Kształt dachu przyczyną usterek wilgotnościowych

Rys. 1. Elewacje budynku w którym występowały usterki wilgotnościowe w obszarze dachu stromego: a) zachodnia, b) wschodnia, c) północna, d) południowa (na podstawie archiwalnej dokumentacji projektowej)

Wstęp
Czynnikami decydującymi o zastosowanych rozwiązaniach architektonicznych dachów stromych są uwarunkowania estetyczne, względy formalne wynikające z obowiązujących wymagań lokalizacyjnych, jak również chęć uzyskania jak największej oraz najbardziej atrakcyjnej pod względem użytkowym powierzchni lokali mieszkalnym w poziomie ostatniej kondygnacji. W ostatnim czasie kształt połaci dachowej bardzo często tworzony jest wynikowo, jako następstwo konieczności przekrycia pomieszczeń o przyjętym wcześniej układzie funkcjonalnym. Niezależnie od przyczyn, usterki połaci dachowych mają wpływ na komfort i bezpieczeństwo użytkowania budynków, a nieusuwane mogą doprowadzić do istotnego pogorszenia stanu technicznego obiektu jako całości [1]. Usuwanie usterek w obszarze połaci dachowych jest szczególnie trudne z uwagi na fakt, że przebudowa dachu jest bardzo często niemożliwa ze względów ekonomicznych (zbyt duże koszty w odniesieniu do spodziewanych rezultatów), jak również technicznych (utrudnienia w odprowadzeniu wód opadowych oraz kształtowaniu węzłów konstrukcyjnych). Zazwyczaj pomieszczenia na ostatnich kondygnacjach użytkowane są przez mieszkańców, stąd ich całkowite lub częściowe wyłączenie z eksploatacji wiąże się z powstaniem bardzo poważnych utrudnień organizacyjnych [2], [3].

Celem artykułu jest przedstawienie wpływu zastosowanych rozwiązań konstrukcyjnych oraz architektonicznych na występujące usterki cieplno-wilgotnościowe i jakość użytkowania pomieszczeń lokali mieszkalnych zlokalizowanych na ostatniej kondygnacji budynku. Przedstawiono również propozycje dotyczące zakresu niezbędnych do wykonania prac naprawczych.

 

Rys. 2. Przykładowe usterki wilgotnościowe w lokalach mieszkalnych w strefie okapowej

Dane ogólne
Budynek, w którym występowały uszkodzenia, zrealizowany został jako murowany z elementów drobnowymiarowych w technologii tradycyjnej, udoskonalonej. Ma kształt zbliżony do prostokąta i jest intensywnie rozczłonkowany w rzucie. W budynku znajdują się 4-kondygnacje nadziemne (parter, I, II oraz III piętro) oraz podziemna hala garażowa. Ściany zewnętrzne wykonane zostały z betonu komórkowego, ocieplone zgodnie z rozwiązaniami systemu BSO (Bezspoinowy System Ocieplania). Stropy międzykondygnacyjne, żelbetowe, prefabrykowane typu Filigran. Budynek wchodzi w skład kilkubudynkowego osiedla mieszkaniowego. Budynki charakteryzowały się zbliżonymi rozwiązaniami, zarówno pod względem bryły zewnętrznej, jak również z uwagi na zastosowane rozwiązania konstrukcyjne. Zaobserwowane uszkodzenia występowały też w pozostałych budynkach osiedla mieszkaniowego.

Przekrycie opisywanego budynku stanowił dach drewniany stromy o zróżnicowanym kącie nachylenia połaci dachowych. W poszczególnych połaciach wykonstruowane były liczne lukarny oraz wykusze (rys. 1). Konstrukcja drewnianej więźby dachowej typu jętkowego wykonana została z drewna iglastego klasy C24. Wymiary krokwi w przekroju poprzecznym wynosiły 8 × 16 cm, jętki wykonstruowano jako dwugałęziowe o wymiarach 2 × 3,8 × 14 cm. Pokrycie połaci dachowej wykonano z wodoodpornych płyt OSB4 o grubości 12 mm, na których ułożone zostały arkusze blachy fałdowej (ze względu na wysokość fali dopowiadającej blasze T55). Nad częścią lukarn pokrycie wykonane zostało z papy termozgrzewalnej.

Rys. 3. Połać dachowa – przykładowe wzajemne usytuowanie: attyki i lukarn: a) widok ogólny, b) zbliżenie, c) lukarny i trzonu kominowego

Opis usterek dachu stromego
Usterki wilgotnościowe w lokalach mieszkalnych usytuowanych w poziomie ostatniej kondygnacji występowały praktycznie od chwili oddania budynku do użytkowania. Ślady po przeciekach były widoczne na wysokości żelbetowych gzymsów (rys. 2) oraz w części lokali mieszkalnych w obszarze okien połaciowych. Ślady po zaciekach widoczne były również w obszarze przestrzeni pomiędzy attykami i lukarnami oraz wykuszami.

Na powierzchni połaci dachowej obróbki blacharskie posiadały widoczne szczeliny w miejscach łączenia sąsiednich arkuszy, w szczególności na żelbetowych gzymsach oraz ścianach lukarn.

Wykonane w poziomie kondygnacji III piętra ozdobne elementy elewacji, w postaci okładzin z desek drewnianych, posiadały rozległe ślady uszkodzeń związanych z łuszczeniem się ochronnych powłok malarskich oraz uszkodzenia mechaniczne spowodowane niedokładnym montażem tych elementów.

Analiza stanu technicznego dachu stromego
Objęty analizą budynek o skomplikowanej bryle dachu charakteryzował się następującymi błędami i usterkami:

• liczne mansardy i wykusze, w połączeniu z dużą ilością trzonów kominowych wyprowadzonych ponad połać dachową przyczyniały się do tworzenia się na dachu worków śnieżnych i długotrwałego zalegania śniegu na dachu. Skutkowało to zwiększeniem prawdopodobieństwa przedostawania się wody poprzez ewentualne nieszczelności pokrycia dachowego (rys. 3),
• niska jakość robót dekarskich zwiększała prawdopodobieństwo powstawania przecieków w miejscach zalegania śniegu na połaci dachowej,
• zaprojektowane szerokie (głębokie) gzymsy żelbetowe utrudniały odprowadzenie śniegu z połaci dachowej, przez co sprzyjały tworzeniu się i zbieraniu lodu na ich górnej powierzchni. Skutkowało to powiększaniem się istniejących worków śnieżnych nawet na stromych połaciach dachowych (rys. 4). Wymiary gzymsów dobrane zostały ze względów czysto architektonicznych – nie stwierdzono przesłanek konstrukcyjnych do realizacji gzymsów o tak dużym wysięgu,
• ze względu na przyjęty kształt dachu stromego, węzły okapowe nie były wyprowadzone (przedłużone) poza obrys budynku (rys. 4b). Zamarzająca w rynnach woda tworzyła korki lodowe,
• w miejscach lukarn i wykuszy następowało zaburzenie przepływu strumienia ciepła, co skutkowało powstawaniem lokalnych, trudnych do przewidzenia na etapie projektowania, a w praktyce niemożliwych do oszacowania pod względem ilościowym, ilości skroplin kondensatu. Jednocześnie w obszarze dachów stromych występowały lokalne braki materiału termoizolacyjnego, co istotnie pogarszało warunki eksploatacyjne,
• elementy dekoracyjne elewacji, zaprojektowane i wykonane jako okładziny z desek drewnianych, ulegały postępującej dekapitalizacji, co w połączeniu z niską jakością robót stolarsko-okładzinowych przyczyniało się do deformacji okładzin drewnianych i skutkowało przedostawaniem się wody za okładziny z desek elewacyjnych (fot. 5).

Należy zauważyć, że aktualne, jak również wcześniejsze, obowiązujące na etapie realizacji dokumentacji projektowej, normy i przepisy nie zawierały szczegółowych wskazówek dotyczących projektowania dachów o tak skomplikowanym kształcie w aspekcie uwarunkowań fizyki budowli. W normie [4] brak jest wskazówek dotyczących sposobu szacowania przepływu strumienia ciepła dla zapewnienia właściwego komfortu cieplno-wilgotnościowego dla tak skomplikowanej, rozbudowanej przestrzennie geometrii dachu, jak w przypadku budynku objętego opracowaniem. Również norma [5] nie określa dokładnej metody obliczania liniowego współczynnika przenikania ciepła ? (W/mK).

Rys. 4. Gzyms żelbetowy, monolityczny: a) widok ogólny, b) i c) nieszczelności obróbek blacharskich

Na podstawie analizy archiwalnej dokumentacji projektowej ustalono, że przyjęty na etapie projektu budowlanego oraz zrealizowany na podstawie projektu rzeczywisty układ warstw dachu stromego spełniał wymogi określone w [6] w zakresie wartości współczynnika przenikania ciepła U (W/m²K). Przyjęty układ warstw dachu stromego zapewniał uzyskanie wartości U = 0,276 W/m²K, co z kolei zapewniało nieprzekroczenie wartości normowych U < U_max = 0,30 W/m²K.

Jednocześnie w przypadku kształtu dachu jak w analizowanym budynku, w okresie zimowym w praktyce nie było możliwości regularnego usuwania śniegu zalegającego na połaci dachu i na gzymsach żelbetowych, w celu ograniczenia możliwości powstawania worków śniegowych.

Należy tutaj zauważyć, że wielkość oraz intensywność opadów śniegu w latach 2010–2012 była zdecydowanie większa niż w ubiegłych latach pierwszej dekady stulecia. Różnice te wynoszą odpowiednio:

• ≈ 50% w zakresie ilości opadu na m²/rok (w odniesieniu do tzw. ilości śniegu zbitego),
• ≈ 30% w zakresie średniej intensywności opadu śniegu w ciągu 24h (w odniesieniu do ilości wody).

Występujące usterki pochodzenia wilgotnościowego w lokalach mieszkalnych w poziomie ostatniej kondygnacji są typowym przykładem braku możliwości dostosowania zakresu działań związanych z usuwaniem śniegu i eksploatacją budynku do warunków klimatycznych – ze względu na zastosowane rozwiązania projektowe. Jednocześnie brak montażu urządzeń grzewczych w postaci niskonapięciowych kabli i mat elektrycznych był jedną z przyczyn występujących usterek i uszkodzeń połaci dachowej w obszarze węzłów okapowych. Spływająca woda z roztapiającego się śniegu zamarzała w stalowych rynnach tworząc korki lodowe, które powiększały się z upływem czasu. Skutkowało to przedostawaniem się wody pod pokrycie z blachy fałdowej. Korki powiększały się w kierunku kalenicy, co powodowało, że lód obciążał wiatroizolację i deformował ją. Ze względu na różnice pomiędzy temperaturą na zewnątrz a temperaturą wewnątrz lokali mieszkalnych, zamarznięta woda częściowo ulegała roztopieniu i penetrowała przez nieszczelności do pomieszczeń mieszkalnych powodując powstawanie zacieków.

Propozycja usunięcia usterek dachu stromego
Uwzględniając stan techniczny elementów drewnianej więźby dachowej, która nie wzbudzała zastrzeżeń pod względem statyczno–wytrzymałościowym zaproponowany został etapowy zakres naprawy:

• etap 1 – obejmował doraźny sposób zabezpieczenia, nie dający pełnej gwarancji nawrotu występujących usterek o charakterze wilgotnościowym i noszący znamiona działań o charakterze prewencyjnym,
• etap 2 – obejmował program usuwania usterek charakteryzujący się wysokim prawdopodobieństwem całkowitego usunięcia przyczyn występowania usterek.
• Zakres prac etapu 1 obejmował:
• kontrolę szczelności w miejscach styku poszczególnych arkuszy blach fałdowych dachu ze szczególnym uwzględnieniem:

             –    szczelności podkładek neoprenowych w miejscach blachowkrętów,
             –    stanu technicznego wkładek z pianki poliuretanowej pod arkuszami blach fałdowych,
                    zabezpieczających przed cofaniem się wody w strefie okapowej,
             –    szczelności obróbek blacharskich wokół okien połaciowych,
             –    szczelności obróbek blacharskich wokół trzonów kominowych,

• kontrolę szczelności obróbek blacharskich gzymsów żelbetowych,
• lokalną naprawę uszkodzeń elementów dekoracyjnych elewacji wykonanych z desek drewnianych,
• montaż niskonapięciowych kabli grzejnych w rynnach oraz rurach spustowych, zabezpieczających przed tworzeniem się korków lodowych,
• montaż dodatkowych mat grzejnych w przestrzeniach pomiędzy attykami i lukarnami oraz wykuszami, jak również na gzymsach,
• w przypadku zgłaszania przez użytkowników lokali mieszkalnych braku izolacji termicznej w obszarze węzłów okapowych jej uzupełnienie, polegające na demontażu wewnętrznej zabudowy z płyt g-k, uzupełnieniu brakującej izolacji z wełny mineralnej, ze szczególnym uwzględnieniem konieczności zapewnienia ciągłości paroizolacji oraz odtworzenie pierwotnej zabudowy.

Zakres prac etapu 2 obejmował:

• przebudowę węzłów okapowych dachu stromego, polegającą na przedłużeniu drewnianych krokwi dachowych oraz ich wyprowadzeniu na odległość ≈ 60 cm poza obrys lica zewnętrznego muru z zamontowaniem rynien jako wiszących wzdłuż węzła okapowego,
• likwidację gzymsu monolitycznego,
• kompleksową naprawę lub wymianę uszkodzonych elementów dekoracyjnych elewacji wykonanych w postaci okładziny z desek drewnianych.

Wnioski
Występujące w obszarze dachu usterki pochodzenia wilgotnościowego były następstwem niedoskonałości projektowych oraz niedociągnięć wykonawczych.

Fot. 5. Usterki elementów dekoracyjnych elewacji wykonanych jako okładzina z desek drewnianych: a) złuszczenia ochronnych powłok malarskich, b) uszkodzenia mechaniczne

Do głównych niedoskonałości projektowych należało zaprojektowanie dachu jako posiadającego ponadstandardową ilość lukarn i wykuszy, co w połączeniu z ilością trzonów kominowych wyprowadzonych ponad połać dachową przyczyniało się do tworzenia worków śnieżnych na dachu. Skutkowało to zwiększeniem prawdopodobieństwa migracji wody do środka poprzez ewentualne nieszczelności pokrycia dachowego. Zaprojektowanie gzymsów, których szerokość była całkowicie nieuzasadniona względami konstrukcyjnymi, a podyktowana jedynie efektami wizualnymi, zwielokrotniło ilość zalegającego na nich śniegu i tworzenie się korków lodowych w rynnach i rurach spustowych. Zdaniem autorów istotną wadą było także zaprojektowanie węzłów okapowych zakończonych rynnami wiszącymi nad gzymsami żelbetowymi zamiast wyprowadzonych poza obrys budynku. Skutkowało to przedostawaniem się wody z worków śnieżnych i zlodowaceń tworzących się na gzymsach pod powierzchnię pokrycia z blach fałdowych.

Do głównych niedociągnięć wykonawczych należała bezkrytyczna realizacja budynku na podstawie dokumentacji projektowej, która była obarczona niedoskonałościami oraz brakiem staranności wykonania pokrycia z blach fałdowych oraz obróbek i opierzeń gzymsów, lukarn, wykuszy i attyk.

Literatura
1. Praca zbiorowa: Trwałość i skuteczność napraw obiektów budowlanych, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław, 2007.
2. Masłowski E., Spiżewska D.: Wzmacnianie konstrukcji budowlanych, Arkady, Warszawa, 1999.
3. Rudziński L.: Konstrukcje drewniane. Naprawy, wzmocnienia, przykłady obliczeń, Politechnika Świętokrzyska, Kielce, 2010.
4. PN-EN ISO 13788:2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacja między warstwowa.
5. PN-EN ISO 14683:2007 Mostki cieplne w budynkach. Liniowy współczynnik przenikania ciepła. Metody uproszczone i wartości orientacyjne.
6. Rozporządzeniu ministra infrastruktury z 12.04.2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. nr 75 z 2002 r., poz. 690 wraz z późn. zm.).

dr inż. Maciej Niedostatkiewicz
Politechnika Gdańska
Pracownia Projektowo-Inżynierska Maciej Niedostatkiewicz
mgr inż. Tomasz Majewski
Pracownia Projektowo-Inżynierska Tomasz Majewski