Návrh bezpečnostního odvodnění střech

Jak zabezpečit jejich odvodnění při tzv. stoletém dešti? Přívalové srážky zvyšují nároky nejen na konstrukční řešení střech, balkonů a lodžií, ale vyžadují přijmout i opatření k jejich plynulému odvodnění. Vzhledem k tomu, že během silných srážek v krátké době je možné na ploché střešní konstrukci ohraničené atikou zatížení střechy vodou nebo sněhem do výšky až nad 200 mm, je kromě základního výpočtu gravitačního nebo podtlakového odvodnění nevyhnutelné počítat i s tzv. bezpečnostním nebo nouzovým odvodněním střechy.

Pokud bezpečnostní přepady nejsou dostatečně dimenzované nebo nejsou vůbec navrženy, při mimořádných srážkách se na ploché střeše zvyšuje hladina srážkové vody a hydroizolační vrstvy se více namáhají. To může vést k proniknutí srážkové vody do izolace a tím pádem ke skrytým poruchám, které přinášejí velké náklady na opravy. Za určitých podmínek může dojít i k celkové destrukci střešní konstrukce, balkonu nebo lodžie. V evropské legislativě, a tedy i v STN EN 12 056-3 čl. 7.4 [5], se uvádí požadavek na bezpečnostní odvodnění plochých střech a mezistřešních, příp. zaatikových střešních žlabů, aby se snížilo riziko vnikání srážkové vody do budovy nebo přetížení konstrukce.

Způsoby bezpečnostního odvodnění

Pro bezpečnostní odvodnění střech, balkonů a lodžií lze realizovat [7]:

• bezpečnostní přepady v atice střechy, příp. v čelech mezistřešních žlabů,
• nebo bezpečnostní střešní vtoky s částečným plněním (gravitačním odpadním potrubím) vyústěnými nad terén,
• nebo bezpečnostní podtlakový systém vyústěný nad terén (obr. 1).

Obr. 1  Bezpečnostní odvodňovací systém
1 – bezpečnostní systém odvodnění s volným výtokem na povrchu obvodové konstrukce (pro přívalové deště),
2 – přímé napojení střešního odvodňovacího systému na dešťovou kanalizaci v budově [4]

Zahraniční zkušenosti potvrzují, že u velkoplošných střech se osvědčila kombinace bezpečnostních střešních vtoků i přepadů v atice (obr. 2). U této úpravy se realizuje otvor v atice se spodní hranou nad výškou bezpečnostního střešního vtoku, čím se dosáhne jeho využití jen při výjimečných deštích, resp. se minimalizuje negativní vliv padající vody na fasádu budovy [1].

Obr. 2  Výšky hladiny vody při bezpečnostním odvodnění
1 – požadovaná tlaková výška vody pro nouzové odvodnění, 2 – požadovaná výška vody pro bezpečnostní střešní vtok, 3 – maximální výška zaplavení, 4 – bezpečnostní přepad v atice (hranatý nebo kruhový) nad úrovní bezpečnostního střešního vtoku, 5 – nouzové odvodnění volně přes fasádu [4]

Teorie výpočtu

Návrh bezpečnostního odvodnění střechy, balkonu, terasy nebo lodžie je nutné konzultovat s projektantem statiky, aby nebylo překročeno povolené zatížení střechy sněhem (tab. 1). Například je-li podle [6] povolená hodnota zatížení střechy 1,08 kN/m², po převodu dostaneme 108 kg/m², což představuje 108milimetrovou výšku hladiny vody, která z hlediska bezpečnosti nesmí být překročena. Při návrhu musí být zohledněn i výškový rozdíl mezi úrovní střechy a výstupy na střeše (střešní okna, dveře, světlíky) či vyústěními potrubí větrání a kanalizace, jimiž by se zvednutá hladina vody přelila a mohla vniknout do budovy. Při výšce hladiny vody ve vzdálenosti větší než 10 m od nouzového přepadu se počítá s dvojnásobkem výšky hladiny vody v místě přepadu (obr. 3) [4, 7].

Obr. 3  Výšky hladiny vody při odvodnění bezpečnostním přepadem
W – výška hladiny vody (maximální výška zaplavení, W = 2 h), h – tlaková výška hladiny vody v přepadu [4]

Stanovení výpočtového průtoku na bezpečnostní odvodnění

Výpočtový průtok na bezpečnostní odvodnění Q_not (l/s) se podle [4] vypočítá ze vztahu:

kde A je půdorysný průmět odvodňované plochy nebo účinná plocha střechy podle STN EN 12056-3 (m²),
r_(5,100) – intenzita pětiminutového deště, která se vyskytuje jednou za 100 let (l/(s . m²)),
r_{(D, T)} – intenzita deště (l/(s . m²)),
D – délka trvání deště (min),
T – výskyt srážek za časové období, periodicita (například jednou za pět let, jednou za deset let apod.),
C – součinitel odtoku srážkové vody podle tab. 3 STN 73 6760 (–).

Poznámky:

1. Podle DIN se počítá s r_{(D, T)} = r_(5,5) ,tj. intenzita pětiminutového deště jednou za pět let.
2. Podle ČSN 73 6760čl. 6.3.1 platí:

• a) u střech, balkonů nebo lodžií odvodněných jedním střešním (balkonovým) vtokem Q_not = 0,07. A (l/s),
• b) u střech, balkonů nebo lodžií odvodněných dvěma nebo více střešními (balkonovými) vtoky Q_not = (0,07 – 0,03.C) . A (l/s).

Návrh bezpečnostních přepadů otvorem v atice

Bezpečnostní přepady v atice mají hranatý nebo kruhový tvar (obr. 4).

Obr. 4  Bezpečnostní přepady v atice, v čelech žlabů apod. a) hranatý průřez, b) kruhový průřez

Délka hranatých bezpečnostních přepadů (obr. 4) Lw (mm) se vypočítá podle [4, 7] jako

kde L_w je délka bezpečnostního přepadu (mm),
Q_not – výpočtový průtok na bezpečnostní odvodnění střechy (l/s),
h – tlaková výška vody v bezpečnostním přepadu (mm).

Průtoky na bezpečnostní přepady podle DIN 1986-100 jsou zobrazeny na obr. 5 a 6.

Obr. 5  Průtok bezpečnostním přepadem s hranatým průřezem

Obr. 6  Průtok bezpečnostním přepadem s kruhovým průřezem

Příklad výpočtu

Vstupní údaje:
Rozměry střechy: 55 m × 20 m (obr. 7)
Půdorysný průmět odvodňované plochy střechy: 1 100 m²
Typ střechy: plochá střecha s atikou, sklon 2 %
Dovolené zatížení střechy/zatížení sněhem: 0,892 kN/m²
Přepočítávací součinitel z kN/m² na vodní sloupec = 101,974
Maximální výška hladiny vody nad rovinou střechy: 0,892 . 101, 974 = 91,0 mm
Odvodnění střechy se navrhuje jako podtlakové s více střešními vtoky, dimenzováno je na vydatnost deště 0,03 l/(s . m²).
Odtok střešními vtoky na gravitační odvodnění se zkouší podle tab. 3 STN EN 1253-1: 2005 [9] u DN/OD 110 při výšce vzdutí hladiny vody 35 mm a u DN/OD 125 a DN/OD 160 při výšce vzdutí vody 45 mm. U podtlakového proudění je stanovena výška vzdutí vody 55 mm nad vtokem. Výškou vzdutí vody je výška hladiny vody nad přelivnou hranou vtoku.

Obr. 7  Schéma odvodňované ploché střechy

Při stanovení výpočtového průtoku bezpečnostního odvodnění Q_not (l/s) ve vybrané lokalitě se počítá (podle zjištěných hydrometeorologických údajů) například s těmito údaji:
r_(5,100) – vydatnost pětiminutového deště, která se vyskytuje jednou za sto let, např. 836 l/(s . m²),
r_(5,5) – vydatnost pětiminutového deště, která se vyskytuje jednou za pět let, např. 446 l/(s . m²),
součinitel odtoku střechy C = 1,0.

Podle vztahu (1) se průtok bezpečnostního odvodnění pro případ stoletého deště vypočítá jako

Alternativy bezpečnostního odvodnění střechy

A Bezpečnostní přepady s hranatým průřezem
Výpočtový průtok na bezpečnostní odvodnění střechy Q_not = 42,9 l/s.
Maximální výška hladiny střechy nad rovinou střechy: 91 mm.
Výška vzdutí vody nad střešním vtokem: 55 mm.
Výška vody nad spodní hranou nouzového přepadu (tlaková výška (obr. 2)): 91,0 mm – 55,0 mm = 36,0 mm.

Celková délka hranatých bezpečnostních přepadů se stanoví podle vztahu

Celková délka přepadu 4,77 m se rovnoměrně rozdělí po obvodu atiky na kratší délky, např. 10 ks přepadů s délkou 500 mm, tj. na každé straně střechy bude 5 ks přepadů (obr. 8a).

Obr. 8  Alternativy bezpečnostního odvodnění střechy přepady v atice: a) s hranatým průřezem (10 ks), b) s kruhovým průřezem (44 ks)

Potřebný počet přepadů: 10 kusů.

B Bezpečnostní přepady s kruhovým průřezem
Výpočtový průtok na bezpečnostní odvodnění střechy Qnot = 42,9 l/s.
Podle obr. 5 je průtok kruhovým přepadem DN 150 při výšce vody 36 mm nad jeho dnem 1,0 l/s.
Počet požadovaných kruhových přepadů: 44 kusů (obr. 8b).

C Bezpečnostní střešní vtoky
Výpočtový průtok na bezpečnostní odvodnění střechy Qnot = 42,9 l/s.
Výška vzdutí vody je 91,0 – 55,0 = 36,0 mm.
Podle údajů výrobce [3] je průtok střešním vtokem HL Safe s nástavcem na bezpečnostní odvodnění DN/OD 110 s napojením podle obr. 9a při výšce vzdutí vody 35 mm 8,1 l/s. Při požadovaném průtoku bude vyhovovat šest kusů střešních vtoků s celkovým maximálním průtokem 48,6 l/s.

Obr. 9  Bezpečnostní odvodnění střechy střešními vtoky: a) bezpečnostní střešní vtok HL Safe (8,1 l/s) s nástavcem na bezpečnostní odvodnění, b) rozmístění střešních vtoků v počtu 6 ks [3]

Počet požadovaných bezpečnostních střešních vtoků HL Safe: 6 ks (obr. 9b).
Alternativou může být i odvodnění střešními vtoky s větší odtokovou kapacitou, např. střešním vtokem HL PowerSafe [3]s nástavcem na bezpečnostní odvodnění napojeným na odpadní potrubí s délkou 3 m. Podle údajů výrobce je průtok vtokem při výšce vzdutí hladiny vody 35 mm až 12 l/s (obr. 10a).

Obr. 10  Bezpečnostní odvodnění střechy střešními vtoky na podtlakové proudění
a) bezpečnostní střešní vtok HL PowerSafe (12,0 l/s) s nástavcem na bezpečnostní odvodnění,
b) rozmístění střešních vtoků v počtu 4 ks [3]

U této alternativy jsou na požadovaný průtok 42,9 l/s potřebné čtyři bezpečnostní střešní vtoky HL PowerSafe (obr. 9b). Jejich celkový maximální průtok představuje 4 × 12 = 48 l/s.

POZOR! I když v současnosti neexistuje předpis nebo vyhláška, která by předepisovala povinné navrhování bezpečnostního odvodnění, je nutné toto odvodnění navrhovat. Platí to jednak u nových plochých střech s atikami a mezistřešními žlaby, jednak u nových balkonů nebo lodžií s jedním vtokem. Zkušenosti z praxe ukazují, že přívalové srážky mohou napáchat mnoho škody právě z důvodu absence bezpečnostního odvodnění.

Závěr

V praxi se často setkáváme s poddimenzováním odvodnění střešních konstrukcí. Týká se to převážně velkoplošných plochých střech odvodněných gravitačním nebo podtlakovým kanalizačním systémem, kde se počítá s vydatností deště 0,025 l/(s . m²) u gravitačních systémů a 0,03 l/(s . m²) u podtlakových systémů. V případě mezistřešních nebo zaati­kových žlabů se musí počítat i s přívalovými dešti, návrh se musí navrhovat tak, aby vyhovoval i průtoku tzv. stoletého deště. V našich podmínkách, nemáme-li přesné údaje úhrnů srážek, resp. vydatnosti deště v dané lokalitě, můžeme počítat s hodnotou pětiminutového deště vyskytujícího se jednou za sto let na úrovni přibližně 0,06 až 0,08 l/(s . m²). V České republice se podle ČSN 75 6760 počítá s hodnotou 0,07 l/(s . m²). U menších střech, balkonů a lodžií je výhodné navrhovat bezpečnostní přepady, u větších odvodňovaných střech jsou vhodnou alternativou střešní vtoky nebo i jejich kombinace s přepady v atice.

Obrázky: archiv autorky a firemní podklady společnosti HL-Hutterer Lechner

Literatura:

1. Valášek, J.: Úpravy pre bezpečné odvodnenie striech. In: TZB Haustechnik 3/2008, s. 52 – 54.
2. Feuerich, M. a kol.: Sanitärtechnik. Band 2. Krammer Verlag. Dusseldorf AG, 2011.
3. Firemné podklady f. Hutterer&Lechner, 2015.
4. DIN 1986-100. Entwässerungsanlagen für Gebäude und Grundstücke – Teil 100: Bestimmungen in Verbindung mit DIN EN 752 und DIN EN 12056. 2008.
5. STN EN 12 056-3. Gravitační kanalizační systémy uvnitř budov. Odvodnění střech. Navrhování a výpočet. 2002.
6. STN EN 1991-1-3/AC. Eurokód 1. Zatížení konstrukcií. Část 1–3: Všeobecné zatížení. Zatížení sněhem. 2009.
7. ČSN 75 6760. Vnitřní kanalizace. 2014.
8. STN 75 6760. Kanalizace v budovách. 2009.
9. STN EN 1253-1. Vpustě v budovách. Požadavky. 2005.

doc. Ing. Jana Peráčková, PhD.
Autorka působí na Katedře TZB SvF STU v Bratislavě.
Recenzoval: prof. Ing. Jaroslav Valášek, Ph.D.

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB HAUSTECHNIK.