Příhradové konstrukce představují zcela zásadní součást moderního stavebnictví, a to jak v případě montovaných ocelových hal, tak i u zastřešení rodinných domů. Jde o řešení, které nahrazuje použití silnostěnných profilů kombinací slabších, ale společně efektivnějších prvků. Příhrada je složenina slabších ocelových profilů, která v součtu nahrazuje silnější a těžší nosníky. Příhrady mnozí z nás potkávají každý den, jsou tak rozšířené, že je vždy považujeme za samozřejmost, což je možná škoda, protože jsou to konstrukce spíše nedoceněné a mohou být velmi elegantní - nejen vzhledově, ale i staticky.
Co je příhradová konstrukce?
Co si představit pod pojmem příhradový vazník, či příhradová konstrukce? Zpravidla se jedná o lehkou střešní konstrukci ze dřeva či oceli. Její hlavní funkcí je přenášení zatížení střešního pláště do nosné konstrukce. Příhradové konstrukce se vyznačují pruty na horní a dolní straně (horními a dolními pásy) a také připojenými svislými a diagonálními pruty, svislicemi a diagonálami. Kromě toho je ideální příhradová konstrukce namáhána pouze osamělými zatíženími na vnější uzly, takže z vnějších zatížení nevyplývají ani posouvající síly ani ohybové momenty. Při návrhu příhradové konstrukce je třeba dbát na to, aby nedocházelo k vnějším ani vnitřním posunům.
Díky své konstrukci příhrada umožňuje lepší rozložení zatížení, což zvyšuje stabilitu celé haly. Na svou velikost nabízejí příhrady výjimečnou nosnost, což je jeden z důvodů, proč jsou řešením pro svízelné situace velkých rozponů.
Historie a vývoj
Příhradové vazníky sahají v historii až do 50. let, kdy se v USA aktivně vyráběly. V tehdejší Československé republice začaly přitahovat pozornost mnoha stavitelů až na přelomu 60. a 70. let. Využití si našli nejen u zemědělských objektů, ale později i u rodinných a občanských staveb. Dřevo bylo prvním konstrukčním materiálem, který se používal k vytváření krovů. Dřevěné vazníky se datují do doby 2500 let před naším letopočtem. Používali je už staří Řekové na střechy a hojně se objevovaly i ve středověké architektuře.
Při pohledu na nástup ocelových příhradových konstrukcí je třeba se nejprve podívat na litinu, a to jak litou, tak svářkovou. Odvětvím, které je za tento vývoj do značné míry zodpovědné, je doprava - vzpomeňme na první železnice. A kdo se postavil úžasným mostům na poli pozemních staveb s nějakým opravdu chytrým a elegantním designem? V roce 1889 to byla v Paříži postavená "Železná dáma", neboli známá Eiffelova věž.
Čtěte také: návrh příhradové střechy
Na základě aktivnějšího využívání chytrých softwarových technologií se od roku 2005 dřevěné příhradové vazníky používají po celé České republice. Projektanti si tuto konstrukci zalíbili natolik, že přijdete do kontaktu s příhradovou konstrukcí nejen u zemědělských objektů (stodoly) a rodinných domů (dokonce i u pasivních a nízkoenergetických staveb), ale i u výrobních, sportovních, průmyslových a skladovacích hal, občanských budov (školy, školky, obchody) a administrativních budov.
Konstrukce příhradových prvků
Ocelové příhradové konstrukce
Příhradová konstrukce se skládá ze sloupů a prostorových svařených vazníků. Sloupy se svařují nejčastěji z válcovaných profilů IPE a HEA. Samotný vazník se skládá z horní a dolní pásnice, svislic a diagonál. Nejčastěji se navrhují vazníky, kdy spodní a dolní pásnice tvoří UPE či HEA profily, svislice a diagonály pak jsou ze čtyřhranných trubek tzv. jaklu. Velikosti profilů určuje statik dle rozponu a sněhového zatížení. Jednotlivé moduly jsou propojeny trubkami různých velikostí.
Dřevěné příhradové vazníky
Příhradový vazník je ohraničený horním a dolním pásem, které tvoří obrys konstrukce. Vazník je tvořen svislicemi a diagonály (je možné použít i pojem příhradovina). Ty mají trojúhelníkový tvar z důvodu lepšího rozložení a následného přenášení zatížení. Tento tvar také slouží pro posílení tuhosti konstrukce. Volí se v mnoha případech u sedlových střech. Tvar pravoúhlého trojúhelníku se navrhuje u střech pultových.
Spoje jsou nejčastěji řešeny pomocí tzv. styčníkových desek, které jsou vyráběny z pozinkované měkké oceli. Tyto spoje se umisťují do styčníku, tedy místa, kde se setkávají jednotlivé desky. Tloušťka desek je vzhledem k technologii spojů stejná v celé konstrukci, většinou jde o tloušťku 50 mm (maximálně potom 80 mm). Dřevěné příhradové vazníky je možné spojovat i pomocí hřebíků. Tato varianta není příliš využívaná, neboť je nutné rozměry a počet hřebíků určit statickým výpočtem, přičemž si statici jejich pracnost nacení.
Tabulka: Typy profilů používaných v příhradových konstrukcích
Čtěte také: Detaily o příhradové konstrukci a tepelně izolačních konzolách
| Prvek konstrukce | Nejčastější profily (ocel) | Charakteristika |
|---|---|---|
| Sloupy | IPE, HEA | Válcované profily |
| Horní a dolní pásnice vazníku | UPE, HEA | Tvoří obrys vazníku |
| Svislice a diagonály vazníku | Čtyřhranné trubky (jakl) | Trojúhelníkový tvar pro rozložení zatížení |
Ztužení příhradových vazníků
U zavětrování příhradových vazníků rozlišujeme tři druhy ztužení:
- Dočasné ztužení: Používá se pouze u samotné montáže, po jejímž ukončení se odstraní.
- Ztužení vazníku: Aplikuje se, aby se zamezilo vybočení prutů příhradových vazníků z roviny vazníku.
- Ztužení střechy: K ucelení celé konstrukce je nutné vytvořit podélné a diagonální ztužení.
Výhody příhradových konstrukcí
- Nižší hmotnost: Díky lehkosti příhradové konstrukce je manipulace s jednotlivými prvky snadnější a rychlejší.
- Statická výhoda: Přestože příhrada využívá slabších profilů, celková konstrukce je z hlediska statiky lepší než jednotlivé silnostěnné prvky.
- Optimalizace materiálu: U příhradové konstrukce je vždy přizpůsobena šířka a síla konstrukce v závislosti na šířce haly a sněhovém zatížení. Například pro haly široké 30 m je příhrada široká přibližně 1,2 m, zatímco u hal menších (např. 15 m) stačí příhrada široká kolem 70 cm.
- Velké rozpony: Rozpon konstrukcí je velký, bez nutnosti sloupů, popř. nosných středových stěn pro přenášení zatížení od 6 metrů až do 30 metrů (běžně se využívá délka 15 metrů). Rozpětí 30 metrů je velké, každopádně v některých případech může být nedostatečné, což je nevýhodou této konstrukce.
- Univerzální využití: Příhradové konstrukce se využívají v mnoha oblastech - od festivalových pódií až po velké průmyslové haly. Jsou důležitou součástí moderních montovaných hal a nabízejí skvělé technické vlastnosti.
Použití příhradových konstrukcí
Hlavní předností příhradových konstrukcí je jejich využití u velkorozponových hal jako jsou tělocvičny, tenisové či sportovní haly i v kombinaci se zděnými prvky. Dalším příkladem, který se v praxi často používá, je příhradový stožár či věž, nebo také Eiffelova věž v Paříži. Příkladem praktického použití příhradové konstrukce je příhradový vazník. S příhradovými vazníky se můžete setkat u většiny rodinných domů, i občanských staveb. Za poslední dobu se staly nejpoužívanějším typem dřevěných konstrukcí pro zastřešení domů. Příhradové vazníky se používají nejčastěji pro zastřešení bungalovů a domů bez podkrovních místností.
Moderní konstrukce se samozřejmě stále spoléhají na příhradové vazníky a systémy, aby tak překonaly volná rozpětí a jiné problémy konstrukcí. Pro některé vazníky dokonce existují zvláštní názvy, jako např. z holandštiny převzatý "Vierendeel".
Mezi zajímavosti patří příhradová konstrukce, která se stavěla na stávající železobetonový skelet bývalé věže v Ostravě.
Analýza a návrh příhradových konstrukcí
Analýza, metody navrhování a materiály se v průběhu let sice změnily, ale jedna konstanta týkající se obtížného navrhování styčníků zůstává. Schopnost posoudit správné požadavky normy na únosnost příhradové konstrukce (a vlastně jakékoliv konstrukce). Samotné pruty (v ocelovém příhradovém vazníku) jsou často štíhlé a následně jsou vystaveny dalším účinkům, které by mohly vést projektanta ke zvážení pokročilých forem analýzy.
Čtěte také: Ploty a jejich konstrukce
V programech RFEM a RSTAB vám Dlubal Software umožňuje rychle a intuitivně modelovat a počítat konstrukce jako jsou ty příhradové. Mít softwarové řešení, které dokáže všechny tyto požadavky skloubit se snadno použitelnými funkcemi, je v dnešním světě stavebního inženýrství naprosto nezbytné. Naštěstí je tu IDEA StatiCa. Aplikace Connection dokáže bezpečně a efektivně navrhnout dnešní komplikované příhradové styčníky - k dispozici jsou i přípoje pro dřevěné konstrukce (pomocí plechů a šroubů).
Software také dokáže využít analytický model z MKP programů pomocí aplikace nazvané IDEA StatiCa Checkbot. Checkbot zajišťuje propojení mezi MKP programem a aplikací IDEA StatiCa Connection. Pokud má statik starosti s pruty vazníku, pak je k dispozici aplikace IDEA StatiCa Member samozřejmě také s možností načtení dat z MKP programů.
Příhradové konstrukce jsou nezbytnou součástí stavebního inženýrství a jejich použití bude snad stále dobrodružnější. Pokrok v materiálech a metodách navrhování konstrukcí bude znamenat, že se v příštích letech objeví další nové koncepce příhrad. V přístupu IDEA StatiCa jako nástroje využívající data z globálních modelů je to nejlepší z obou světů: můžeme nechat odborníky v oblasti MKP analýz konstrukcí pokračovat ve vývoji lepších řešení, zatímco se napojí na jejich výsledky a vytvoří modely přípojů a detailních prvků.
tags: #prihradova #konstrukce #stavebniny #principy #pouziti