Stateczność i termoizolacyjność ścian zewnętrznych pozostawionych po rozebraniu kamienic

Historyczną elewację odnawia się i rekonstruuje z zachowanymi elementami i materiałami ikonograficznymi, w celu przywrócenia jej pierwotnego wyglądu. Zakłada się stosowanie wypraw, tynków i powłok malarskich możliwie zbliżonych do oryginalnych materiałów i podobnych kolorów użytych do wykonania elewacji [1]. Tak wyremontowane ściany zwykle objęte są ochroną konserwatorską poprzez wpis do rejestru zabytków.

Możliwe są następujące kombinacje pozostawienia ścian elewacyjnych:

• pozostawienie tylko ściany frontowej,
• pozostawienie ściany frontowej z jedną lub dwoma ścianami szczytowymi,
• pozostawienie wszystkich ścian zewnętrznych w postaci "studni".

We wszystkich przypadkach rozbiórce podlegają zwykle wszystkie ściany wewnętrzne wraz ze stropami i zadaszeniem. W powstałej przestrzeni wykonuje się nową konstrukcję, najczęściej żelbetową monolityczną w układzie słupowo-płytowym z tarczowymi elementami usztywniającymi. Ściany klatki schodowej, szybu windowego oraz schody również wykonuje się jako konstrukcje żelbetowe [1].

W rozwiązaniu tym istotne są dwa zagadnienia:

• zapewnienie stateczności wolno stojących ścian elewacyjnych podczas rozbiórki istniejących i utracie wykonania nowych konstrukcji wewnętrznych,
• zapewnienie ich termoizolacyjności zgodnie z aktualnymi wymogami.

Wolno stojące, nieusztywnione ściany murowe są bardzo wrażliwe na obciążenie wiatrem, oddziaływania od demontażu i montażu wewnętrznych konstrukcji budynku oraz wstrząsy pochodzące od ruchu pojazdów. Ponadto istotny wpływ na ich stateczność może mieć nierównomierne osiadanie fundamentów w wyniku obniżenia nośności gruntu na skutek przedostawania się do wewnątrz budynku wody opadowej.

W przypadku odsłonięcia ław fundamentowych w nawodnionym podłożu gruntowym w okresie temperatur ujemnych pojawiają się efekty wysadzinowe, które wywołują nierównomierne poziome i pionowe przemieszczenia ścian.

Warto nadmienić, że ściany zewnętrzne zabytkowych kamienic w wielu przypadkach mają wady nabyte po wieloletniej eksploatacji, np. zarysowania i spękania, zwietrzenie spoin murarskich i inne. Z uwagi na powyższe, wolno stojące ściany mogą ulec nie tylko niebezpiecznym spękaniom, ale nawet zawaleniu się w całości lub fragmentarycznie. Dotyczy to zwłaszcza ścian z otworami okiennymi i drzwiowymi.

W celu zabezpieczenia stateczności wolno stojących ścian zwykle wykonuje się ich usztywnienie za pomocą pionowych stalowych przypór, z zamocowanymi do nich poziomymi kształtownikami lub kratownicami, które są mocowane do muru za pomocą łączników stalowych (FOT. 1).

Warto nadmienić, że łączniki te powinny uniemożliwić poziome przemieszczenia ściany murowej i dawać możliwość swobody jej pionowych deformacji. Stalowe przypory utwierdzają się w podłożu jako konstrukcja wspornikowa za pomocą pali lub bloków betonowych jako balastu. W budynkach historycznych fundamenty pod ścianami murowymi najczęściej wykonywane były jako bezpośrednie w postaci ław kamiennych.

W związku z tym, poza zabezpieczeniem wychylenia się ścian wolno stojących z pionu wspornikami stalowymi, powinny być wykonane wzmocnienia fundamentów lub podłoża gruntowego. W tym celu zastosowane mogą być żelbetowe podwaliny wzmacniające kamienne ławy, iniekcje podłoża, pale wciskane i inne [2].

Wszelkie konstrukcje usztywniające przedmiotowe ściany i wzmacniające ich fundamenty powinny być poddane obliczeniom statyczno-wytrzymałościowym, uwzględniając ich współpracę ze ścianami. Ponadto podczas prac modernizacyjnych zabezpieczone powyższymi metodami ściany powinny być na bieżąco monitorowane.

Nie mniej istotnym zagadnieniem jest docieplenie ścian elewacyjnych, które z uwagi na wyżej wymienione czynniki powinno być wykonane od wewnątrz budynku. Jest to sprzeczne z zasadami projektowania przegród, gdyż od strony wewnętrznej ogrzewanej materiał ściany powinien mieć najwyższy opór dyfuzyjny, a z przeciwległej zewnętrznej strony - najniższy.

Ocieplając ściany od wewnątrz, zaburzamy taki układ warstw, co może powodować dostawanie się pary wodnej do wnętrza ściany i jej kondensacji. Wykraplanie się wody na ścianach powoduje w konsekwencji rozwój pleśni i grzybów. Ponadto dodatkowo zawilgocony mur będzie mniej mrozoodporny.

Duży wpływ na efekt ocieplenia od wewnątrz ma również należyta wentylacja pomieszczenia. W związku z tym konieczna jest analiza cieplno-wilgotnościowa, określająca ryzyko wykroplenia pary wodnej i umożliwiająca dobór właściwych materiałów i technologii.

Najczęściej stosowanym materiałem izolacyjnym jest wełna mineralna o współczynniku λ = 0,03 W/(m·K), osłonięta od wewnątrz paroizolacją o wysokim współczynniku oporu dyfuzyjnego (S_d  ≥  100 m zgodnie z PN-EN 13984) i płytami gipsowo-kartonowymi przymocowanymi do stelaża. W tym przypadku trzeba się jednak liczyć z problemem kondensacji pary wodnej napływającej od zewnątrz w okresie letnim, w tym i wilgoci od opadów atmosferycznych.

Możliwe jest również docieplenie bloczkami z lekkiej odmiany betonu komórkowego o gęstości 110-120 kg/m3 i izolacyjności cieplnej λ = 0,042 W/(m·K). Nie wymagają one stosowania paroizolacji, ponieważ dzięki dużej porowatości wnikająca w nie para wodna ulega stosunkowo szybkiemu wysychaniu.

Do ocieplenia wewnętrznego mogą być również stosowane materiały komórkowe w postaci płyt ze spienionego krzemianu wapnia, płyty silikatowo-perlitowe, szkło piankowe i inne [3]. Natomiast z uwagi na wymagania przeciwpożarowe kontrowersyjne jest stosowanie syntetycznych materiałów komórkowych, np. pianek poliuretanowych, polistyrenu ekspandowanego itp.

Ponadto ryzyko zawilgocenia ścian pod styropianem jest wyższe niż w przypadku wełny mineralnej. Tym niemniej w kraju i za granicą stosowane są płyty termoizolacyjne z rdzeniem z pianki rezolowej lub poliuretanowej zespolone z jednej strony z płytą gipsowo-kartonową, a z przeciwległej strony posiadające okładzinę i paroizolację, która chroni przegrodę przed penetracją pary wodnej z wnętrza pomieszczenia [3].

W przedmiotowych ścianach w celu przeniesienia obciążenia od stropów monolitycznych niekiedy wykonuje się wewnętrzną warstwę nośną z pustaków ceramicznych, połączonych z murem za pomocą kotew. Jej oparcie wykonuje się na poszerzonej ławie fundamentowej, na której opiera się zabytkowa ściana. Warstwa ta przy odpowiednim doborze grubości może również spełniać funkcję wewnętrznego docieplenia.

W TABELI przytoczono wyniki obliczeń grubości wewnętrznego docieplenia ścian zabykowych o różnej grubości dla wymaganej według rozporządzenia ministra infrastruktury od 1 stycznia 2021 roku wartości współczynnika przenikania ciepła przegród zewnętrznych U_C(max) = 0,2 W/(m2·K). Dane odnoszą się do ustanowień normy PN-EN ISO 6946 dla warunków średnio wilgotnych bez uwzględnienia poprawek na wpływ łączników mechanicznych Δ Uf oraz nieszczelności ścian ΔU_g. Ponadto nie uwzględniano wpływu mostków termicznych w obrębie połączenia ścian ze stropami żelbetowymi i ścianami poprzecznymi oraz otworami okiennymi [4].

Z obliczeń wynika, że najmniejszą grubość docieplenia uzyskuje się przy zastosowaniu wełny mineralnej o λ = 0,03 W/(m·K). Natomiast warstwa wewnętrzna z pustaków ceramicznych stosowana w celu oparcia nowych stropów żelbetowych, aby spełnić warunki termoizolacyjności jest zbyt gruba i nie może być rozpatrywana jako podstawowe docieplenie.

Warto nadmienić, że zgodnie z [5] przy dociepleniu wewnętrznym ścian minimalny opór przenoszenia ciepła można określać, uwzględniając wymagania sanitarno-higieniczne:

gdzie:

t_i - temperatura wewnętrzna [°C],

t_e - temperatura zewnętrzna [°C],

α_i - współczynnik przejmowania ciepła na powierzchni wewnętrznej [m2·K/W],

t_si - temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody [°C].

Trudność zapewnienia ciągłości termoizolacji wewnętrznej ścian fasadowych wiąże się z koniecznością docieplenia wszystkich podłóg i stropów, przeniesienia wszystkich instalacji i zaizolowania ich przejść przez stropy.

Rozwiązaniem tego zagadnienia może być rozszerzenie izolacji na stropy i ściany wewnętrzne na szerokość wychładzania brzegowego, tj. w pasie o szerokości 50 do 100 cm. W tym celu mogą być stosowane płyty brzegowe w kształcie klina pozwalające na pogrubienie warstwy termoizolacji na stykach ściany zewnętrznej ze stropami i ścianami wewnętrznymi [3]. Nie unikamy w ten sposób mostków termicznych, ale zmieniamy rozkład temperatury na korzystniejszy.

W mostkach termicznych występujących w przyotworowych strefach ościeżowych (oknach, drzwiach) możliwe jest zastosowanie systemu instalacji przeciwkondensacyjnej lub innych urządzeń grzewczych, podwyższających temperaturę nadmiernie wychładzających się powierzchni [3].

W przypadku budynków historycznych niekiedy występuje konieczność wyburzenia fragmentów ścian elewacyjnych, np. ryzalitów, z uwagi na ich zły stan techniczny i zastąpienie ich nowymi z tego samego materiału (FOT. 2-3).

Dobudowanie nowego ryzalitu do istniejących murowych ścian na strzępia może spowodować spękanie tego połączenia z uwagi na osiadanie nowego muru. W związku z tym zaleca się wykonanie dylatacji pionowej np. na pióro-wpust (FOT. 4-5).

Aby zapobiec wychyleniu ściany ryzalitu od pionu, mocuje się ją do ściany elewacyjnej za pomocą stalowych łączników dylatacyjnych. Natomiast na styku tych ścian przy ociepleniu wewnętrznym powstaje pionowy mostek termiczny. Wymaga to docieplenia szczeliny dylatacyjnej np. w postaci przekładek z wełny mineralnej lub pianki poliuretanowej (FOT. 5). Od zewnątrz szczelinę tę maskuje się ściśliwą zaprawą murarską.

Literatura

1. J. Laskowski, M. Dankowski, "Przykład utraty stateczności ściany frontowej pozostawionej po rozebraniu kamienicy", "Budownictwo i Architektura" 17(1)/2018, s. 119-124.
2. B. Stawiski, "Konstrukcje murowe. Naprawy i wzmocnienia", Polcen, Warszawa 2014.
3. R. Wójcik, "Docieplenia budynków od wewnątrz", Grupa MEDIUM, Warszawa 2017.
4. K. Pawłowski. "Projektowanie przegród zewnętrznych w świetle nowych warunków technicznych dotyczących budynków", Grupa MEDIUM, Warszawa 2013.5. СП 50.13330. 2012 Тепловая защита зданий, Moskwa.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!