Statika u držáků lan v izolaci

Držáky lan jsou „výložníky“ ve smyslu „technické mechaniky“, tedy vyčnívající tyče. Na vnějším konci těchto výložníků se montují lana pro osázení zelení. Předpětím těchto lan, hmotností rostlin, vodou na listech, bouří a případně vandalismem Vznikají zde síly přibližně 50 kg (staticky správně: 500 N jako „Newton“). To se znásobí vzdáleností od stěny / pákou např. 10 cm nebo 0,1 m a vytváří takzvané „ohybové momenty“ přibližně 50 newtonmetrů (Nm).

Držáky lan pro izolaci se téměř vždy upevňují do nosné stěny, tedy za izolační vrstvu pomocí kompozitní malty. Z statického hlediska je takto přilepená závitová tyč opět „upnutým konzolovým ramenem“. Jelikož se držák lana upevňuje pouze do vnitřní nosné stěny, lze izolační vrstvu považovat za vzduch. Při vzdálenosti 10 cm od stěny vně izolace a tloušťce izolace 15 cm má držák lana de facto „vzdálenost od stěny“ 25 cm a tato délka je nyní zatížena ohybem! Vzniká ohybový moment, který je kvůli delšímu ramenu páky přibližně 2,5krát větší než u stěn bez izolace, viz výše.

Jak již bylo popsáno na stránce „Tipy pro držáky lan“, držáky LAN jsou vždy zvláště namáhány, např. kvůli předpětí lan. Držáky pro kovové mříže nebo dřevěné mřížky vytvářejí menší ohybové momenty a jsou proto méně kritické. Proto se níže zabýváme především držáky LAN. U nich se vyskytují tři statické problémy, které budou popsány spolu s jejich řešením.

„Ohyb“ nebo „tuhost ohybu“ je hlavním tématem u stěn s ETICS, protože s rostoucí tloušťkou izolace je stále těžší zajistit tuhost ohybu držáku lana. U téměř všech držáků FassadenGrün prochází závitová tyč až k hlavě držáku, tedy až ke svorkám lana. Čím silnější je izolační vrstva a čím větší je vzdálenost od stěny, tím více se závitová tyč ohýbá, až se zlomí!

Jako první protiopatření se proto snažíme zkrátit závitovou tyč a pákový efekt, např. tím, že u velkých tloušťek izolace povolujeme pouze menší vzdálenosti od stěny pro vnější lano. To se týká mnoha držáků lan, které společnost FassadenGrün nabízí pro izolace.

Za druhé se někdy pokoušíme zesílit závitovou tyč (např. M16 místo M12), aby se obtížněji ohýbala. Také vytvoření „opěrného kužele“ směřuje k zesílení závitové tyče.

Třetím způsobem je snížení „zatížení“ nebo sil působících na držák lana snížením napětí v laně. U mnoha držáků z našeho sortimentu jsou proto při velkých tloušťkách izolace povoleny pouze průměry lan 3 mm nebo 1,8 mm. Lano se tak upraví ve směru „nitě“, slabé místo systému se pak přesune z držáku na lano, které se při vysokém zatížení natáhne a případně přetrhne, ale chrání tak držák lana.

Čtvrtým opatřením je snížení upínací síly na laně. Lano je tedy upnuto méně pevně, takže pod zatížením může spíše „klouzat“ v upínací hlavě. Vzniká tak ochrana proti přetížení – nástěnný držák je méně namáhaný. Toto opatření lze realizovat například tím, že se šrouby bez hlavičky v upínací hlavě zašroubují jemněji, s menší silou nebo „točivým momentem“. Jelikož je to v praxi těžko definovatelné, společnost FassadenGrün vyvinula „bezpečnostní křížovou hlavu“, která se hodí na závitovou tyč M12, ale pro rozhodující šroub s vnitřním šestihranem má pouze závit M8. Malý šroub >>> krátký imbusový klíč >>> menší páka >>> menší upínací síla. Tento efekt je ještě umocněn tím, že se nepoužívá šroub M8 s „kroužkovým řezem“, ale šroub s plochou upínací plochou.

Dále se pokoušíme posunout místo „upnutí“ a tím i bod ohybu nebo zlomu dopředu nebo ven, což zase výrazně snižuje pákový efekt a ohyb. Čistě hypoteticky se zde (grafika) předpokládalo, že izolační vrstva byla nahrazena pevnou stěnou a závitová tyč byla v ní přilepena stejně jako vzadu v „nosné stěně“... Posunutí ohybu nebo zlomu je zvláště účinné, ale také zvláště nákladné, jak je popsáno níže.

Místo nahrazení celé izolační vrstvy masivní stěnou, jak je znázorněno na obrázku výše, lze použít malé podpěrné prvky. Jedná se o cenově výhodné řešení pro malé tloušťky izolace.

Pohyblivé podpěrné prvky se nasunou na závitovou tyč a zabudují se do izolace. Pomocí podložky a matice se přitlačí ke stěně a pevně utáhnou. Tím však vzniká značné „předpětí“, které zatěžuje místo lepení. Proto je toto řešení omezeno na stěny s velmi pevným podkladem, více informací najdete v části „Tipy“. 

Někdy se také používají podpěrné prvky z PE trubek, které se napínají. Kromě problémů s materiálem (polyethylen – PE je termoplast a pod zatížením není trvale tvarově stabilní) pak předepjaté závitové tyči chybí v oblasti podpěrného tělesa pevné boční vedení. To platí případně i pro podpěrná tělesa z pevného materiálu z tvrdé pěny PUR: závitová tyč se bočně vtlačuje do stěny.

Zejména u silné izolace se tímto nedostatkem opět zesiluje prohnutí. Tyč se pak pod zatížením několikrát prohýbá, v jistém smyslu vlnitě. Takto získaná „volnost“ vede k tomu, že se závitová tyč může silněji prohýbat i vně, před stěnou. Zisk stability posunutím ohybového bodu dopředu je tím částečně zmařen.

Při posunutí ohybového a zlomu bodu směrem ven vzniká další problém: V závitové tyči vzniká v důsledku napětí „předpětí“. To se ještě zvýší, pokud je závitová tyč namáhána ohybem, a ještě více se zvýší, pokud je vzdálenost od stěny velká. Čím delší a tenčí je vnitřní závitová část, tím více se prohýbá v důsledku tohoto „předpětí“ a napětí, které navíc vytváří ocelové lano. Závitová tyč se natahuje a prodlužuje. Ani velmi silný, tuhý držák lana již nelze pevně připevnit na vnější stranu izolace pomocí závitové tyče, protože na závitové tyči dochází k tomuto „protažení“ a držák se nakloní.

Opěrné tělesa mohou být vyrobena z různých materiálů. Do jejich dutého jádra lze „uložit“ závitovou tyč do kompozitní malty, která se poté zalije do bloku z epoxidové malty. Podpěrné tělesa pak již nejsou pohyblivá, ale pevně spojena se závitovou tyčí. Tímto způsobem lze výrazně snížit prodloužení („problém 03“, viz výše).

Při montáži do stěny již nevzniká předpětí, místo lepení je méně zatíženo. Zároveň je omezena volnost pohybu do stran („problém 02“, viz výše), závitová tyč se již nemůže ohýbat v oblasti izolační vrstvy... Tento přístup používá společnost FassadenGrün u všech držáků lan XP, ale také u „podpěrných kuželů“ a „kombinované varianty“.