Zpět na úvodní stránku

Milík Tichý

(Stavební listy, roč. VII, 2001/8-9, s. 40-41, 24-25, ISSN 1211-4790)

Text tohoto článku ve Stavebních listech obsahuje poznatky k 30. VI. 2001. Při novelizaci Technologických postupů montáže a Pokynů pro projektování stropů se zjistily další skutečnosti, které nemají vliv na to, co je v článku uvedeno. Pouze horní omezení profilů ocelových nosníků bylo zvětšeno na č. 240, avšak jen při splnění určitých podmínek. Na této stránce je text doplněn poznatky (zeleně), ke kterým naše pracovní skupina došla v průběhu práce na dokumentech pro hurdiskové stropy.

oOo

V uplynulých zhruba pěti letech došlo v Česku k několika hrozivým haváriím stropů z keramických dílců Hurdis – zjednodušeně "stropů Hurdis". Havárie samozřejmě vzbudily pozornost technické veřejnosti, a to zejména po zveřejnění některých případů a rozborů v českých odborných časopisech (Projekt 2000/3, Stavební listy 2000/8, Stavební listy 2001/1). Největší ohlas vyvolaly právě dvě stati ve Stavebních listech z ledna 2001. Redakce obdržela několik dopisů od inženýrů (Ing. Jaroslav Blažek, , Ing. Jiří Rozsypal, Ing. Jaromír Vrba, CSc. ), kteří sdělovali svoje příznivé zkušenosti se stropním systémem využívajícím hurdisek, přiléhavě dávali konstruktivní návrhy jak se s nesnází vypořádat, a nabízeli i svoji pomoc; další obdobné ohlasy z řad inženýrů obdrželi také výrobci (např. Ing. Jaromír Vais). Příspěvek zaslal také Prof. Ing. Václav Rojík, DrSc., který se zabýval matematickým modelem stropu Hurdis v souvislosti s jednou havárií v roce 1996 a vystihl jeden z hlavních zdrojů poruchy. Redakci ovšem došly i rozhořčené dopisy právě od výrobců hurdisek, neboť vznikla představa, že jednotlivé stati byly namířeny proti stropům Hurdis s cílem poškodit výrobce ve prospěch jiných stropních systémů nabízených na českém stavebním trhu.

      Byl jsem pak jedním z výrobců, cihelnami Flachs Alois – Hurdis v Hodoníně (FAH), pozván k návštěvě výroben a požádán, abych pomohl problém vyřešit. Návštěva se uskutečnila v polovině letošního března. Strávil jsem na pracovištích FAH celkem tři dny a snažil jsem se v rozhovorech s majitelem a jeho spolupracovníky nalézt odpovědi jednak na ty otázky, které jsem veřejně položil (Stavební listy 2001/1), jednak na řadu otázek dalších (celkem jich bylo zhruba padesát). Pochopitelně jsem se podrobně seznámil s provozy počínaje těžbou suroviny v hliništích až po expedici, se způsoby zajišťování a kontroly jakosti a s dokumentací týkající se havárií, popř. reklamačních řízení. – Prostudoval jsem kromě jiného také montážní postupy pro stropy Hurdis v Technických příručkách vydaných výrobcem FAH (z r. 1994, 1998 a 2000). Mám dnes smutný pocit, že jim přede mnou nikdo pozornost nevěnoval.

Některá fakta

     Hned zpočátku, když byly zaznamenány první havárie, byly nápadné tyto okolnosti:

1. Nikdo nebyl zabit ani zraněn. Teprve při havárii 11. listopadu 2001 byla lehce zraněna jedna ze studentek Nerudova gymnázia v Praze.
2. K poruchám došlo v době, kdy lidé z postiženého prostoru buď právě odešli anebo tam z provozních důvodů nebyli. Pouze v jediném případě slyšely v ranních hodinách při nástupu do práce dvě osoby praskání stropu a v jiném případě se ozývalo praskání ve stropě již rok před havárií, po roce se obnovilo a strop byl snesen. Při havárii v Nerudově gymnáziu studenti slyšeli praskání a viděli vznik trhlin, takže místnost urychleně opustili.
3. Porucha postihuje téměř celý podhled stropu, nikoliv ojedinělou hurdisku. Při porušení dochází totiž k dynamickému účinku, který ovlivní i další prvky a může dokonce ovlivnit jiný strop (je znám případ, kdy současně havarovaly stropy Hurdis ve dvou místnostech umístěných nad sebou na sousedících podlažích). Zjistilo se ale, že některé poruchy měly omezený rozsah, např. jen asi 4 m² z celkové plochy.
4. V žádném případě nedošlo po odpadnutí spodní příruby k prolomení zbývající části hurdisky, i když nosnost 10 až 12 mm tlusté keramické desky na 1,1 m rozpětí odpovídá zhruba hmotnosti asi 30 mm betonu; celistvost horních přírub nepřímo dokumentuje, že nad nimi byla spolupůsobící vrstva betonu.
5. Poruchy vznikají v době několika měsíců až roků po zhotovení stropu.
6. Porušovaly se jen stropy s hurdiskami se šikmými čely kladenými do patek. Byla zjištěna také porušení hurdisek s kolmými čely.

Skutečnosti (a) až (d) naznačovaly, že jsou tu nějaké specifické faktory, ale nikdo tomu nevěnoval pozornost. Skutečnost (e) ukazovala, že se v problému výrazně uplatňuje doba od realizace stropu, a jev se proto připisoval časově závislé nevratné vlhkostní roztažnosti střepu, jinde se vliv časového faktoru výslovně nehledal. Skutečnost (f) není vůbec překvapující, neboť hurdisky s kolmými čely činí jen asi 7% veškeré produkce a stropy s hurdiskami se šikmými čely kladenými bez patek v tzv. obrácené poloze přímo na příruby nosníků se v republice již po několik desetiletí nepoužívají (používají se ale např. v Německu, rozsáhlejší použití takových stropů v Česku se zjistilo v západních Čechách a nahodile u některých starších objektů). Proto se v tomto článku věnuji pouze stropům s patkami.

     Pozoruhodné byly dva případy, kdy se v hurdiskách objevily příčné trhliny, viditelné na spodním povrchu, a to aniž by došlo k oddělení spodní příruby. Těmto případům se však nevěnovala žádná pozornost, neboť jednak neměly výraznou publicitu, jednak se považovaly za anomálii a navíc nezapadaly do sledované hypotézy o příčině poruch. Byly to ale případy pro poznání mechanizmu porušení velice důležité. Ukázalo se, že takových případů je více, než se v době psaní článku myslelo. Činí asi 15 % zaznamenaných poruch.

Historie

Hurdisky se na našem území vyrábějí zhruba osmdesát let, ne-li déle. Dokumentuje to polozapomenutý Technický slovník naučný od Teysslera a Kotyšky ve svazku V, vydaném v roce 1929. Pod heslem "Hourdis" je tam popsán a vyobrazen systém hurdisek ukládaných do patek překvapivě naprosto stejný, jaký se vyrábí dnes. Tvar patek i hurdisek je týž, tloušťka "cihly Hourdis" se uvádí 80 až 120 mm. – O hurdiskových stropech s patkami se píše již v učebnici profesora A. Pacolda z roku 1900.

     Hurdisky se ovšem vyrábějí i v Německu (pod názvem "Tonhohlplatten" nebo "Hourdis"), v Itálii (pod názvem "tavelle" nebo "tavelloni"), v Belgii a asi také jinde, a to nepochybně stejně dlouho jako u nás. V Itálii a Německu jsou dokonce na trhu překvapující hurdisky o rozpětí 2200 mm s tloušťkou 60 mm, v Itálii o rozpětí 1000 mm s tloušťkou 40 mm! Hurdisky se nabízejí na trhu stavebnin například ve Švýcarsku. – Vlastí hurdisek se nám zdála být Francie, jak naznačuje pravopis tehdejšího názvu. Avšak internet najde ve Francii pod heslem "hourdis" pouze cihelné stropní vložky obdobné našim vložkám "miako", "simplex" apod. a ve francouzských výkladových slovnících snadno zjistíme, že slovo "hourdis" znamená hrubé zdivo, popřípadě hrázděné zdivo, ve slovníku Larousse z r. 1940 je to opláštění sádrovými velkoplošnými deskami. Takže zeptáte-li se dnešního Francouze na jeho názor na hurdisky, bude Vám vysvětlovat spíše něco o keramických stropních vložkách než o stropních deskách.

     O systematických haváriích většího rozsahu v zahraničí nevím, nejsou ostatně známy ani jednotlivé havárie. Pouze v Německu se údajně vyskytovaly poruchy v letech po 2. světové válce – vyvolané nedostatečnou jakostí ve stavebnictví. – Informace o haváriích hurdiskových stropů v Itálii či dokonce o zákazu užívání hurdisek delších než 500 mm se ukázaly být zcela mylné. O sortimentu hurdisek v Itálii se lze přesvědčit na Internetu na adrese www.ilr.it, v Německu www.ziegelwerk-puchner.de, v Belgii www.cia-sa.be. Mylné byly i informace o zákazu hurdisek v Německu. Tam skutečně došlo k omezení jejich výroby, avšak proto, že bylo zakázáno další rozšiřování těžby cihlářské suroviny. O používání hurdiskových stropů v zahraničí dalo Ministerstavo průmyslu a obchodu zpracovat Studii, která se v současné době oponuje.

        Poruchy v Itálii vznikaly na keramobetonových stropech a byly vyvolány především smršťováním cementové omítky na jejich spodním líci. Stropy se totiž montovaly z prefabrikovaných dílců, při jejichž výrobě se zabetonovaný prvek otočil a na jeho budoucí spodní líc se nastříkala cementová malta o tloušťce cca 10 mm. Její smrštění vedlo k odlupování spodního líce. — Ze sdělení (19. XII. 2001), které jsme obdrželi od Centre Scientifique et Technique du Batiment v Paříži, vyplývá, že  ve Francii nastaly, obdobně jako v Itálii, poruchy na keramobetonových stropech s keramickými vložkami o rozměrech 400 x 330 x 250 mm (š x d x v) s "křidélky". V tomto případě byly poruchy vyvolány nadměrnou vlhkostní roztažností keramiky (až 2,3 mm/m). — Jakákoliv zobecňování zahraničních zkušeností v obdobných případech vede obvykle ke zcela mylným závěrům a odvádí od hledání skutečné povahy příčin poruch.

     V současném období se u nás ročně vyrobí a zabuduje přes 6 mil. hurdisek, což odpovídá zhruba 1,5 mil. m² podlahové plochy; je to skoro 70% realizované stropní plochy.

Normy

Po desetiletí se v Československu budovaly stropy Hurdis bez jakýchkoliv norem. Teprve v roce 1979 1959 byla vydána ČSN 72 2642, která od té doby měla tři další vydání (1968, 1979 a 1988), navzájem se lišící v důležitých podrobnostech. Vztahovala se na oba cihelné prvky stropu: hurdisku a patku. Při analýze případu havárií se musí z hlediska ČSN vzít v úvahu několik skutečností (norma byla v listopadu 2001 zrušena a pro výrobu a kontrolu hurdisek platí stavební technické osvědčení STO (viz nařízení vlády č. 163/2002 Sb., kterým se stanoví technické požadavky na vybrané stavební výrobky); v dalším se prozatím přidržíme původního znění normy, i když STO má některé důležité novinky; změnili jsme  jen přítomný čas na minulý):

• V popisu hurdisek i patek se norma omezovala na "základní rozměry", tj. stanovila délky, šířky a výšku. Dále uvádí průměrné maximální hmotnosti jednotlivých prvků. Jde tedy o skladebné parametry, jejichž dodržení je nutné pro manipulaci a montáž. Norma neříká nic o tloušťkách vnějších stěn a vnitřních žeber, neboť tyto parametry nezajímají ani projektanta, ani dodavatele montážních prací. – Ve starších vydáních normy se výslovně uvádělo, že tloušťky stěn a přírub musí být takové, aby byly splněny požadavky normy.
• V normě byla stanovena průměrná minimální nasákavost (12%); k čemu však tento parametr slouží, to se mi nepodařilo pochopit. Navíc bylo výrobci v jednom případě sděleno, že nasákavost 20% (tedy vyhovující normě) je velmi vysoká a "vyvolává určité znepokojení" a později vznikly návrhy, aby byla nasákavost zmenšena na 10 %, tedy odlišně od ČSN. – Nasákavost keramiky je nutná kvůli omítání a koneckonců i k tomu, aby v hurdiskách bylo jisté množství vody, která časem přejde do vody vázané.
• Norma hovořila o "staticky únosnějších deskách". Z parametrů v tabulkách sice vyplývá, že "únosnější" znamená zhruba o 50% vyšší výpočtovou únosnost. Není však známo, jak se této zvýšené únosnosti dosáhne, neboť průměrná maximální hmotnost hurdisek je u obyčejných a staticky únosnějších hurdisek táž. Domnívám se, že zvýšit pevnost keramického střepu o 50%, aniž by se změnily jeho další vlastnosti, je nemožné. Možná že se ale mýlím, neboť skutečně nejsem odborníkem na keramiku a dokonce se za něj ani nepovažuji.
• Norma předepisovala způsob zkoušení a dále podmínky, jež musí hurdisky co do nosnosti zjištěné zkouškou splňovat. Předepsaný způsob zkoušení ovšem nevystihuje působení prvku v nosném systému, neboť to ani nejde racionálně provést. Jde tedy o nepřímý průkaz: z únosnosti zjištěné při idealizovaném zatížení se usuzuje, že prvek bude nebo nebude spolehlivý i při zatíženích a podepřeních jiného druhu a uspořádání. – Není na tom nic závadného, neboť takový postup se používá u mnoha jiných výrobků. Vždy se přitom předpokládá, že na výrobek nebudou působit vlivy, se kterými se předem nepočítalo nebo vlivy, které se nějak výrazně od zkušebního zatížení a podepření liší.
• Norma nepředepisovala způsob provedení stropu. Dokonce ani nenařizovala, že použitá malta ve spárách má být maltou MC5; uvádělo se totiž pouze to, že malta MC5 je jedním z předpokladů, za kterých byla uvažována hodnota výpočtového zatížení uvedená v normě. Znamená to tedy, že lze použít i jinou maltu, přičemž ovšem bude výpočtové zatížení jiné. Avšak jaké?
• V ČSN byly také další, méně nápadné nepřesnosti. Není kupříkladu jasné, co se myslelo slovním spojením "průměrný maximální" a "průměrný minimální".

     Souhrnně lze říci, že je nutné normu revidovat. Anebo ještě lépe: zrušit, neboť dnešní předpisy umožňují solitérní výrobek, kterým hurdisky nesporně jsou, hodnotit jinými cestami.

     Některá uveřejněná sdělení, jež se týkají případu, se zmiňují o dvou dalších normativních dokumentech:

• Především o francouzské normě NF P 13-302 z roku 1983. Ta se ale týká pouze stropních keramických vložek; uvádí mj. způsob odběru tělísek pro zkoušku vlhkostní roztažnosti a také její mezní hodnotu (průměr má být menší než 1,6 mm/m, popř. 1 mm/m – v závislosti na tvaru vložky a uspořádání dutin). Nehovoří o vlhkostní roztažnosti po zabudování dílce. S našimi hurdiskami má tato norma společné snad jen to, že v ní jde o dutou stropní keramiku!
• Druhým citovaným dokumentem je ČSN EN 772-19 (z února 2001, dříve se uváděly její návrhy), která se sice týká "velkých podélně děrovaných prvků", ale jde o prvky zdicí, obdobné našim obkladovým deskám Hurdis. Tento dokument se zabývá způsobem stanovení vlhkostní roztažnosti, ale neudává mezní hodnoty sledovaných parametrů (to zřejmě bude obsahem jiné normy).

Ani jedna z těchto dvou norem se hurdisek – českých, německých, italských nebo jiných – netýká. Odvolávky na ně jsou tedy bezpředmětné a vybízejí k mylným pohledům na problém. Což se také stalo.

• V našich nedávných publikacích jsem nenašel zmínku o německé DIN 278 (existuje nejméně od roku 1957, poslední vydání z roku 1978), která je po obsahové stránce přesnější než ČSN 72 2642. Například se v ní uvádějí minimální tloušťky stěn. – V některých vyjádřeních, jež se mi dostala do rukou, se o této normě mylně píše jako o "bývalé normě". DIN 278 však stále platí.

Spolehlivostní systém stropu Hurdis

Souhrnné teoretické řešení stropu Hurdis nikdo nikdy patrně neudělal, neboť to ani nikdo nepožadoval. Strop Hurdis byl od počátku a po dlouhou dobu jednoduchou imitací dřevěného trámového stropu: ocelové nosníky převzaly úlohu dřevěných trámů a hurdisky úlohu záklopu. Teprve později se objevila "vylepšení".

     Při analýze jakýchkoliv stavebních nehod, a to zejména těch, které se opakují, je nutné zabývat se především otázkou, proč nehavarovaly všechny takto nebo obdobně postavené systémy. To nás obvykle přivede i k příčinám havárií. Prvním krokem přitom je identifikovat "napadený" systém co do jeho spolehlivostního (nikoliv statického) působení. V našem případě jde tedy o zjištění rozdílu mezi stropy Hurdis třebas ve třicátých letech, o nichž není známo, že by kdy havarovaly, a stropy dnešními.

     (1) Dnešní systém je tvořen těmito hmotnými spolehlivostními prvky:

Ocelový nosník. Nosník má být takových rozměrů, aby se na jeho dolní přírubu dala spolehlivě nasadit patka. Technická příručka výrobce předepisuje válcované profily I14 až I20. Menší profil patku neudrží a u většího profilu nejde patka kvůli tloušťce příruby nasadit tak, aby byla náležitě uložena v maltovém loži. Z toho důvodu je rozpětí stropů Hurdis omezeno.

Spáry jsou trojí: ložné v uložení patek na přírubu nosníku, ložné v uložení hurdisek na patky a svislé mezi hurdiskami.

Malta v ložných spárách má stejný význam jako malta ve zdivu: vyrovnává nepravidelnosti povrchu styčných ploch hurdisky a patky, popř. patky a příruby nosníku. Vyrovnání spár je naprosto nutné, neboť výrobní tolerance připouštějí jistou nerovnost povrchu keramiky.

Vyplnění svislých spár mezi hurdiskami má funkci ztužující, ale hlavně protipožární. Dosti často se zanedbává, malta v podélných spárách chybí.

Vznikla diskuze o tom, zda má být v ložných spárách malta vápenná nebo cementová, a použití cementové malty se považovalo na základě teoretických úvah za jeden zdroj poruch. Skutečnost je ale jiná, než se předpokládalo: čím tenčí je vrstva malty, tím méně záleží na tom, zda je vápenná nebo cementová. V tenkých vrstvách se obě malty chovají prakticky stejně, neboť vrstva vápenné malty má účinkem sevření menší stlačitelnost, než by odpovídalo jejímu modulu pružnosti. A navíc: síly vznikající objemovou změnou uložené tvárnice při ztenčující se vrstvě malty stále méně závisejí na jejím modulu pružnosti, až konečně při nulové šířce bude lhostejné, zda jde o "maltu" vápennou nebo cementovou. – Z hlediska statického nemohu mít ovšem proti cementové maltě námitky – ostatně ve Spojených státech se stropy z klenbových keramických tvárnic stykovaných cementovou maltou montovaly prokazatelně ve dvacátých a třicátých letech minulého století (je možné, že se dělají dodnes). Vápenné maltě je ovšem třeba dát přednost, a to kvůli montáži stropu. Hurdiskový strop nelze vyskládat za hodinu a cementová malta se nedá namíchat na celý den. Snad to není nutné rozebírat. Kromě toho spáry s vápennou maltou umožňují korekce vyrovnání hurdisek ještě po dvou třech hodinách.

Hurdiska. Je to prvek, který se vyrábí a používá zhruba sto let – za tu dobu neprodělal vlastně žádné podstatné změny. Je tvořen horní a dolní přírubou, dvěma vnějšími a několika vnitřními stěnami. Předpoklad, že se na únosnosti podílejí nejvíce příruby (přesněji řečeno: tažená příruba), obstojí jen tehdy, jestliže je prvek namáhán převážně na ohyb účinkem příčného zatížení, tj. tak jak namáhán být má. Jestliže v něm ale vznikne napjatost, která namáhá stěny výrazně smykem (přesněji řečeno: hlavním tahem), rozhodují o únosnosti právě stěny, a záleží tedy – při daném počtu dutin – na jejich tloušťce. – Hurdisky se během výroby kontrolují poklepem (jak jsem zjistil u výrobce FAH), podezřelé kusy se znehodnocují a prodávají se, pokud jsou celistvé, jako zdicí materiál.

Patka. Obdobně i tento dílec je dokumentován – ve stejném provedení jako dnes – již v roce 1929. Prvek je z hlediska spolehlivostního systému nepochybně stejně významný jako hurdiska (již proto, že na jednu hurdisku připadají dvě patky), avšak při jeho hodnocení se posuzují jen rozměry. Není totiž zpracována žádná metodika mechanického zkoušení. Není ale zatím prokazatelně znám případ, kdy bylo zdrojem havárie prokazatelně poškození patek. Patky jsou při havárii ovšem poškozeny účinkem uvolnění energie téměř vždy, a to oddělením jejich dolního "křídla", které ovšem není a ani nemůže být nosné, nýbrž slouží k zakrytí příruby ocelového nosníku a k vytvoření podkladu pro omítnutí stropu. – V patkách se hledá příčina poruch především proto, že se havárie vyskytly jen u stropů s hurdiskami do patek. Ony se totiž stropy s hurdiskami bez patek prakticky nerealizují, takže zatím nemělo co spadnout… Jinou námitkou je, že délka patky je větší než šířka hurdisky. Nikdo ovšem nemůže říci, proč by to mělo vadit, když to nevadilo skoro celé století. Zkracování patek na šířku hurisky nepovažuji za vhodné; možná že ani není technologicky proveditelné.

Cementový potěr na horním povrchu hurdisek. Nejde o nosný prvek systému. Údajně má opět ztužující význam, ale o tom lze při tloušťce potěru (a eventuálně i chybějící maltě v podélných spárách) pochybovat. Hovoří se také o protipožárních důvodech, ani zde takový argument není na místě – v potěru musí nutně vzniknout v místě svislých spár trhlinky. Italské zkušenosti a některé zkoušky provedené v Česku ukázaly, že i takový potěr může být nebezpečný, a proto je třeba od něho upustit.

Obetonování stěn nosníků I se provádí teprve v několika posledních desetiletích. Nemá však žádný nosný smysl, neboť beton není připojený ke stojinám ocelových nosníků. V minulosti se obetonování nepoužívalo a ani v zahraničí není známé. Jako spolehlivostní prvek působí negativně, neboť se jím ztužuje uložení systému "hurdiska-patky". Může se tedy nebo spíše musí bez náhrady vypustit.

Další vrstvy stropu mají význam roznášecí, popřípadě také izolační (zvuk různého původu, teplo). Dříve se používala škvára, dnes kvůli radonové emanaci se zavrhuje. Jsou možné polystyrénové vložky nebo jiné výplně. Ale v žádném případě tam nesmí být beton uložený přímo na horní povrch hurdisky!

Součástí stropu je ovšem i konstrukce podlahy, která ale na nosnost správně provedeného stropu nemá vliv.

Do spolehlivostního systému musíme zahrnout také montážní postup, zcela obdobně jako do spolehlivostního systému jakéhokoliv výrobku patří návod k používání. – Věnuji se montážním postupům dále podrobněji. – Ukázalo se, že montážní postup musí mít svoji paralelu v pokynech pro projektování, které tedy také patří do spolehlivostního systému.

A nakonec je v každém spolehlivostním systému nutné uvažovat i jeho zatížení, ať mechanické nebo jiné. V dokumentovaných případech havárií nebyla nikdy zaznamenána žádná přetížení nějakým mechanickým zatížením. Mezi příčiny však zahrnujeme vynucená zatížení od objemových změn betonu nebo keramiky.

     (2) U žádného spolehlivostního systému nelze při spolehlivostním řešení opominout jeho nehmotné prvky, mající zdroj v člověku jako tvůrci systému anebo jako uživateli systému (nelze koneckonců zanedbat ani vliv fauny nebo dokonce flory). Člověk systém projektuje, realizuje, kontroluje a užívá. Ve všech těchto funkcích může člověk spolehlivost stropu vážně ohrozit nebo zcela zničit, dokonce hned při jeho zrodu anebo ještě dříve, i kdyby vstupní materiály byly sebelepší. – Člověk jako uživatel může způsobit další problémy – například může spolehlivost stropu Hurdis snížit dodatečným vysekáváním drážek v hurdiskách pro rozvody elektriky nebo zavěšováním těžkých předmětů do spodních přírub. Jsou známé poruchy vzniklé při přestavbách různých koupelen a kuchyní – ty však obvykle nejdou nikam na veřejnost. S vlastní hloupostí se lidé obvykle nechlubí.

     Některé případy provedení stropů, s nimiž jsem se prostřednictvím posudků a fotodokumentace seznámil, byly hluboko pod běžným řemeslnickým standardem. Projektovou realizační dokumentaci jsem neměl možnost prohlédnout.

Montážní postupy

Je dnes zcela běžné, že s jakýmkoliv zakoupeným výrobkem obdržíte návod k použití a dále obvykle i záruční list, ve kterém se uvádí, že záruka platí jen tehdy, jestliže se bude výrobek podle návodu užívat. V našem stavařském řemesle se ale na návody nedbá a záruční podmínky se definují ledabyle. Pro stropy Hurdis existují návody, které jsou uvedeny např. výrobcem FAH v tzv. Technické příručce a přibalují se dnes ke každé paletě výrobku. Jak je tomu u jiných výrobců, nevím. Na základě návodu má především projektant zpracovat projektovou dokumentaci (tj. specifikace a výkresy) a dodavatel stavebních prací má podle projektové dokumentace dílo realizovat. Technický dozor stavebníka nebo dodavatele má sledovat, zda se dílo podle příslušné dokumentace realizuje. Skutečnost je ovšem taková, že se mnoho stropů Hurdis do podrobností neprojektuje nebo se neprojektuje vůbec a že se při montáži postupy nedodržují. Dochází především k těmto základním pochybením:

• Zatímco patky mají být nasazeny na přírubách profilů I č. 140 až I č. 200, navrhují se a používají jako trámy stropů Hurdis často ocelové válcované profily I č. 22 nebo dokonce větší. I když se patka na větší profily nasadit dá, rozdíl v tloušťce příruby, ovlivňuje spolehlivost uložení patky (a tedy celého systému), neboť se zmenšuje prostor pro maltu a ztrácí se jistá vůle, která ve spáře je. – Byly zjištěny případy, kdy byly patky násilím (natloukáním) nasazeny na nosníky I č. 260 a dokonce č. 300. Některé patky se rozlomily, ale byly přesto v konstrukci ponechány! Novelizované TPM-P a také PPS-P dnes připouštějí nosníky až do č. 240, avšak za splnění jistých podmínek.
• Hurdisky nejsou řádně uloženy na patkách. Maltová vrstva je nerovnoměrná, v jednom případě bylo dokonce zjištěno kladení hurdisek na jednom konci na sucho, zatímco na druhém konci se spára prostě doplnila maltou. – A v dalších několika případech bylo zjištěno zdění zcela na sucho, malta nebyla v žádné spáře. Hurdisky i patky jsou ve své podstatě cihlami (také se tak dříve označovaly). Napadne snad někoho stavět cihelnou zeď na sucho?
• Na hurdiskách je vrstva betonu i několik centimetrů tlustá, zatímco montážní postupy předepisují cementový potěr o tloušťce 10 mm. Hurdisky plní často funkci bednění! U některých havarovaných stropů byla tato vrstva znalcem zjištěna, jinak na její existenci můžeme soudit ze zmíněné již skutečnosti, že nedošlo k žádnému prolomení zbylé horní příruby.
• Při posouzení jedné dokončené, nehavarované stropní konstrukce Hurdis, kdy si majitel objektu vyžádal odborné dobrozdání o její spolehlivosti, byla zjištěna neshoda s Montážními postupy výrobce v pěti znacích z celkového počtu osmi sledovaných! Neshodu způsobil projektant, technický dozor a dodavatel stavebních prací.

     Nedodržení montážních postupů – anebo spíše starých vžitých postupů – považovali všichni, kdo napsali redakci Stavebních listů (J. Blažek, V. Rojík, J. Rozsypal i J. Vrba) za příčinu havárií. Stejného názoru je i mnoho dalších odborníků. Bohužel tento názor nebyl nikým sledován, neboť se asi považoval za běžnou obranu výrobců, když byl zdroj problémů u nich.

Znalecké posudky

Většina havárií byla podrobena šetření znalců, avšak bohužel bez jednotného přístupu. Pozornost se zaměřila jen na dílčí okolnosti a znalecké výroky byly až na výjimky buď váhavé a neurčité, anebo spočívaly v opatrném konstatování, že havárie vznikly jednak nedodržením technologických postupů, jednak nekvalitou zabudovaných dílců (označovaných dále jako "hurdisky"), aniž by bylo popsáno, v čem vlastně nedostatky spočívají. Posudky z poslední doby byly ovlivněny diskuzí v roce 2000, a zdroj poruchy se jednoduše připisoval vlastnostem stropního systému, aniž by se bralo v úvahu, zda se dodržely předpoklady, na kterých je systém Hurdis založen.

     Musím bohužel konstatovat, že úroveň řady znaleckých posudků byla po věcné i formální stránce velice nízká. Z dvacítky posudků se dají sotva tři čtyři považovat za dobré, založené na znalosti základních znaleckých postupů. V ostatních případech znalci dávali výroky, aniž by byly zdůvodněny shrnutím skutečností nebo jakoukoliv analýzou. Nebyly shromážděny žádné podklady a ani nebylo uvedeno, že by se o něco takového znalec pokusil. Znalci se nestarali o okolnosti havárie, neodebrali vzorky materiálu, nekontrolovali tloušťku žeber, stěn a přírub hurdisek, nekontrolovali uložení hurdisek na patkách. Nevěnovali pozornost přilehlým konstrukcím. Nezabývali se také složením vrstev nad hurdiskami. Jelikož k prolomení žádné hurdisky nedošlo, znalec neměl důvod se zabývat tím, co nespadlo – netušil, že právě tato skutečnost signalizuje cosi chybného, že právě zde vězí jeden z hlavních zdrojů havárií. Nemám to nikomu za zlé, asi by mě to při první konfrontaci se spadlými hurdiskami také nenapadlo.

Vlhkostní roztažnost

Vlhkostní roztažnost keramického střepu existuje (přiznám se, že jsem o ní pochyboval) a je dobře popsána v příspěvcích ve Stavebních listech č. 8/2000. Jde ovšem o to, zda se u stropů Hurdis nějak významně uplatní a zda vůbec může sama o sobě havárie způsobit.

     Vlhkostní roztažnost jistě není ničím novým, ale proč dříve nevadila? Nikdo si tuto otázku nepoložil, a přece odpověď byla docela jednoduchá a vnucovala se při prohlédnutí popisu výrobního postupu v příručkách výrobce. Roztažnost zabudovaných hurdisek byla dříve tak malá, že její hodnoty nemohly konstrukci nijak ohrožovat. Důvod? Hurdisky se zabudovaly "vyzrálé", kdy fyzikální jev už odezněl. Hurdisky byly na otevřených skladovacích plochách vystaveny po jistou dobu vlhkosti prostředí a samozřejmě i dešti. Hurdisky posledních let se však někdy balí do fólií, jakmile vyjdou z pece, tedy dokonale suché. Ve fóliích nemají možnost vyzrát. Z fólie se osvobodí až těsně před zabudováním (poznamenávám, že výrobce FAH tento postup okamžitě ukončil a hurdisky dnes balí až před expedicí; v současné době se hurdisky balí opět původním postupem, neboť se ukázalo, že faktor zrání není rozhodující a nevratná vlhkostní roztžnost sama o sobě se uplatňuje jen v chybně provedených stropech). – Se zcela analogickým jevem se setkáváme u podlahových vlýsků. Jestliže se dnešní vlýsky, vyrobené ze dřeva uměle vysušeného, namontují hned po rozbalení, podlaha se buď sesýchá anebo naopak boulí. Vlýsky se mají rozbalit v místě, kde budou namontovány, rozhodit po místnostech a ponechat před namontováním několik dní volně, aby se jejich vlhkost vyrovnala s vlhkostí prostředí.

     Při hodnocení vlhkostní roztažnosti se vycházelo ze zmíněné francouzské normy a výrobci hurdisek byli vedeni k omezování hodnot – zjištěných metodikou sloužící k jiným účelům – na hodnoty, které třebas nebyly vůbec reálné. Nikdo se například nezabýval otázkou, jakou vlhkostní roztažnost, popř. objemové změny hurdisek je strop ochoten bez následků převzít.

Mechanizmus poruchy

Přesný popis mechanizmu poruchy by si vyžádal více prostoru i více času. Souhrnně ho však můžeme popsat takto:

• Následkem nedodržení předepsané tloušťky cementového potěru na horním líci hurdisek (popřípadě nanesením vrstvy vyrovnávacího nebo dokonce nosného betonu) se vytváří účinkem smrštění betonu časově závislý stav napjatosti. Tuto okolnost uvedl prof. Rojík ve svém posudku jednoho havarovaného stropu v roce 1996, později Ing. Karel Peleška ve statickém posudku hurdisky (1998), kde uvažoval 30 mm tlustou vrstvu potěru a konečně nedávno doc. Petr Štěpánek při hledání příčin poškození stropu příčnými trhlinami. Všichni tři se věcí zabývali nezávisle a s odlišným přístupem, ale s prakticky stejným závěrem.
• Ve spodní přírubě hurdisky vznikají od smršťování betonu vynucená tahová napětí, zatímco horní příruba je tlačena. Rozdíl mezi namáháním obou přírub se musí projevit napětím stěn hurdisky v hlavním tahu.
• V hurdisce se vytváří skrytá klenba, jejíž napjatost v tlaku může být ještě ovlivněna vlhkostní roztažností keramiky. Na vzniku špičkových napětí se navíc podílí koncentrace napětí od nedokonalého uložení hurdisek, eventuálně patek.
• K oddělení dolní příruby nakonec při tomto nežádaném stavu napjatosti stačí zvýšení tahových napětí na spodním povrchu ochlazením stropu při náhlém větrání místnosti za nízkých venkovních teplot, přerušením vytápění v místnostech apod.
• Stav napjatosti se uvolní, při čemž současně dochází k uvolnění přetvárné energie nahromaděné v hurdisce a k explozivnímu šíření poruchy.
• Připomeňme, že se v tomto mechanizmu porušení musí uplatnit tloušťka stěn hurdisky, neboť stěny jsou vystaveny nežádoucí napjatosti.
• V ojedinělých případech se hurdiska neporuší ve stěnách, nýbrž se přetrhne dolní příruba. Trhlina sice poškodí prvek, ale ten zůstane lpět na betonové vrstvě, takže k oddělení hurdisky nedojde, uvolní se jen malé množství energie a strop má známky poškození, nikoliv porušení.

     Podstatu popsaného mechanizmu vystihl teoreticky již prof. Rojík ve svém znaleckém posudku z roku 1996, bohužel však tento posudek nebyl odborníkům, kteří se věcí zabývali, znám. Kdyby tomu tak bylo, ubíralo by se snad zkoumání problému zcela jiným směrem a pravděpodobně by byla věc již dávno vyřešena. Mechanizmus porušení má svoje analogie, a to jednak v katastrofách velkých sportovních hal, kdy došlo ke zřícení po odchodu diváků nebo po ukončení vytápění, jednak u konstrukcí z předpjatého betonu, kde při porušení smykem dochází k uvolnění energie nahromaděné v rozsáhlé oblasti, a tedy rovněž k explozivnímu charakteru poruchy. – Ochlazení dolního povrchu nemusí ovšem vždy být onou pověstnou rozbuškou. Může jí být třebas i jakýkoliv otřes budovy vyvolaný vnějším nárazem. Například u dvou nad sebou ležících stropů byl iniciátorem poruchy jednoho z nich dynamický účinek od poruchy toho druhého. Který byl první, nevíme.

     Mechanizmus porušení u stropů, kde byly hurdisky kladeny na sucho, je ovšem jiný. V tomto případě dochází buď účinkem koncentrace napětí od svislých zatížení nebo účinkem nevratné vlhkostní roztažnosti k porušování patek a k následnému porušování hurdisek. Pilotní zkoušky na modelu systému patkového stropu v měřítku 1:1 (skutečná hurdiska na skutečných patkách), zkoušenému postupem podle Výzkumného ústavu hmot a konstrukcí stavebních při Českém vysokém učení technickém (pozdější a dnešní Kloknerův ústav) z roku 1934, ukázaly, že únosnost systému bez malty ve spárách činí přibližně 50 % únosnosti systému s maltou.

     V průběhu naší práce (od července 2001) jsme dospěli ještě k dalším poznatkům, které neovlivňují to, co bylo nahoře napsáno, ale které jsme museli promítnout do nových dokumentů. Především může spolehlivost stropu ovlivnit tzv. stěnový účinek ve stropní tabuli (poznatek z italských případů) a dále těsné přimontování těles vydávajících teplo na spodní líc stropu (zejména některých zářivek). Podrobnosti zde neuvádím, neboť zasluhují důkladnější rozbor. — Pilotní zkoušky ukázaly, že u běžných typů zářivek tento vliv nemá účinek, a proto bylo příslušné ustanovení ve 3. návrhu ČSN 73 xxxx Navrhování a provádění hurdiskových stropů vypuštěno.