Z množství realizovaných dřevostaveb a pozitivních zkušeností s jejich užíváním je zřejmé, že dřevo a materiály na bázi dřeva patří k efektivním konstrukčním materiálům pro střešní konstrukce, stropní i stěnové konstrukce domů.
Využití podkrovního prostoru
Typ střechy určuje, zda lze podkrovní prostor efektivně využít pro bydlení. Když se rozhodujeme, zda přeměnit podkroví na obytný prostor, musíme vzít v úvahu nejen estetické aspekty střechy, ale také její konstrukční a prostorové vlastnosti. Různé typy střech nabízejí odlišné množství využitelného prostoru, mají různé možnosti pro instalaci oken a ovlivňují celkový komfort, který může podkrovní byt nebo místnost nabídnout. Při zvažování podkrovní přestavby je tedy nezbytné detailně analyzovat typ střechy, protože její vlastnosti budou mít přímý vliv na funkčnost a obyvatelnost podkroví. Především je třeba se zaměřit na tyto faktory:
Sklon střechy:
- Strmá střecha (např. sedlová) nabízí více prostoru s dostatečnou výškou, což zvyšuje šance na využití podkroví pro bydlení.
- Sklon střechy by měl být dostatečný, aby poskytoval dostatečnou výšku v obytné části.
- Mírně skloněná nebo plochá střecha poskytuje méně využitelného prostoru v podkroví a může omezit možnosti jeho přeměny na obytný prostor.
Konstrukce střechy:
- Tradiční krovová konstrukce (trámová konstrukce) nabízí více volného prostoru mezi krokvemi a umožňuje snadnější přeměnu podkroví na obytný prostor.
- Vazníková konstrukce (prefabrikované vazníky) často obsahuje mnoho diagonálních prvků, které mohou omezit využitelný prostor a komplikovat přestavbu podkroví na obytný prostor.
Výška nadezdívky (kolmé stěny):
- Vyšší nadezdívky poskytují více obytného prostoru pod šikmou střechou, což může zlepšit využitelnost podkroví pro bydlení.
- Nízké nadezdívky omezují využitelnou plochu a mohou ztížit umístění nábytku.
Izolace a větrání:
- Bez ohledu na typ střechy je nutné správně vyřešit tepelnou izolaci a větrání, aby byl podkrovní prostor komfortní a energeticky úsporný.
Tvar střechy a jeho vliv na podkroví
Využívání podkrovního prostoru se ukázalo, rovněž dle názoru uživatelů těchto domů, jako velmi účelné.
Když se řekne střecha, řada z nás si představí část viditelnou zvenku, to znamená střešní krytinu. Teprve nosná konstrukce se střešním pláštěm tvoří střechu.
| Typ střechy | Vliv na využití podkroví |
|---|---|
| Sedlová střecha | Poskytuje velmi dobré podmínky pro využití podkroví jako obytného prostoru, nabízí rovnoměrné využití prostoru na obou stranách. Její strmý sklon umožňuje vytvoření plnohodnotných místností se svislými stěnami, vhodné pro ložnice, pracovny nebo dětské pokoje. |
| Mansardová střecha | Velmi výhodná pro obytné podkroví, protože její dolní část je strmá a horní část plošší. Tím poskytuje větší a lépe využitelný prostor než jiné typy střech, což umožňuje komfortní a prostorné místnosti. |
| Polovalbová střecha | Nabízí lepší využití podkroví než plně valbová střecha, protože kombinuje výhody sedlové střechy s valbovou. Podkroví je částečně omezené, ale stále dostatečně využitelné pro obytné účely. |
| Valbová střecha | Má využitelný podkrovní prostor, ale menší než sedlová střecha. Její šikmé stěny mohou omezovat velikost a tvar místností. |
| Stanová střecha | Všechny čtyři roviny střechy se svažují do jednoho bodu, což může omezit využitelnost podkroví. |
Dřevěné nosné konstrukce
Nejstarším a dosud převažujícím materiálem pro nosnou konstrukci střechy je dřevo. V polovině minulého století se pro nosnou konstrukci střech začaly vyvíjet plnostěnné nosníky vyráběné z lepeného lamelového dřeva (LLD, používá se i německá zkratka BSH - Brettschichtholz).
Čtěte také: Vinylové podlahy imitující dřevo
Vývoj a využití lepeného lamelového dřeva (BSH/GLT)
První konstrukce z lepeného lamelového dřeva se objevují v Anglii již v 50. letech 19. Století a průmyslový patent na lepené nosníky podal Otto Hetzer roku 1906. Velkým posunem v oblasti lepeného dřeva bylo fenol-resorcinolové lepidlo (1942), které neztrácí své vlastnosti ani ve vlhkém prostředí. Od té doby bylo možné používat lepené dřevěné profily i v exteriéru.
Pro lepené profily se používají sušené a hoblované lamely, které se délkově nastavují cinkovým spojem stejně jako u KVH hranolů. V případě slepení více lamel dostáváme ještě lepší tvarovou stálost, než v případě jednoduchého profilu. Hlavní výhodou lepeného dřeva je však možnost slepit více lamel a vytvořit tak nosník, který je schopen přenést zatížení na velké rozpony a eliminovat tak původní nevýhodu dřeva. Velkým motorem pro používání lepeného dřeva je tvarová variabilita lepených profilů. To umožňuje vytvořit tvary konstrukcí s rádiusem, který by byl jinak jen těžko realizovatelný. Díky tvarovým a pevnostním možnostem materiálu je pro architekty daleko snazší přetvořit jejich ideální představy do reality.
U BSH jsou lamely široké 40 mm - u GLT 1,5 palce. V případě nosníků, které nejsou rovné, ale mají určitý rádius, se používají podle zakřivení nosníku lamely s menší šířkou. U BSH/GLT se rozlišují pevnostní třídy: GL24, GL28, GL32 a GL36, přičemž dané číslo udává pevnost materiálu v ohybu. Dimenze a délky BSH/GLT jsou velmi variabilní, a pokud nelze daný nosník vytvořit v jednom kuse, lze jej slepit z více částí. Nosníky tak mají délku omezenou jen přepravními možnostmi. Pro svoji estetickou hodnotu se ponechávají viditelné v podhledu konstrukcí. Používají se na velkorozponové halové konstrukce nejrůznějších tvarů. Rozměry jsou u jednotlivých výrobců různé, každopádně jde rovněž o materiál rozměrově přesný a hlavně pevný (dvojnásobně více než řezivo), proto se používá na nosníky, průvlaky, případně na sloupy a pruty příhradových konstrukcí. Jedná se o přířezy napojované zubovitým spojem, takže lze délku variabilně přizpůsobit, standardně až do 13 metrů.
Název pro tyto dřevěné lepené hranoly prochází z počtu lamel, které jsou k sobě slepeny (DUO - dvě lamely, TRIO - tři lamely). DUO/TRIO profily jsou nejčastěji lepeny z lamel o šířce 60 nebo 80 mm a výšce do 280 mm, v našich končinách nejčastěji ze smrku, méně často z modřínu. Největší profil TRIO tak běžně nepřekračuje průřez 240/280 mm. Maximální délky profilů DUO/TRIO záleží především na technologických možnostech výrobců, ale běžně se vyrábí do 20 metrů.
Jelikož se čím dál častěji jako jeden z požadavků při výstavbě udává parametr celkové energetické náročnosti stavby nebo tzv. šedé energie (tedy zabudované energie, která musela být do výroby či opracování materiálu vložena, než může plnit daný účel), je dřevo před svým ocelovým konkurentem mnohonásobně vepředu. Z hlediska ceny jsou oba materiály téměř srovnatelné (nosníky z lepeného dřeva jsou o něco málo dražší). Architekti však začínají objevovat možnosti a krásy dřevěných konstrukcí, které navíc nemusí zakrývat, ale které nechávají úmyslně viditelné. Proto má lepené dřevo do budoucna dveře hodně otevřené.
Čtěte také: Homogenní materiály ve stavebnictví
Nosníky a vazníky
Obecně je nosník jakákoliv nosná část technického díla, která je určena pro přenos sil. Nosníkem může být ve stavební praxi příčná vzpěra, šikmá výztuha či horizontálně vetknutá konzola apod. Vazník byl původně pojem pro vazný trám, který ve stavebnictví a tesařství označuje hlavní nosník krovu (tj. nosné konstrukce střechy). Jedná se o příčný vodorovný trám, na kterém zpravidla spočívá váha všech ostatních částí střechy. Nosník by tedy měl být jeden prvek a vazník by měl být složen z více prvků. V praxi se však tyto pojmy směšují, používají se oba termíny.
Postupně se vyvinuly různé typy a tvary nosníků ze dřeva. Starší sbíjené už se v současné době nepoužívají, protože spotřeba hřebíků byla vysoká a výroba byla pracná a neekonomická. Stojina je tvořena různými deskovými materiály na bázi dřeva. Může jít například o tvrdou dřevovláknitou desku, dříve u nás známou jako „sololit". Pro konstrukci nosné části střechy se v ČR často používají příhradové vazníky/nosníky, které jsou moderní alternativou klasických vázaných krovů. Mohou být tvaru trojúhelníkového, sedlového, lichoběžníkového i dalších. Příhradové vazníky se styčníkovými deskami se používají od roku 1955, na trhu se objevily pod názvem „gang nail".
- obr.: Dřevěné I-nosníky s pásnicemi z KVH a stojinou z tvrdé dřevovláknité desky.
- obr.: Jednotlivé lamely mohou být před lepením ohýbány, takže lze vyrobit nosníky zakřivené, vyklenuté nebo obloukové.
- obr.: Efektivní a bezpečné řešením pro difuzně otevřené konstrukce střech a stěn představují panely NOVATOP OPEN.
- obr.: Konstrukce je tvořena nosnou spodní vícevrstvou deskou (SWP), na kterou jsou nalepeny hranoly (KVH, DUO, TRIO, BSH, I-nosníky) v základní osové vzdálenosti 625 mm, plnící nosnou funkci.
- obr.: K vyztužení po obvodu a kolem stavebních otvorů se vkládají příčná ztužující žebra.
- obr.: Střešní konstrukce tvořená nosníky z lepeného lamelového dřeva spojenými kovovými prvky.
- obr.: Lepené lamelové dřevo umožňuje vytvořit atypický prostor.
- obr.: Střešní konstrukce tvořená příhradovými nosníky s kovovými deskami s prolisovanými trny.
- obr.: Nosná konstrukce tvořená nosníky z masivního dřeva spojené kovovými vruty umožňuje vytvořit velký otevřený vzdušný prostor.
- obr.: Příhradové vazníky jsou hojně rozšířené u konstrukcí střech novostaveb.
Příklady realizací a konstrukčních řešení
V příspěvku jsou shrnuty poznatky a závěry z teoretického řešení, navrhování a realizace nosných dřevěných konstrukcí domů řešených na Ústavu kovových a dřevěných konstrukcí Fakulty stavební VUT v Brně. V nosných konstrukcích domů byly používány prvky a dílce vyrobené z rostlého dřeva, lepeného lamelového dřeva (zejména v případech výskytu tvarově zakřivených nebo lomených prvků a nosníků většího rozpětí). V některých případech byla základní konstrukce domů vytvořena z dílců profilového průřezu (STEICO, lepené profily vyrobené z materiálů na bázi dřeva).
Jako spojovací prostředky byly u rodinných a obytných domů používány tesařské a kolíkové spoje. Ponejvíce hřebíky, svorníky, vruty a sponky a ocelové spojovací elementy. Vzhledem ke své montážní jednoduchosti, nevyžadující přídavné spojovací ocelové elementy, a vyhovující únosnosti, se osvědčily spojovací prostředky typu SFS (firmy SFS intec). V případě speciálních staveb, jako například horského objektu, byly použity kolíkové spoje s vkládanými styčníkovými plechy. V prostorových styčnících bylo třeba vzájemně spojit vždy několik prvků (sloupů, příčných a podélných průvlaků, výztužných prutů, a v napojení na střešní konstrukci pak rovněž krokví a vaznic).
První domy s obyvatelným podkrovím (typu Martina, Vega, Marcela podle architektonického a dispozičního návrhu prof. Ing. arch. J. Myslína) byly postaveny v roce 1994 a od té doby bylo realizováno velké množství domů tohoto typu v různých modifikacích v ČR i v zahraničí.
Čtěte také: Kvalitní vinylové podlahy
Výhodou soustav s připojením krokví do stropních nosníků je vytvoření základního trojúhelníkového útvaru. Tím se podstatně zmenší hodnoty vodorovných reakcí působících na obvodové stěny. Stropní nosníky působí v podstatě jako vazné trámy. Konstrukci střešní i stropní je nutné vyšetřovat jako jeden spolupůsobící celek pro všechny účinky zatížení. Uvedený typ lze použít pro soustavy s posuvným i neposuvným hambalkem.
Hambalky profilu 2×80/220 jsou využity i jako stropní nosníky mezistropu. Zdvojené nosníky stropní konstrukce profilu 2×80/220 spolupůsobí s krokvemi střešní konstrukce. Pokud jsou stropní nosníky navrženy s převislými konci, je nutné v místech podpor provést svislice, případně průvlak (9 - průvlak) probíhající nad obvodovou stěnou, aby nevznikaly vysoké hodnoty ohybových napětí ve stropních nosnících. Krokve jsou podepřeny na horním pásu průvlaku, stropní nosníky na dolním pásu.
Nosná vrstva stropních konstrukcí je vyrobena z deskových materiálů na bázi dřeva. Prostorová stabilita je zabezpečována výztužnými stěnami s opláštěním provedeným původně z cementotřískových desek (Cetris), v současné době dřevotřískových (OSB) nebo sádrovláknitých desek (Rigidur nebo Fermacell).
Horský hotel Andula v Krkonoších
V roce 2010 byla projekčně zpracována nosná dřevěná konstrukce patrové budovy - horského hotelu Andula v lokalitě Friesovy boudy v Krkonoších. Budova ubytovacího zařízení má obdélníkový půdorys rozměrů cca 17×37 m. Jedná se o částečně podsklepený dvoupodlažní objekt s obytným podkrovím. Úrovně jednotlivých podlaží jsou navrženy na kótách cca ±0,0 m, +4,30 m a +7,45 m, hřeben sedlové střechy se nalézá na výškové úrovni cca +12,95 m. V prvním nadzemním podlaží (přízemí) se nachází vstupní prostory, restaurace, kuchyně s provozními prostory, hygienické prostory a garáž pro rolbu s dílnou. Ve druhém nadzemním podlaží jsou situovány ubytovací prostory, v podkroví se nacházejí obytné prostory.
Objekt má navržen nosný dřevěný skeletový systém, vstupní a komunikační sekce budovy v prostoru 1. NP a 2. NP je uvažována v kombinaci zděných a železobetonových konstrukcí. Nosná dřevěná konstrukce budovy tvoří prostorový prutový systém s nosnými plošnými stěnovými a stropními prvky.
Sloupy
Sloupy jsou navrženy vždy na výšku podlaží a jsou kloubově uložené na obou koncích. Sloupy mají obdélníkový nebo čtvercový průřez s šířkou 160 až 240 mm a výškou 200 až 350 mm. Kotvení sloupů k základům je uvažováno pomocí ocelových kotevních botek a chemických lepených kotev.
Průvlaky
Průvlaky jsou osazeny na nosných sloupech konstrukce budovy, a to v podélném i příčném směru. Působí jako prosté nebo spojité nosníky. Průvlaky mají obdélníkový průřez šířky 160 až 240 mm a výšky 300 až 650 mm. Jsou připojeny ke sloupům objektu, případně k výztužnému jádru. Stabilita průvlaků je zajišťována stropními nosníky se záklopem.
Stropní nosníky
Stropní nosníky 1. NP a 2. NP jsou navrženy z obdélníkového průřezu z rostlého dřeva (C24) dimenze 140×300 mm (strop nad 1. NP), resp. 120×280 mm (strop nad 2. NP). Jsou osazeny v osových vzdálenostech 0,625 m a jsou podporovány příčnými průvlaky, resp. výztužným jádrem. Staticky působí jako prosté nosníky.
Krov (konstrukce sedlové střechy)
Krov (konstrukce sedlové střechy) sestává z vaznic, pozednic (resp. podélných průvlaků), podpůrných sloupů, vzpěr, krokví, kleštin, šikmého bednění z prken a doplňkových prvků. Střední vaznice (240×450 mm) jsou podporovány sloupy, vrcholová vaznice (240×450 mm) je podporována šikmými vzpěrami nebo sloupy. Dimenze sloupků krovu jsou navrženy 160×260 mm, 200×200 mm, resp. 160×350 mm. Pozednice (podélný průvlak) je provedena z obdélníkového průřezu 240×400 mm. Je podporována sloupy budovy, ke kterým je kloubově připojena. Krokve v místě vazeb mají obdélníkový průřez a jsou provedeny z lepeného lamelového dřeva GL24 dimenze 160×260 mm. Ostatní krokve jsou taktéž obdélníkového průřezu ze dřeva rostlého C24 rozměrů 140×260 mm. Krokve jsou podporovány vrcholovou vaznicí, středními vaznicemi a pozednicemi. Krokve jsou nad vaznicemi sepnuty oboustrannými kleštinami 2×120×280 mm nebo kleštinami jednostrannými dimenze 100×200 mm. Ve štítových stěnách jsou dále doplněny jednostranné kleštiny 120×280 mm i pod vrcholovou vaznicí.
Plochá střecha
Plochá střecha je tvořena příčnými průvlaky a vaznicemi. Příčné průvlaky jsou obdélníkového profilu dimenze 160×400 mm, které jsou kloubově připojeny ke sloupům. Vaznice jsou připojeny k těmto průvlakům. Působí jako prosté nosníky, jejich dimenze je navržena 200×400 mm.
Markýza
V prostoru před restaurací je u podélné obvodové stěny navržena markýza s vyložením cca 2,20 m. Markýza je tvořena podélně orientovanými prvky 120×240 mm (C24), které jsou vynášeny průvlaky z lepeného dřeva GL24 rozměrů 160×400 mm.
Stěnové panely
Stěnové panely jsou uvažovány s dřevěnými výztužnými prvky a oboustranným nosným opláštěním ze sádrovláknitých desek Rigidur tloušťky 12,5 mm. Stěnové panely se zásadním způsobem podílejí na zabezpečení prostorové tuhosti budovy. Přípoje plošných prvků k dřevěným výztužným prvkům je provedeno pomocí ocelových systémových sponek Rigidur. Desky jsou připojeny ke všem vnitřním dřevěným prvkům stěn.
Spoje a přípoje
Spoje a přípoje dřevěných prvků jsou uvažovány kolíkového typu - ocelové hřebíky, vruty, svorníky, přesné svorníky (tj. kolíky opatřené na koncích závitem, podložkou a maticí) a kolíky - s vloženými ocelovými plechy, případně mohou být použity systémové tvarové elementy. Pomocí ocelových svařovaných prvků vyrobených z plechů tloušťky 8 mm a kolíkových spojovacích prostředků (přesných svorníků a kolíků) průměru 16 mm byly řešeny silně namáhané přípoje prutů. Spoje s ocelovými vloženými styčníkovými plechy a kolíkovými spojovacími prostředky jsou vhodným typem spojení také u konstrukcí vyrobených z kulatiny.
Výrobní dokumentaci nosné dřevěné konstrukce zpracovala firma TAROS NOVA, s.r.o. v roce 2011. Mechanické spoje jsou součástí prakticky všech typů dřevěných konstrukcí. V závislosti na typu konstrukce může být vliv poddajnosti spojů na únosnost a přetvoření konstrukce nepodstatný anebo zásadní. Na celkové chování konstrukce má významný vliv poddajnost spojů v přípojích a stycích nosných prvků konstrukce a poddajnost podpor v místech uložení dřevěné konstrukce na spodní stavbu.
tags: #lepene #i #nosniky #sedlova #strecha #informace