Zneužité hurdisky

(Pokračování z minulého čísla Stavebních listů)

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.

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.

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.

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 I16 až I22, navrhují se a používají jako trámy stropů Hurdis často ocelové válcované profily I24 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.
• 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.
• 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.

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 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). - 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.

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.

V případě hurdisek se předpokládalo po desetiletí osvědčené použití, dodržování řemeslné zručnosti a zejména ne jejich zneužívání. Osobní automobil, do kterého naložím místo čtyř lidí a nějakých zavazadel třebas dvanáct pytlů s cementem, odmítne pro mne pracovat a poškodí se.

Jak ale byly hurdisky zneužity? Zcela jednoduše: používaly se tu a tam jako bednění betonové části smíšené ocelo-betonové konstrukce. Na položené hurdisky se místo potěru o tloušťce 10 mm uložil beton, o němž se předpokládalo, že bude hlavním nosným prvkem stropu. Této chyby se dopouštěli již projektanti, ale samozřejmě byla běžná při provádění, a to zvlášť tam, kde nepracovali kvalifikovaní řemeslníci a kvalifikovaný dozor. Dokonce i v jednom odborném vyjádření z nedávné doby se mj. píše: "…desky Hurdis jsou pevnou součástí stropní konstrukce, jsou zality maltou a betonem…" To je omylné, neboť hurdisky samy jsou spolu s ocelovými nosníky nosnou konstrukcí, a s betonem nespolupůsobí, přesněji řečeno spolupůsobit ani nesmějí. Připomeňme, že v původních aplikacích stropu Hurdis nosnou konstrukcí podlahy nebyla betonová deska, nýbrž klasická hrubá podlaha z polštářů a štípaných prken.

Tato skutečnost je jistě překvapující pro mnohé, ale řadě odborníků a zejména praktiků byla známa. Ví se, že na hurdisky se dává zásyp (eventuálně polystyrén), a je to také obsaženo v montážních postupech cihelny FAH (s jinými montážními postupy jsem neměl možnost se seznámit). V roce 1998 na to nepřímo upozornil Ing. Peleška; doporučoval zajistit "nespolupůsobení" záměrně. Není jasné, proč takové opatření nebylo doporučeno k zařazení do Montážních postupů.

Souhrnné teoretické řešení stropu Hurdis (nikoliv jen samotné hurdisky) nikdo nikdy neudělal, neboť to ani nikdo nepožadoval. Strop Hurdis byl totiž od počátku a po dlouhou dobu jednoduchou imitací dřevěného trámového stropu: ocelové nosníky převzaly úlohu dřevěných trámů a hurdisky s patkami nebo bez patek úlohu záklopu. Teprve později se objevila "vylepšení".

Výsledkem mého šetření jsou tyto hlavní poznatky:

1. Základní příčinou poruch stropů Hurdis, ke kterým v minulých letech došlo, bylo nedodržování montážních postupů při jejich realizaci a možná i při projektování.
2. Poruchy nebyly způsobeny nekvalitou hurdisek, popř. nekvalitou výrobních procesů.
3. Hlavním zdrojem nepříznivého stavu napjatosti bylo smršťování betonu, naneseného na hurdisky v rozporu s montážními postupy.
4. Vlhkostní roztažnost keramiky je pouze jedním z činitelů, které se uplatňují na vzniku nepříznivého stavu napjatosti. V některých případech (příčné trhlinky) se neuplatnila vůbec. S vlhkostní roztažností lze se navíc alespoň částečně vyrovnat zcela jednoduchými prostředky.
5. V průběhu posledních let, kdy se hledala příčina havárií, došlo k mnoha profesionálním pochybením:

• Nejzávažnějším bylo především to, že v daném případě, kdy byly ohroženy lidské životy, nebyly zmobilizovány všechny síly k objasnění poruch.
• V důsledku toho se hledání příčiny poruch hledalo po několik let pouze v jednom směru a nesledovaly se žádné "vyšetřovací verze". Pochybila tu především veřejná správa, která nepochopila závažnost situace, a dále samozřejmě pochybily osoby, které se případem v různých úrovních zabývaly.
• Dalším závažným pochybením bylo, že se nepřihlédlo k téměř stoleté praxi nejen v Česku, ale také v zahraničí. Vedlo to nakonec k bizarnímu doporučení, aby výrobci hurdisek dali vypracovat nové konstrukční řešení stropních konstrukcí, v nichž by objemovým změnám byl dán prostor, aniž by se uvedlo, co se má vlastně udělat. Taková doporučení jsou ovšem k ničemu a sama o sobě jsou úsměvná.

Z mých poznatků vyplývá: dodržujte montážní postupy předepsané výrobci. - To se ostatně nevztahuje jen na případ hurdisek.

Případ "padajících hurdisek" je z mnoha stránek poučný. Především dokumentoval, že vyšetřování stavebních nehod nevede bez důkladné znalosti výrobních procesů k cíli. Dále ukázal, že vyšetřování omezené jen na velice úzký kruh odborníků může vést do slepých uliček. Vždy je nezbytné vytvořit týmy složené z lidí nejen různého odborného zaměření, ale také lidí rozdílných názorů. Jen v názorových střetech lze dospět k řešení.

Případ také ukázal, jak nebezpečně málo pozornosti se u nás věnuje "obyčejným stavbám". Zatímco se v odborném tisku zabýváme tančícími domy a velkolepými mosty, tisíce drobných stavebníků si dává postavit domky nekvalifikovanými lidmi a bez náležitých projektů a dozorů. Zapomínáme na své inženýrské a stavitelské odpovědnosti a těší nás jen to, čemu věnuje pozornost tisk, televize a veřejnost.

Případ ukázal, jak dlouhá cesta nás ještě čeká, než budeme své povolání opět chápat jako poslání a než budeme hájit zájmy našeho zákazníka a stavět je nad zájmy osobní nebo skupinové.

Nemohl jsem se věnovat všem otázkám souvisejícím s případem – právním a ekonomickým, odpovědnosti za vadné dílo a mnoha dalším.