Konstrukční systém je celek, který je složen z navzájem propojených konstrukčních prvků a dílčích systémů, které vzájemně spolupůsobí a jsou ovlivněny vnějšími vlivy.
Z hlediska konstrukčních systémů rozlišujeme základní skupiny na jednopodlažní, vícepodlažní budovy a halové stavby. Ty se pak dále člení na stěnové, sloupové, kombinované a systémy pro výškové budovy.
Stěnové konstrukční systémy
Svislým nosným prvkem stěnového konstrukčního systému je stěna - plošný prvek. Ve většině případů jsou stěny liniovými podporami pro stropní nosnou konstrukci. Kromě funkce nosné mohou stěny plnit funkci dělící, akustickou, tepelněizolační apod.
Charakteristika stěnových systémů:
- Svislým nosným prvkem je stěna, plošný prvek.
- Přenos zatížení ze stropů, krovů a účinků vodorovných sil (např. větru) do základů.
- Rozčlenění dispozice dle rozponu stropních konstrukcí.
- Stěny vytváří příznivé liniové podpory stropních konstrukcí.
- Velká ohybová tuhost ve střednicové rovině oproti malé ohybové tuhosti v rovině kolmé.
- Prostorová tuhost je zajištěna tuhými nosnými stěnami a tuhými stropními konstrukcemi nebo ztužujícími stěnami (zpravidla kolmé na nosné stěny, často u schodiště).
Statické působení stěny:
- Tlak, ohyb, smyk.
- Výjimečně - tah a kroucení.
Primární funkce stěn:
- Nosná
- Ztužující
- Dělící
Rozdělení podle konstrukčního uspořádání:
- Příčný stěnový systém
- Podélný stěnový systém
- Kombinovaný stěnový systém
Příčný stěnový systém:
- Stěny orientovány příčně, tj. kolmo k delšímu rozměru budovy.
- Spolupůsobení a ztužení pomocí podélných stěn (např. obvodové stěny).
- Výhody:
- Větší rozsah nosných stěn, které mají následující funkce: akustická funkce (vzduchová neprůzvučnost), protipožární funkce (nehořlavé materiály), zároveň i dělící funkce.
- Větší ohybová prostorová tuhost (až do 30 podlaží).
- Nevýhody:
- Omezení dispozičního uspořádání.
- Stropy jsou uloženy na příčných stěnách, vhodné nad 5 podlaží.
Podélný stěnový systém:
- Stěny orientovány podélně, tj. rovnoběžně s delší stranou budovy.
- Spolupůsobení a ztužení pomocí příčných stěn.
- Výhody:
- Volnější dispozice.
- Menší rozsah nosných stěn (menší objem = méně nákladů na nosné stěnové konstrukce).
- Větší ohybová tuhost v podélném směru.
- Nevýhody:
- Nutné příčné ztužení - přenos účinků větru.
- Příčné ztužující stěny mohou omezovat dispozici.
- Malá ohybová tuhost v příčném směru.
- Stropy jsou uloženy na podélné nosné zdi, stabilita je zabezpečena hmotností stěn, jejich vzájemným spojením a též spojením se stropní konstrukcí. Jsou výhodné maximálně do 5 podlaží.
Kombinovaný stěnový systém:
- Stěny orientovány podélně i příčně.
- Spolupůsobení a ztužení pomocí příčných stěn.
- Výhody:
- Velká ohybová tuhost v obou směrech.
- Stropy mohou být ukládány v obou směrech.
- Nevýhody:
- Značně omezená vnitřní dispozice, vznikají buňkové prostory.
- Velké náklady na materiál.
Rozdělení stěnových systémů podle materiálu:
- Zděné
- Železobetonové
- Monolitické
- Montované - panelové
Zděné stěnové systémy:
- Zdivo cihelné (z keramických zdících prvků).
- Zdivo tvárnicové (např. z keramiky, lehčených betonů).
- Zdivo kamenné.
- Zdivo smíšené.
- Tloušťky stěn - dle výrobních modulů zdících prvků.
- Vnitřní stěny - zejména odpor vůči vnitřním silám, požární a akustická funkce, dělící funkce.
- Obvodové stěny - zejména odpor vůči vnějším silám, tepelně izolační schopnost => materiál s nižší objemovou hmotností.
- Dobrá odolnost v tlaku, odolnost v tahu → pozední věnce.
- Značný výběr zdících prvků na trhu (s různými vlastnostmi).
Pro systém hrubé stavby je u obytných staveb výhodné využívat zděné stěnové systémy, které vynikají jednoduchostí a rychlostí provádění a zejména cenou zhotovení. Jedním z nejčastěji používaných materiálů pro hrubé konstrukce budov jsou keramické tvarovky; pro vícepodlažní budovy se kombinují s železobetonovým monolitickým skeletem nebo stěnovým systémem. Stavby se stěnovým systémem, a to zejména větší bytové stavby, kombinují i rozdílné technologie zdění.
Jednopodlažní stavby, především rodinných domů, využívají v drtivé většině stěnové systémy, obvykle v kombinaci nosného obvodové zdiva a vnitřního zdiva nosného a příčkového. Zde je konstrukční systém velice často přizpůsoben požadavkům architektury a specifickým požadavkům zejména obvodového stěnového systému.
Čtěte také: Více o betonových plotech
Pro celkové ztužení domů se velice často využívá těžké stropní konstrukce, například keramické, která přispívá k celkové tuhosti stavby. Tato konstrukce se ojediněle používá i pro zhotovení těžké střechy, kdy je konstrukce stropu provedena ve spádu střešní roviny a přispívá k lepšímu klimatu podkroví a v případě zvýšeného hluku (např. v blízkosti letiště nebo hlučné komunikace) eliminuje tuto zátěž v interiéru. Domy bez ztužení stropní konstrukcí je potřeba posuzovat zvlášť obezřetně a je vždy vhodné, aby takovéto zdivo (zejména obvodové) bylo masivnější, případně aby bylo ztuženo vnitřním systémem nosných stěn. Takzvané volné dispozice bez tuhých vnitřních stěn nejsou z hlediska statiky vhodné.
Betonové stěnové systémy:
- Značná únosnost betonu v tlaku = menší tloušťky stěn (obvykle min. 200 mm).
- Pro přenos tahových namáhání nutnost vyztužení.
- Nízký tepelný odpor (dle typu betonu).
- Vyšší součinitel tepelné roztažnosti (dilatační celky).
Monolitické betonové stěnové systémy:
- Betonová směs do bednění.
- Výhody:
- Značná tuhost spojů = účinná redistribuce vnitřních sil.
- Možnost přizpůsobit stěnu příslušnému namáhání, pomocí výztuže.
- Tvarová variabilita (bednění - omezení tvaru).
- Možno použít pohledový beton.
- Nevýhody:
- Nutné časové tzv. technologické pauzy při provádění.
- Nutno chránit betonovou směs před promrznutím.
- Smršťování betonu - konstrukční úpravy.
Montované panelové stěnové systémy:
- G57, B70
- BA-NKS
- T08-B- Košice
- T06-B-Nitra, T06-B- Bratislava
- P 1.14, P1.15
Panelové stavby jsou objekty montované z velkoplošných dílců (z vertikálních nosných a nenosných panelů, z horizontálních stropních panelů a ze schodišťových panelů).
Skladba panelových staveb:
Typizované bytové domy jsou většinou řešeny v příčném systému nosných stěn a podle rozpětí stropních konstrukcí se dělí na typy:
- S malými rozpony - do 4800 mm.
- Se středními rozpony - od 5400 do 7200 mm.
Osová vzdálenost nosných stěn se navrhuje v násobkách modulů 300, 600 a 1200 mm, z čehož pak vycházejí tyto rozpony stropních konstrukcí:
- n x 300 mm = 2400, 2700, 3000, 3300, 3600, 3900, 4200, 4500 a 4800 mm.
- n x 600 mm = 2400, 3000, 3600, 4200, a 4800 mm pro malé rozpony.
- n x 600 mm = 5400, 6000, 6600 a 7200 mm pro střední rozpony.
Pro jeden typ bytového domu se vybírají maximálně 3 různé stropní rozpony. Pro rozmístění otvorů bývá potřebný modul 300 mm. Šířka (hloubka) objektů se navrhuje v násobcích odvozeného modulu n x 600 mm. Za nejmenší hloubku řadové sekce se považuje 9600 mm.
Čtěte také: Plotové systémy: Náměšť nad Oslavou - kompletní přehled
Nosná soustava panelových staveb:
Musí být uspořádána tak, aby zabezpečila prostorovou tuhost a stabilitu konstrukce.
- Styk: Místo (plocha), v kterém se prefabrikované dílce navzájem stýkají.
- Spoj: Způsob zabezpečení funkčního spolupůsobení stykovaných stavebních dílců.
Příklady spojů:
- Styk stěnových panelů ve svislých styčných spárách.
- Spoj stěnových panelů v horních rozích.
- Spoj stěnových panelů se svislou vložkou v místech smyček.
- Styk stropních panelů v podélných spárách.
- Styk stropních panelů v čelách (nad nosnými stěnami).
- Spoj stropních panelů v čelách.
- Styk v uložení panelů na dolní stěnu.
- Styk v osazení horní stěny na stropní konstrukci.
- Oblast styku stěnových a stropních konstrukcí.
Skladbové varianty panelových objektů:
Konstrukční systémy bytových staveb:
- Jeden krátký stropní rozpon v příčném systému nosných stěn.
- Střední a krátký rozpon v příčném systému nosných stěn.
- Kombinace nosných stěn a sloupů.
- Podélný systém s chodbovým traktem.
- Střídavě řazené trakty se vyskytují v koncových sekcích řadových domů.
- Soustava s modulovou sítí n x 1200 v obou směrech.
Výškové skladbové parametry se určují v násobcích 300 mm. Pro bytovou výstavbu je závazná konstrukční výška podlaží 2800 mm, pro občanskou výstavbu 3000, 3300, 3600, 3900 a více. Pro výškovou zástavbu je počet podlaží v panelové výstavbě 4, 5 až 8, 8 až 13, 13 a více podlaží. Při posuzování jednotlivých variant je potřebné zvážit životnost panelových staveb, která má být nejméně 80 let. Proto by měly mít přednost varianty se středními stropními rozpony a s vnitřními sloupy, s tzv. volnou dispozicí, která umožňuje variabilnost bytů.
Vnitřní nosné stěny:
Vnitřní nosné stěny přenášejí nejen vlastní hmotnost, ale také účinky svislého zatížení stropy a vodorovného zatížení větrem, a na tyto účinky musí být dimenzovány. Podle výšky budovy se stěny navrhují betonové nebo železobetonové.
Čtěte také: Lištové a lankové osvětlení
Dílce vnitřních stěn:
- Betonové stěnové panely musí mít po celém obvodu konstrukční výztuž.
- Železobetonové stěnové panely se oboustranně vyztužují vložkami svislými a vodorovnými. Svislé vložky mají být podél okrajů a otvorů, přičemž vzdálenost vložek nesmí být větší než 400 mm a jejich průměr musí být alespoň 12 mm. Vodorovné vložky by neměly být od sebe vzdáleny více než 600 mm. Při horním a dolním okraji dílce musí být alespoň tři síťoviny, které mohou být od sebe vzdáleny nejvíce 80 mm. Svislé části dílců užší než 350 mm je potřebné vyztužit jako sloupy.
Styky dílců vnitřních stěn:
- Nevyztužené svislé styky (s hladkými drážkami / s ozubenými drážkami) - smykové a tahové síly se zachytávají v úrovni stropní desky.
- Vyztužené svislé styky - podstatou teoretického posouzení únosnosti vyztužených hmoždinkových styků je předpoklad, že smyková síla se rozkládá na tlakovou a tahovou složku.
Stropní konstrukce panelových staveb:
Styky stropních panelů v podélných spárách mají zabezpečit vzájemné spolupůsobení sousedních dílců ve vodorovném a svislém směru. Při svislém a vodorovném zatížení přenášejí styky smykové síly v rovině stropní desky a kolmo na stropní desku.
- Hladké stykové plochy: Šířka spáry v dolním líci stropní konstrukce je 10 mm, v horním líci nejméně 30 mm, aby mohla zálivka spáru dobře vyplnit. Účinná výška styku musí být nejméně 3/4 tloušťky panelu. Tyto styky nemohou přenášet žádné smykové síly. Můžeme je navrhovat jen tam, kde se dá předpokládat, že průhyb sousedních panelů bude stejný a kde je možné zanedbat vodorovné smykové síly ve směru podélné stykové spáry.
- Podélně profilované stykové plochy: V podélně profilované spáře se po zalití vytvoří betonová hmoždinka, která může přenášet jen svislé smykové síly vznikající nerovnoměrným zatížením sousedních panelů.
- Ozubené stykové plochy: Stykové plochy stropních dílců musí být tak tvarované, aby po zabetonování spáry vznikly betonové hmoždinky, které zabrání vzájemnému posunutí obou dílců ve svislém i vodorovném směru.
Styky stropních panelů v čelách a uložení stropních panelů:
Pro dokonalé zpracování stykového betonu musí být čela stropních panelů od sebe vzdálena alespoň 20 mm. Na způsob uložení má vliv tvarování čel stropních panelů. Stropní panely se ukládají:
- Do vrstvy MC tloušťky nejméně 30 mm, panely se podloží dřevěnými klíny, které se po zatvrdnutí malty odstraní a spáry po nich se dobetonují.
- Na sucho (tzv. kontaktní styk) s trvalým vypodložením ocelovými pásky.
Ze statického hlediska mohou stropní panely vytvářet stropní desku spojitou nebo nespojitou. Stěnové panely se osazují na vrstvu MC tloušťky nejméně 30 mm. Vnitřní i obvodové stěny se musí na každém podlaží vytyčovat ve vodorovném i svislém směru.
Styky stěnových a stropních panelů:
Z konstrukčního hlediska rozdělováme vodorovné styky stěnových a stropních panelů na kontaktní a nekontaktní. V nekontaktních stycích jsou horní a dolní stěnové panely odděleny stropní konstrukcí s kterou se dotýkají ve vodorovných spárách. Styk vytvořený koncovými částmi stropních a stěnových panelů, stykovým betonem a maltou v úložných spárách vytváří tzv. oblast styku. V kontaktních stycích jsou horní stěnové panely přímo osazeny na dolní stěnové panely. Stropní dílce jsou pak uloženy mimo styk stěnových panelů, např. na průběžné konzolky nebo ústupky. Spoje v oblasti styku jsou realizovány montážními oky v čelách spojenými přivařením příložky, nebo je věncová výztuž přivařena k montážním okům stěnových panelů (spoje použité v panelových domech typu T08B).
Vodorovné ztužení v úrovni stropů:
Panelové stavby se vyztužují v úrovni stropní konstrukce každého podlaží tak, aby byla zabezpečena tuhost stropních desek s nosnými stěnami. Tyto požadavky se zabezpečují věncem a zálivkovou výztuží.
Obvodové stěny:
Při příčném systému panelových staveb se obvodové svislé konstrukce dělí na nenosné podélné pláště v průčelích a na nosné čelní, štítové stěny s tepelněizolační schopností. Panely podélných plášťů a štítových stěn mohou být uspořádány jako jednovrstvové, dvouvrstvé a třívrstvé konstrukce vzhledem na jejich tepelněizolační a statickou funkci.
Obvodové pláště celostěnových panelů:
Vzhledem na celkové zvýšení stability panelových staveb se v nosných konstrukčních soustavách navrhují obvodové podélné (průčelní) pláště z celostěnových okenních panelů případně i plných, částečně zapuštěných do nosné konstrukce budovy. Skladbová šířka panelů je shodná s osovou vzdáleností nosných stěn. Skladbová výška celostěnových panelů se mění podle úpravy nadpraží.
Styky v obvodových pláštích:
Obvodový plášť je vystaven rozličnému namáhání, zejména tlaku větru, střídání teplot, jakož i střídání vlhkosti na vnějším líci.
Sloupové (skeletové) konstrukční systémy
Svislým nosným prvkem sloupového (skeletového) konstrukčního systému je sloup - prutový prvek. Sloupový systém zajišťuje vyšší variabilitu prostoru, avšak tyto systémy mají menší prostorovou tuhost a je zapotřebí jejich ztužení - obvykle pomocí ztužujícího jádra, ztužujících vnitřních stěn či pomocí obvodových ztužidel.
Sloupy (železobetonové, ocelové, dřevěné) skeletového systému plní funkci statickou. Ostatní kompletační konstrukce jsou zhotoveny většinou z lehkých materiálů a plní funkci tepelněizolační, akustickou, dělící, estetickou apod. Prutový (tyčový) prvek je takový, kde dominantním působením je tlak (tah) a ohyb. Sloup může být zatížen dostředně (v ose) nebo excentricky.
Rámový skelet:
Konstrukčním prvkem rámového skeletu je rám, který je tvořen dvěma sloupy a průvlakem. Stropní konstrukce je poté uložena na průvlaky, které dále přenášejí zatížení do sloupů.
Lokálně podepřená deska:
Jedná se obvykle o konstrukční systém tvořený deskou a sloupy - lokálně podepřená deska. V případě tohoto konstrukčního systému jsou sloupy opatřeny hlavicemi. Hlavice (viditelné, skryté) se navrhují v případě, že lokálně podepřená deska nevyhoví statickým požadavkům v předběžném návrhu, a tudíž by deska nešla vyztužit na protlačení v souladu s předepsanými předpisy. Hlavice zajistí plynulejší přenos zatížení z desky do sloupu, a tím sníží nadpodporové napětí v desce. Hlavice také zkracují rozpon desky - zmenšují její průhyb.
Konstrukce jednopodlažních objektů s volnou dispozicí se pak řeší za pomoci sloupového systému v kombinaci se zděnou vyzdívkou a používají se nejčastěji pro účely obchodu nebo skladování. U těchto objektů je kladen důraz především na funkci a statiku, další vlastnosti se pak nahrazují dodatečným opatřením.
Kombinované systémy
Kombinované systémy jsou tvořeny kombinací konstrukčních prvků stěn a sloupů. Vodorovnému zatížení vzdorují primárně pomocí prvků umístěných v centru půdorysu objektu. Vodorovnému zatížení vzdorují primárně pomocí prvků umístěných po obvodě půdorysu. Z hlediska klasické výstavby rodinných domů a bytů se nejčastěji používají systémy pro jednopodlažní a vícepodlažní budovy, a to stěnové s kombinací sloupového systému.
Speciální konstrukční prvky
Jádro:
Jádro je prvek tvořený navzájem propojenými stěnami, nejčastěji čtvercového či obdélníkového tvaru.
Vierendeelův nosník:
Vierendeelův nosník je obdobně jako příhrada prvek složený z více prutů (obdélníkové otvory), kde kromě tlaku a tahu, respektive ohybu jako celek, dokáže přenášet ohybový moment ve styku příčle/stojka.
Klenba:
Klenba je typem obloukové konstrukce, která přenáší veškeré zatížení na ní spočívající, včetně své vlastní hmotnosti, šikmo do podpěr. Klenba je konstruována z kusových prvků cihelných, kamenných apod.
Volba konstrukčního systému
Volba tvaru příčného řezu halové konstrukce závisí na jejím plánovaném využití. Při navrhování konstrukčních prvků nosných systémů mějte na paměti, že ne všechny materiály dokážou přenášet všechny typy namáhání.
U staveb bytového charakteru se často používají stěnové systémy podélné nebo příčné.
tags: #dodavatelske #systemy #staveb