraji ploché střechy

2. 3 Klempířské prvky

Klempířské prvky mají ve většině případů za úkol napomáhat ochraně objektu proti srážkové vodě. Jsou součástí obvodových konstrukcí budov a tím také jejich architektonickými prvky. Klempířské prvky mají tedy dvojí funkci a to:

1. Ochrannou.

2. Estetickou.

Klempířské prvky je možno rozdělit na:

1. Prvky pro zastřešení objektu.

2. Prvky pro ochranu a dotvoření detailů průčelí (fasád).

Klempířských prvků se začalo používat v 18. století (na barokních stavbách). Do té doby se například střešní krytina prováděla tak, aby úbočí střechy i nároží bylo zaobleno a krytinou souvisle pokryto. Střešní žlaby pro odvod srážkových vod se nepoužívaly.

Také v období baroka se však klempířských prvků používalo zpravidla jen na významných stavbách.

Klempířské výrobky se zhotovovaly pouze ručně. Od konce 18. století se pak namísto plechu kovaného začalo používat plechu válcovaného, čímž se plech stal výrazně levnější Postupem času se také rozvíjely klempířské nástroje, jež se používaly ke stříhání, ohýbání, zakřivování či sekání plechů. Posléze se zde začaly zavádět stroje (stříhací, ohýbací, stáčecí apod.).

Od padesátých let 19. století se začalo pracovat se zinkovým plechem, od osmdesátých let také s ocelovým pozinkovaným plechem.

Mezi klempířské konstrukce patří:

1. Oplechování.

2. Lemování.

3. Plechové krytiny.

4. Konstrukce pro odvodnění střech.

5. Ostatní konstrukce (např. sněhové zachytače apod.).

Pří navrhování a provádění klempířských konstrukcí vycházíme z ČSN 73 3610 [2] a ze Základních pravidel pro klempířské práce [26].

Obr. 2. 14: Ukázky žlabových kotlíků. a, b  historické typy, c  současný typ

Obr. 2. 15: Ukázka žlabových háků - historický typ

Obr. 2. 15: Ukázka žlabových háků - současný typ

Obr. 2. 16: Nedostatečná výška lemování

2. 4 Kanalizační systémy používané při odvodnění střech

Podle způsobu proudění dešťové vody v dešťových odpadech a z toho plynoucího řešení dešťové kanalizace rozdělujeme systémy odvodnění střech na:

1. Gravitační,

2. Podtlakové.

Při gravitačním odvodnění střechy (obr. 2. 17) dochází v kanalizačním potrubík proudění vody vlivem jeho spádu. Ve svislých odpadech stéká voda po stěnách potrubí ve tvaru prstence a to tak, že směrem ke středu se zmenšuje její podíl a zvětšuje se podíl vzduchu. Uprostřed potrubí pak proudí pouze vzduch s velmi malým podílem vody. Podíl zaplnění průřezu vodou je asi 40 - 60 %. Zbytek průřezu tvoří vzduch.

V posledních letech se při řešení dešťové kanalizace začal užívat podtlakový způsob (obr. 2. 18), který má řadu výhod. Principem funkce podtlakových systémů je, že svislé dešťové odpady, na rozdíl od gravitačního systému, jsou zcela zaplněny vodou, čímž v místech střešních vtoků a v ležaté části potrubí, které se zpravidla vede pod střechou, vzniká podtlak. Zaplnění odpadního potrubí v celém jeho průřezu se dosáhne jak speciálními střešními vtoky, tak také jeho vhodným nadimenzováním a hydraulickým vyvážením. Maximální hodnota podtlaku může být 0,08 MPa.

Obr. 2. 17: Schéma gravitačního odvodnění [12]

Obr. 2. 18: Schéma podtlakového odvodnění [12]

Velikost podtlaku p_k [Pa] je závisí na rozdílu výškové úrovně střešního vtoku a přechodu na gravitační kanalizaci a určí se jako rozdíl mezi hodnotou statického tlaku p_s [Pa] a hodnotou tlakových ztrát v potrubí p_z [Pa]. Platí tedy vztah:

p_k = p_s - p_z   [Pa]                  (2. 1)

Statický tlak p_s [Pa] je dán rozdílem výšek mezi střešním vtokem a přechodem na gravitační kanalizaci. Hodnota statického tlaku p_s [Pa] je dána vztahem:

p_s = ρ · g · h_geo   [Pa]          (2. 2)

kde:

ρ [kg.m^-3] - měrná hmotnost vody,

g [m.s^-2] - gravitační (tíhové) zrychlení,

h_geo [m] - geodetická výška (svislá vzdálenost mezi střešním vtokem a přechodem na gravitační kanalizaci).

Velikost tlakových ztrát p_z [Pa] je dána součtem tlakových ztrát třením v rovných úsecích přímého potrubí p_zt [Pa] a ve vřazených odporech p_zo [Pa]. Platí vztah:

p_z = p_zt + p_zo   [Pa]               (2. 3)

Obr. 2. 19: Určení výšek při výpočtu podtlakového odvodňovacího systému

Postup výpočtu podtlakového systému je podrobněji uveden např. v [12].

Mezi výhody podtlakového systému odvodnění oproti gravitačnímu patří:

1. Úspora trubního materiálu (menší počet svislých dešťových odpadů, menší průměry potrubí).

2. Ležaté potrubí pod střechou je možno vést bez spádu, z čehož vyplývají menší nároky na prostor pro uložení pod stropem.

3. Odstraněním svodového potrubí, které by bylo nutno instalovat pod podlahou nejnižšího podlaží dochází k odstranění zemních prací, revizních šachet a prostupů potrubí skrze základy.

4. V některých případech, pokud je venkovní dešťová ležatá kanalizace položena příliš vysoko a při gravitačním způsobu odvodnění by bylo nutno vodu přečerpávat, je možno pomocí podtlakového systému odvodnit i půdorysně rozsáhlé objekty bez přečerpávání.

2. 5 Stanovení velikosti střešních vtoků a svislých dešťových odpadních potrubí

Světlost střešního vtoku a svislého odpadního potrubí se určuje podle ČSN 75 6760 [3] a závisí na průtoku odváděných dešťových vod Q_r [l.s^-1], který se vypočte ze vztahu:

Q_r = i · A · C   [l.s^-1]             (2. 4)

kde:

i [l.s^-1.m^-2] - intenzita deště. Pro střechy a plochy ohrožující budovu zaplavením se uvažuje hodnotou i = 0,03 l. s^-1.m^-2.

A [m²] - půdorysný průmět odvodňované plochy, nebo účinná plocha střechy vypočtená podle čl. 4. 3. 2 ČSN EN 12056-3 (2001) [54],

C [ - ] - součinitel odtoku dešťových vod podle tab. 2. 4.

Tab. 2. 4: Součinitelé odtoku dešťových vod [3]

Z tab. 2. 4 plyne, že součinitel odtoku C je pro střechy roven hodnotě C = 1 nebo C = 0,5.

Světlost střešního vtoku a svislého dešťového odpadního potrubí se pak určí podle hydraulické kapacity vnitřního dešťového odpadního potrubí Q_RWP [l.s^-1] z následující tab. 2. 5:

Tab. 2. 5: Hydraulické kapacity vnitřního dešťového potrubí [3]

2. 6 Zásady pro řešení odvodnění střech

Doporučené zásady pro navrhování tvaru a odvodnění střech jsou uvedeny v příloze G a H ČSN 73 1901 [1]. Z nich uvedeme například:

1. Pro jednu střešní plochu, která je odvodněna dovnitř dispozice se mají navrhovat nejméně dva střešní vtoky. Pokud se navrhne jen jeden vtok, doporučuje se střechu doplnit bezpečnostním přepadem.

2. Dešťové odpadní potrubí ze střech, které je vedeno nevytápěnými prostory je třeba temperovat nebo konstrukčně navrhnout tak, aby nedocházelo k jejich zamrzání.

3. Plynulému odtoku vody k okapu, do žlabů nebo vtoků nemají bránit žádné překážky.

4. Odvod vody ze střešních ploch skrze atikové konstrukce do venkovního dešťového odpadního potrubí se nemá navrhovat.

5. Zaatikové a mezistřešní žlaby se nemají navrhovat, zejména v podhorských a horských oblastech.

6. Střechy s vnitřním odvodněním mají mít vtoky konstrukčně zabezpečeny proti zamrzání.

7. Sníh z výše umístěných střech objektu nemá mít možnost padat a voda stékat na střechy umístěné na objektu v nižší výškové úrovni.

8. Střechy s vnějším odvodněním umístěné nad vytápěnými prostorami je třeba navrhnout tak, aby se zabránilo tvorbě ledových valů při okraji střechy a nebezpečí následného zatékání vody do podstřeší.

9. Jsou-li hydroizolační povlaky vyvedeny na horní plochu atiky, obvykle se chrání oplechováním. Oplechování musí mít sklon nejméně 3 ke střešní ploše.

10. Doporučuje se vtoky tepelně izolovat, vyhřívat, popřípadě opatřit tepelněizolačními kryty.

11. Je-li tvarovka vtoku temperována kontaktem odpadního potrubí s vnitřním prostředím, je třeba zajistit řízený odvod případného kondenzátu z povrchu potrubí.

12. Odpadní potrubí vedené větranými vzduchovými vrstvami několikaplášťových střech se tepelně izoluje doporučuje se přesah tepelné izolace minimálně 0,5 m do prostoru podstřeší.

13. Vtoky a prostupy potrubí se nemají umísťovat do závětrných koutů střech, do bezprostřední blízkosti atik nebo jiných nadstřešních konstrukcí (střešní nástavby, komíny, apod.). Vzdálenost těchto míst by měla být minimálně 0,5 m, lépe 1m.

Požadavky na dešťové odpadní potrubí jsou uvedeny v ČSN 73 6760 [3]. Platí zde především následující zásady:

1. Z dešťových vtoků, v místech, kde může dojít k obtěžování v přilehlých užívaných prostorách a plochách, nesmí unikat zápach.

2. Je zakázáno použití lapačů střešních splavenin na vnitřním dešťovém odpadním potrubí.

3. Venkovní dešťové odpadní potrubí osazené v prostoru s možností mechanického poškození musí být do výšky 1,5 m nad terénem provedeno z materiálu, který odolává poškození.

4. Na vnitřním dešťovém odpadním potrubí se čistící tvarovky osazují ve výšce 1 m nad podlahou nejníže položeného podlaží před zaústěním do svodů a v blízkosti zalomení.

SAMOSTATNÝ ÚKOL

1. Uveďte, u kterých typů střech používáme odvodnění vně dispozice

2. Popište způsob odvodnění vně dispozice bez střešních žlabů.

3. Popište způsob odvodnění vně dispozice do střešních žlabů.

4. Vysvětlete pojmy galvanická koroze a bitumenová koroze.

5. Popište způsob odvodnění dovnitř dispozice.

6. Vysvětlete rozdíly mezi gravitačním a podtlakovým kanalizačním systémem při jejich použití pro odvodnění střech.

7. Popište, jak se stanoví velikosti střešních vtoků a svislých dešťových odpadů?

8. Vyjmenujte jaké jsou obecné zásady pro návrh tvaru a odvodnění střech.

9. Vyjmenujte jaké jsou požadavky na dešťové odpadní potrubí.

10. Vysvětlete, které typy plochých střech je možno odvodnit dovnitř dispozice, vně dispozice či dovnitř i vně dispozice.

SHRNUTÍ KAPITOLY

Po prostudování první kapitoly budete umět:

1. Vyřešit odvodnění plochých střech.

2. Vyřešit odvodnění šikmých střech.