V současnosti dochází k významnému rozvoji používání moderních inženýrských produktů na bázi dřeva. Jedním z nejsilnějších produktů je CLT neboli cross laminated timber. Dřevo jako takové patří k obnovitelným surovinám, ba dokonce je ho už možné i částečně recyklovat, a tak zamedzit dalšímu plytvání surovinami. Zároveň je opravdu šetrnější k životnímu prostředí.
S rozvojem vícepodlažních dřevostaveb nabývají konstrukce z křížem lepeného dřeva (CLT) na významu. Zejména vývoj lepeného lamelového dřeva (CLT), které je na trhu něco málo přes 10 let, přináší dřevěné konstrukce do staveb, které bylo dříve možné realizovat pouze z betonu nebo oceli. Kromě výstavby individuálních rodinných a montovaných domů a individuálních vícepodlažních obytných budov lze nyní bez problémů realizovat i velké a vysoké obytné a kancelářské budovy v městských oblastech, komerční budovy, výrobní haly, a dokonce i mosty.
CLT panely splňují všechny požadavky na statiku a stabilitu, požární ochranu a stavební fyziku. Je to však dáno i tím, že intenzivní a na praxi zaměřený výzkum objasnil mnoho otevřených otázek týkajících se stavebních konstrukcí, statiky a stavební fyziky.
Masivní panely jsou odolné, mají vysokou rozměrovou stabilitu a díky svým technickým a stavebně-fyzikálním vlastnostem představují vážnou konkurenci betonu a oceli. Na rozdíl od jiných stavebních metod však výroba křížem lepeného dřeva vyžaduje velmi málo energie. Stejně jako všechny dřevěné stavební materiály, i CLT ukládá CO2, a tím trvale přispívá k ochraně klimatu. Díky vysokému stupni prefabrikace, kdy se prvky vyrábějí v továrně za ideálních podmínek bez ohledu na počasí, je doba výstavby krátká. Otvory pro okna a dveře se jednoduše vyříznou.
Charakteristika CLT panelů a jejich porovnání s jinými materiály
Plošná hmotnost CLT prvku se odvíjí od hustoty dřevní hmoty. U používaného smrkového a borovicového dřeva se hustota pohybuje v rozmezí 440-570 kg/m3. Při použití dřeva ve výrobku se pak při plánované vlhkosti 12 ±2 % uvažuje vlastní hmotnost 5,0 kN/m3, pro přepravu a technologický návrh pak 470 kg/m3.
Čtěte také: Beton pro strop Miako: kalkulace
Plošná CLT je materiál, který lze označit jako ortotropní, tedy při pohledu kolmo na plochu materiálu bude mít v každém směru jiné materiálové vlastnosti. To je dáno křížením jednotlivých vrstev materiálu. Běžně se používá lichý počet vrstev a v daných případech rovněž různé tloušťky lamel. Dle materiálové normy definující vlastnosti výrobku CLT ČSN EN 16351 by měla být v rozsahu 6-47 mm, nejčastěji jsou však kombinovány tloušťky lamel 20, 30 a 40 mm. Ortotropie materiálu je pak definována hlavně tl. započitatelného materiálu v jednotlivých směrech a z pohledu výpočtu nosného průřezu vrstveného materiálu pak vzdáleností osy jednotlivé vrstvy k neutrální ose celkového průřezu.
Beton je oproti dřevu považován za izotropní, i když lze z pohledu na osazení a množství výztuže v jednotlivých směrech zohlednit stejné ortotropní vlastnosti jako u vrstveného dřeva CLT.
Srovnání hmotnosti CLT s betonem
Porovnání s ocelovými prvky nedává tu správnou vypovídací hodnotu s ohledem na vysoký rozdíl mezi pevností oceli a dřeva. Vyšší vypovídající hodnota je při porovnání s betonem, s ohledem na obdobný způsob použití. Při zvážení návrhu prvku jako plošného dílce je například pro rozpon konstrukce 6,0-7,5 m použita betonová deska uvažovaná jako spojitý nosník v řádu 220-240,0 mm s plošnou hmotností 550-600 kg/m2. Oproti tomu dřevěný plošný prvek při návrhu za stejných okrajových podmínek lze předpokládat v tloušťce 280 mm, při zvážení návrhu včetně posouzení vibrace pak 140 kg/m2, tedy plošná úspora hmotnosti je ve prospěch dřevěné konstrukce zhruba 75 %, dřevěná deska bude přibližně 4x lehčí.
Mechanické vlastnosti CLT a betonu
Porovnejme nyní hlavní mechanické vlastnosti jednotlivých materiálů.
| Vlastnost | CLT plošný prvek | Beton (vyšší třídy) |
|---|---|---|
| Pevnost v tahu (ft,0,k) | 14,5-16,5 MPa | 2,6-3,2 MPa (u vyztužených konstrukcí) |
| Pevnost v tlaku (fc,0,k) | 21-24 MPa | 25,0 MPa (třída C25/30) |
| Modul pružnosti (ve směru rovnoběžně s vlákny) | 12 000 MPa | 31 000 MPa |
Průměrná hodnota CLT plošného prvku je v tahu ft,0,k = 14,5-16,5 MPa. Pevnosti betonu v tahu je v těchto konstrukcích dosaženo vyztužením, nicméně normově udávaná pevnost betonu v tahu je v rozpětí od 2,6 do 3,2 MPa u betonů vyšších tříd používaných pro skeletové a plošné konstrukce. Pevnost panelu v tlaku fc,0,k = 21-24 MPa u betonu při uvážení běžné třídy betonu C25/30 pak fck = 25,0 MPa. Nutno však zmínit, že pro konstrukce skeletů se užívají pevnější betony vyšší třídy fmd = 15,3 MPa-24,0 MPa. Hodnoty CLT materiálu jsou uváděny v rozptylu. Jednotliví výrobci na základě testování svých výrobků mohou dosahovat rozdílných hodnot. Hodnoty jsou uváděny v hlavním nosném směru, z principu ortotropie CLT materiálu je vždy nutno sledovat pevnost materiálu v daném směru. Modul pružnosti CLT ve směru rovnoběžně s vlákny je 12 000 MPa, u betonu porovnávané třídy je pak 31 000 MPa. Pro doplnění je nutno ještě uvést klíčovou vlastnost CLT desky, kterou je bezesporu tzv. valivý smyk. Jedná se o porušení pevnosti dřeva sklouznutím po tečné hraně letokruhu.
Čtěte také: Tipy pro sádrokarton v podkroví
Možnosti použití CLT stropů a kombinace s jinými materiály
Uvážíme-li veškeré vlastnosti CLT výrobku a přijmeme-li skutečnost, že dřevěný materiál v podobě inženýrského produktu můžeme použít jako plošný nosný prvek, otevírají se nám nové možnosti konstrukcí. V tomto článku se zaměříme na prosté dřevěné konstrukce. Samozřejmě že velmi výhodně se při navrhování jeví kombinace materiálů dřevo beton, dřevo ocel. Tato problematika však vydá na samostatný článek a jistě už byla popsána.
Jde o nejběžnější způsob konstrukčního uspořádání používaný ve výstavbě rodinných domů. Při aplikaci na velké konstrukce volíme základní uspořádání příčně nebo podélně. Optimální konstrukční krok je 5,5-6,5 m při uložení horizontálních konstrukcí s uvážením spojitého nosníku. Jako konstrukčně výhodné se jeví rozdělit nosné stěny na prvky, které přebírají svislé a vodorovné zatížení (gravity and lateral loads), a kolmo na tyto stěny pak umístit smykové stěny, jež odolávají převážně vodorovným silám (lateral forces). Z principu tohoto uspořádání převládá pnutí horizontální konstrukce jedním hlavním nosným směrem, i když princip plošného uspořádání nabízí využití i křížem pnuté desky. Na základě našich zkušeností s návrhem těchto konstrukcí předpokládáme tl. stropní CLT konstrukce 240 mm.
Hybridní konstrukce s ocelovými nosníky
Právě vytvoření hybridní konstrukce (tedy kombinováním materiálov v rámci nosného systému) přináší výhody, jako jsou úspora nákladů, rychlejší výstavba a vyšší efektivita systému. Oceľové prievlaky a stĺpy vytvářejí ocelový rám a dřevěné panely tvoří stropní a stěnové panely. Typická kombinace prvků při stropních konstrukcích je soustava, při které je ocelový prievlak kombinovaný s dřevěnou stropní deskou.
CLT stropné panely možno efektívne používať do rozpätia 7 metrov, pričom existujú realizácie stropov aj s väčším rozpätím. Už touto zmenou stropného systému možno vytvárať „vzdušnejšie“ priestory, t. j. priestory s väčšími vzdialenosťami podpier. Doskový systém okrem toho umožňuje v porovnání s trámovým systémom vytvořit vyšší světlou výšku, což zjednodušuje vedení technologií v podhľade. Výšku stropnej konštrukcie možno redukovať vytvořením vhodnej sústavy stropnej konštrukcie. Jako najjednoduchší variant sa javí uloženie vrchnej stropnej konštrukcie na drevené trámy, napríklad z konštrukčne nadstavovaného dreva (KVH), alebo lepeného lamelového dreva (LLD), ktoré sú najčastejšou voľbou. Ďalšou možnosťou je použiť oceľový prievlak, najčastejšie s H- alebo I-prierezom.
Stropný systém Slim-Floor má svoje uplatnenie aj pri oceľovo-drevených sústavách. Aj v tomto prípade ide o jednoduché a zároveň efektívne řešení, ako ušetriť celkovou výšku jednotlivých podlaží. Ďalšou výhodou takéhoto systému je však vyššia požiarna odolnosť. Oceľový nosník už nie je vystavený požiaru z troch strán, ale len zo spodnej. Dolná pásnica však zostává najkritickejším miestom pri požiarnej situácii. Je to vďaka špecifickému tvaru nosníka (DELTABEAM od Peikko), ktorý je v štádiu užívania vyplnený a spriahnutý s betónom za pomoci špeciálneho tvaru výliskov v stenách nosníka.
Čtěte také: Betonový strop s trapézovým plechem
Pri kombinácii takýchto nosníkov s CLT stropnými panelmi je možné dosahovať raster 8 × 8 metrov. Dokonca pri vytvoření spriahnutého CLT betónového prierezu je možné dosahovať rozpon do 10 metrov. Aplikovaním DELTABEAM-u ako efektívneho zástupcu oceľovej části systému je možné dosiahnuť racionálnejšiu sústavu. V takomto prípade ide o prosto uložené dosky, pri ktorých sa nedosahuje efekt spojitého nosníka.
Podhledy na CLT stropech: Materiály a specifika
Podhledy se staly moderním a praktickým prvkem interiérového designu. Nabízejí nejen estetický vzhled, ale také řadu dalších výhod. Podhledy nejsou (nebo nemusí být) součástí stropní nosné konstrukce. Většinou slouží k zakrytí instalací (např. osvětlení, větrání a klimatizace), k dosažení požadovaných akustických a protipožárních parametrů.
Nyní se dostáváme k porovnání klasických betonových skeletů. Systém betonového skeletu s tuhou deskou v provedení ŽLB nikoho nepřekvapí, ale komplexní provedení v podobě dřevěné konstrukce, tedy BSH masivních sloupů a CLT horizontální konstrukce, je efektivně proveditelné.
Typy podhledů a jejich vlastnosti
Sádrokartonové podhledy
- Nejčastější materiál díky své flexibilitě, snadné opracovatelnosti a nízké ceně.
- Nejčastěji v bílé barvě, ale je možné jej natřít na jakoukoli barvu.
- Nevýhodou je vysoká prašnost při realizaci, na druhou stranu realizace je v krátkém čase.
- Sádrokartonové desky se snadno řežou a instalují, což umožňuje realizaci podhledů různých tvarů a velikostí.
- Do podhledu lze snadno zabudovat bodová, zářivková nebo LED světla, čímž vytvoříte zajímavé světelné efekty.
Napínací stropy
- Tvořen speciální PVC fólií, která se zahřeje a napne na hliníkový profil připevněný ke stěnám.
- Fólie je velmi tenká, ale zároveň pevná a odolná. Díky své pružnosti se dokáže přizpůsobit různým tvarům prostoru.
- Do podhledu lze snadno zabudovat různé typy osvětlení, které vytvoří příjemnou atmosféru.
- Fólie je odolná proti vlhkosti, plísním, mechanickému poškození a snadno se čistí.
Kovové kazetové podhledy
- Pro vytvoření teplého a přírodního vzhledu.
- Nejčastěji používané v kancelářích, laboratořích, muzeích a dalších komerčních budovách (sportovní, průmyslové, výrobní haly), ovšem jsou vhodné i do bytů a rodinných domů.
- Jejich výhodou je schování topně chladícího systému.
- Nízká hmotnost, která nezatíží nosné konstrukce.
- Kovové kazety mohou být v provedení lamelové, mřížkové nebo kazetové.
Požární ochrana CLT stropů s podhledy
S přihlédnutím k platným požárním předpisům, tedy s maximální výškou požárního zásahu 12 m, je předpokládána maximálně zatížená stěna ve vstupním podlaží CLT 140 mm. Je konstrukčním řešením, které díky uspořádání nosných prvků dokáže uvolnit vnitřní dispozici objektu.
Při základní osové síti 6 × 6 m je možné následující provedení: do bodů sítě osadíme BSH masivní sloupy, opět při úvaze požárně proveditelných čtyřech patrech, konstrukci sloupu lze předpokládat v dimenzi 420 × 420 mm.
CLT panely nabízí celou řadu výhod pro vícepodlažní dřevostavby z hlediska požární bezpečnosti. Bez ohledu na to by však nemělo být opomenuto komplexní řešení konstrukcí. Nechráněné dřevěné povrchy zvyšují požární zatížení, a proto musí být na základě požárních požadavků a předpisů správně naplánovány a provedeny. O to důležitější je správné používání jednotlivých charakteristik a pojmů v oblasti požární ochrany, jako je třída reakce na oheň, rozvoj požáru, šíření požáru a požární odolnost, a definování možností s ohledem na požadavky.
„V posledních několika letech odzkoušela společnost James Hardie Europe rozsáhlá protipožární řešení pro stavby z CLT panelů. To zahrnuje konstrukční řešení na požární ochranu CLT panelů, které může zaručit plnou funkčnost. Sádrovláknité desky fermacell® přebírají v kombinaci s CLT panely současně několik funkcí. Cílem je v podstatě umožnit optimalizaci požární ochrany stěnových prvků s vysokým statickým zatížením a realizovat štíhlé stěnové konstrukce. Tímto způsobem lze při rostoucí urbanizaci získat více obytného/užitečného prostoru.“
Důležitá je také role spojovacích prvků. V rámci návrhu se v základním principu zapustí, případně umístí spoje pomocných ocelových spojovacích prvků pod takovou vrstvu dřeva, která zajistí dostatečné krytí ocelového prvku tak, aby nedošlo k překročení kritické teploty ocelového dílu a on neztratil svou základní pevnost. U svorníků a vrutů řešíme jejich zapuštění do masy dřeva, případně je překrýváme dřevěnými příložkami. Je rovněž nezbytné zmínit řešení různých protipožárních pěn a nabývacích pásek. Princip je vždy v provedení tohoto materiálu z látek, jež na vysokou teplotu reagují okamžitou změnou objemu. Díky těmto vlastnostem nabývají při vzniku požáru a dokonale těsní spáru, do níž byly osazeny, aplikovány.
Akustické vlastnosti CLT stropů s podhledy
Z hlediska akustiky se jedná o řešení detailu, který zajišťuje přerušení akustického mostu. Primárně jsou pro tato řešení určeny pružné podložky v různých tvarových formách s ohledem na geometrii detailu. V moderních konstrukcích dáváme akustické podložky do liniových spár, případně podkládáme jednotlivé ocelové úhelníky a spojky.
„U staveb z CLT panelů musíme počítat s tím, že akustiku ovlivňuje několik konstrukčních vlivů. Od ledna 2021 u nás platí nová akustická norma ČSN 73 0532:2020, která ve srovnání s předchozím stavem přinesla řadu změn. Jednou z těch zásadních je skutečnost, že požadavky na příčky uvnitř bytu se nyní vztahují na všechny obytné místnosti (mimo příslušenství) a platí i pro rodinné domy. Smyslem nové normy je ochránit danou místnost před veškerým zdrojem hluku, například z vedlejší místnosti. V praxi to znamená vyváženější pohled na akustickou izolaci všech příček a dveří.“
„Příkladové hodnoty vzduchové neprůzvučnosti stěnových konstrukcí s CLT panely, opláštěnými sádrovláknitými deskami fermacell®, požadavky této normy plní. Například konstrukce s tloušťkou 145 mm, tvořená 80 mm CLT panelem, 27 mm akustickým profilem, 20 mm minerální izolace a opláštěná 18 mm deskou fermacell® má R´w = 49 dB, v případě vyšších akustických požadavků lze s CLT panely nabídnout i konstrukce s výrazně vyšší zvukovou izolací. Akustiku stropních CLT konstrukcí lze vylepšit pomocí řady našich systémových řešení.“
Samotná konstrukce CLT má zvukovou neprůzvučnost na úrovni 33 dB. Norma také uvádí nutnost zohlednění redukčního součinitele přenosu bočního hluku k1 = 4-10 dB pro lehké konstrukce. Tento redukční součinitel je možno snížit vhodnými konstrukčními detaily a využitím speciálních akustických pásek. Jejich použitím ale vzniká ve spojení jednotlivých prvků pružné oddělení, což může mít zásadní statický vliv například u spřažených trámových stropů s CLT deskou. Taktéž vzniká v napojení stěn negativní spára.
V praxi se takto řešená konfigurace používá, no aby bylo možné z takovéto soustavy využít co nejvíce potenciálu, probíhá na Katedře kovových a dřevěných konstrukcii SvF STU v Bratislavě výzkum zaměřený na uplatnění efektu spojité desky při použití DELTABEAM nosníků v kombinaci s CLT stropními panely. Cílem výzkumu jsou návrh, vytvoření a ověření efektu spojité desky se záměrem redukce pootočení stropních panelů v nadpodperové oblasti tím, že se vytvoří vzájomné prepojení mezi jednotlivými deskami přes nosník. Kromě jiného se výzkum zaměřuje i na analýzu vhodného tvaru a vhodných proporcí přípojových detailů. Vytvořilo se několik vhodných variant, při kterých probíhá experimentální ověřování. Doposud se už realizovalo numerické ověřování.
Zvuková neprůzvučnost montovaných podhledů na vzduchovou neprůzvučnost stropní konstrukce je relativně malá, je tomu tak proto, že podhledové desky nejsou těsné (resp. homogenní) a vytvářejí ve spojích štěrbiny. Podhledy slouží hlavně k tlumení hluku vznikajícího v místnosti s podhledem (např. v prostorách nákupních center), nikoliv k tlumení hluku prostupujícího stropem z okolí. S rostoucí výškou vzduchové vrstvy mezi podhledem a nosnou stropní konstrukcí se zvyšuje zvuková pohltivost ve vysokých frekvencích, u nízkých frekvencí zůstává přibližně stejná. Naopak se snižuje zvuková neprůzvučnost konstrukce. Pro zlepšení zvukové pohltivosti v nízkých frekvencích je vhodné použití podhledů s nízkým svěšením. Při návrhu je nutné najít kompromis mezi požadovanou neprůzvučností a požadovanou pohltivostí. Dále je nutné zvážit tvar akustických ploch podhledu a jejich prostorové uspořádání.
Další aspekty instalace podhledů na CLT stropy
- Pokud se jedná o jednoduché podhledy, které nezasahují do nosných konstrukcí a nemění vzhled bytu, obvykle není potřeba stavební povolení.
- Stropy lze snadno řešit prvkem ELEMENT, který má oproti masivnímu CLT deskám nižší hmotnost a současně se vyznačuje vysokou statickou únosností.
- Výrobní rozměry CLT desek jsou do šířky 2,95 m. S ohledem na přepravu desek se ve většině případů volí šířka 2,45 m.
- V rámci návrhu celé stropní konstrukce je nutné řešit liniový spoj v podélném směru, který zajišťuje jak přenos smykové síly, tak přenos ohybového momentu.
- Spáry, šroubové spoje a prostupy musí být z hlediska průvzdušnosti utěsněny.
- Normové požadavky musí splňovat tepelná izolace na podhledu. Je nutné zabránit kondenzaci vodní páry v konstrukci.
- Důležitá je i kvalita montážních činností a dodržení kvalitativních požadavků (zejména rovinnosti a tvaru spár).
- Pro CLT panely lze použít systém podlahového vytápění fermacell® Therm25 s nízkou montážní výškou a rychlou a snadnou instalací.
Kdy je vhodné použít podhled na CLT stropě?
Podhledy na CLT stropech jsou vhodné tam, kde zároveň tvoří pohledovou plochu interiéru. U bytových domů do tří podlaží výšky, nebo pokud je uskočené čtvrté podlaží. U obchodních center tam, kde nejsou shromažďovací prostory, neboť ty by už vyžadovaly nátěr pro zamezení šíření plamene.
tags: #lze #na #clt #strop #povesit #podhled