Nosné konstrukce jsou jakousi kostrou stavby - od nich závisí, zda bude váš dům bezpečný, bez poruch nebo trhlin. Tyto konstrukční prvky nesou hlavní zatížení budov a konstrukcí a zajišťují jejich pevnost, tuhost a stabilitu. Prvky, které vymezují a rozdělují prostor stavby a zároveň přebírají, rozdělují a přenášejí zatížení, se nazývají nosné konstrukce. Člení se na nosné konstrukce základů, vertikální a horizontální nosné konstrukce a konstrukce střechy a společně tvoří konstrukční systém stavby.
Volba nosného konstrukčního systému závisí zejména od předpokládaného zatížení, ale měla by se přizpůsobit i například architektonickým a technickým požadavkům. S technickými požadavky souvisí například únosnost, ekonomičnost či životnost stavby. Během existence stavby by se neměla nosná konstrukce porušit (ztratit únosnost) do takové míry, aby se musela odstranit. Měla by tedy odolávat zatížení vnějšími silami (zatížení lidmi, nábytkem a zařízením, vrstvami podlah a příčkami), zatížení fyzikálními vlivy (například teplot, tečení, smršťování) a zatížení dynamickými účinky (například seismicitou nebo účinky větru). Konstrukce by tedy měla co nejdéle sloužit svému účelu.
Materiály a systémy nosných konstrukcí
Vhodná volba materiálu konstrukce je jedním ze stěžejních rozhodnutí investora. Zde je přehled některých používaných materiálů a systémů:
Nosné konstrukce komunikací a zpevněných prostranství
Podceňovanou součástí komunikací a zpevněných prostranství bývá jejich nosná konstrukce. Není po dokončení vidět, ale její správná funkce je základním předpokladem trvanlivosti a únosnosti zpevněných povrchů. Na tyto konstrukce je třeba použít drcené kamenivo. Ostatní dříve hojně užívané materiály jako třeba kopané nebo říční štěrkopísky nejsou vhodné. Prané a tříděné říční štěrky (takzvané kačírky) bez jemného výplňového kameniva jsou pro použití v komunikacích vysloveně nevhodné.
Základní vlastností vhodného materiálu je zaklínění jednotlivých zrn po zhutnění vrstvy vzájemně mezi sebou. To dokáží pouze ostrohranná zrna drceného kamene. Pokud použijeme kamenivo s kulatými zrny, nedokážeme je řádně zhutnit.
Čtěte také: životnost interiérových nátěrů Primalex
Nejčastěji používané frakce:
- pro nosné vrstvy: 32/63 mm
- pro komunikace s větším zatížením: 63/125 mm
- u méně zatížené komunikace, pokud je nosná konstrukce jednovrstvá: 0/32 mm nebo 0/63 mm. První číslo znamená, že směs obsahuje i prachová a jemná zrna, která při drcení kamene vznikla. Někdy se nazývá minerální beton.
Označení frakce znamená, že menší číslo je nejmenší velikost zrna a větší číslo je naopak velikost největšího zrna, které se v materiálu nachází. Při kladení vrstev se každá nezávisle zhutní po maximálních tloušťkách 150 až 300 mm. Tloušťka závisí na hmotnosti a charakteru případných vibrací, kterými použité hutnicí zařízení disponuje. Je zde ještě jedna zásada, kterou je tloušťka vrstvy, jež musí být větší než jedenapůlnásobek velikosti největšího zrna.
Pro řádnou funkci nosné konstrukce je nutná její propustnost pro srážkovou a náhodnou vodu. Vrstvy bez jemných součástí mají z logických důvodů větší propustnost pro vodu. Kamenivo použité na štěrk by mělo být pevné a nenasákavé. Nasákavost do 10 % nebo méně hmotnostního podílu vody. To zejména z důvodu opakovaného zatěžování mrazem. Ideální jsou žuly, diority, čedič a většina vyvřelých hornin. Usazené a přeměněné horniny jsou méně vhodnými materiály. Nosná konstrukce musí dobře propouštět srážkovou vodu, která se do konstrukce vsákne. Znamená to, že zároveň slouží jako drenážní vrstva.
Zemní pláň
Pod nosnými vrstvami komunikací se nachází takzvaná zemní pláň. Je to kontaktní povrch mezi vrstvami komunikace a rostlým či nasypaným terénem. U zemní pláně je důležité ověřit její únosnost. Tu stanoví zkouškami inženýrský geolog formou velikosti modulu přetvárnosti. Pro naše potřeby stačí pro pěší a cyklistické komunikace Edef,2 = 30 MPa a pro komunikace zatížené automobilovou dopravou Edef,2 = 45 MPa. Pokud zemní pláň nedosahuje těchto minimálních parametrů únosnosti, je třeba ji upravit. Například vápennou či cementovou stabilizací.
U parkových cest je třeba počítat s tím, že i po nich občas přejíždějí stroje, jako jsou například sekačky nebo třeba vysokozdvižná plošina na údržbu veřejného osvětlení. Zemní pláň by neměla být dlouho vystavena povětrnostním vlivům, zejména kvůli riziku jejího rozbřednutí po deštích. Také je třeba dodržet jednu velice důležitou zásadu - nikdy neobnažovat základovou spáru před zimním obdobím.
Pro zemní pláň je normami předepsán minimální sklon 3 až 5 %. Ten je vytvořen z důvodu odvodu prosáklé srážkové vody mimo těleso komunikace nebo zpevněné plochy. Zemní pláň je v drtivé většině případů v zámrzné hloubce cca 400 mm a stojící voda by po zamrznutí způsobila deformaci zemní pláně a i vrstev nad ní. Zemní pláň musí být odvodněna a z vhodného, popřípadě upraveného materiálu.
Čtěte také: Komplexní průvodce aplikací omítek
Svislé nosné konstrukce
Svislé nosné konstrukce jsou konstrukce, které přenášejí veškeré zatížení stavby z vertikálních konstrukcí (zatížení od střešní konstrukce, stropy, užitné zatížení, vlastní hmotnost, sníh ...) do základů a odsud dále do základové spáry. Při jejich návrhu a volbě jsou rozhodujícími kritérii nejenom nosnost půdy, ale i výška hladiny podzemní vody. Při stavbách je tedy vhodné se poradit s geologem, při náročnějších akcích je třeba provést inženýrsko - geologický průzkum. Hlavním požadavkem na svislou nosnou konstrukci je její nosnost (pevnost). Výběr zdících materiálům, které představují zhruba 10% z celkové ceny domu zásadně ovlivní kvalitu budoucího bydlení, zdraví uživatelů objektu a náklady na jeho provoz. Zároveň jsou to konstrukce, které se budují na celou životnost objektu. Všechno ostatní v budově lze po čase snadno vyměnit, nosnou konstrukci a základy částečně, spíše nikoliv.
Typy svislých nosných konstrukcí:
- Haklíky (hrubě opracované kameny)
- Kvadráky (pravidelně opracované kameny)
- Dutinové cihly (snižují pracnost, zrychlují výstavbu, zlepšují tepelnou izolaci)
- Cihly s polystyrenovou vložkou (celková tloušťka 300 mm, dobrá tepelná izolace)
- Štěpkocementové desky Velox (obvodová stěna - 2x35 mm Velox + 100 mm izolace)
- Dřevěné konstrukce (z hraněných a polohraněných trámů)
Kritéria trvanlivosti a údržba
Kritéria popisující zjednodušenou LCA (E.PEE, E.GWP, E.ACP, E.EUP, E.ODP, E.POC) částečně zohledňují i fázi životního cyklu užívání, tedy B4 - výměna. S výměnou se počítá na konci životnosti materiálu.
Nosné konstrukce, včetně:
- venkovní konstrukce a komponenty,
- venkovní výplně otvorů,
- vnitřní nenosné konstrukce a komponenty,
- konstrukce střechy a komponenty,
- venkovní vybavení a komponenty.
Důležité vlastnosti pro trvanlivost:
- Protipožární funkce: Nesmí se ztratit statická funkce a celistvost.
- Akustika: Založena na principu hmotnostní a principu rozdělení hmoty.
- Tepelně technické požadavky: Součinitel prostupu tepla U=1/(R1+R2), jednotka [W.m-1.K-1], norma uvádí doporučené a minimální hodnoty.
- Odolnost: Vůči povětrnostním vlivům, mechanickému namáhání a velkým teplotním změnám.
Po provedení úpravy zemní pláně a vytvoření nosné konstrukce vozovky můžeme přistoupit k položení svrchní vrstvy. U památkových objektů jsou nejoblíbenější mlatové vrstvy, popřípadě dlažby. U mlatových konstrukcí chodníků je třeba mít na paměti, že to nejsou bezúdržbové komunikace. Pravidelné čištění odvodnění, zejména po deštích, je nutností.
Důležitost kontroly nosných konstrukcí
V procesu výstavby se jedná zejména o kontrolu technické správnosti a úplnosti projektové dokumentace během přípravy staveb, speciálně jejich nosných konstrukcí, a souladu realizované konstrukce s projektovou dokumentací. Po dobu užívání stavby se pak jedná o sledování aktuálního stavu stavby, potažmo její nosné konstrukce. Základním důvodem pro provádění kontrolní činnosti je snížení rizika poruchy nebo havárie v každé fázi výstavby a užívání stavby.
Čtěte také: Jak vybrat správné rozměry a nosnost betonových překladů?
Komplexní kontrola projektové dokumentace ve fázi přípravy je však stále spíše výjimkou, ale poslední dobou objednatelé hledají cesty jak ji, zejména na velkých infrastrukturních projektech, realizovat. Ve fázi realizace staveb je v procesu výstavby již v současnosti prvek kontroly zařazen, a to prostřednictvím institutu technického dozoru stavebníka (TDS). V rámci kontroly stavu staveb po dobu užívání platí pro všechny stavby kritické infrastruktury specifické předpisy a v příslušných zákonech a prováděcích vyhláškách je relativně jasně specifikována povinnost provádění těchto kontrol.
Fáze provozování stavby - cílem kontroly je včasné odhalení závad a poruch, které mohou vést ke snížení životnosti, bezpečnosti nebo použitelnosti stavby. Z hlediska investora je jistě nejdůležitějším cílem jakékoliv kontroly získat kvalitní, plně funkční a trvanlivou stavbu za odpovídající cenu. Správně zpracovaná projektová dokumentace, respektive na první pokus správně provedená stavba jsou jistě ekonomicky výhodnější než několikrát během stavby opravovaná, a ve finále stejně ne zcela funkční stavba.
Provádění a podrobnost kontroly v jednotlivých fázích výstavby a užívání staveb musí být přímo odvislé od následků případné poruchy. Míra kontroly při přípravě a stavbě „kozího chlívku“ musí být odlišná od kontroly při přípravě a stavbě sportovního stadionu. Základní dělení staveb v závislosti na následcích poruchy uvádí ČSN EN 1990 - Zásady navrhování konstrukcí. Tato technická norma obsahuje v příloze B základní doporučení pro provádění kontroly projektových prací a provádění staveb v návaznosti na třídu následků poruchy.
Nedostatečná kontrolní činnost se přitom významně promítá do zvýšených nákladů na údržbu staveb, respektive do případných havárií a poruch. Z těchto důvodů je třeba provádění veškerých kontrolních činností vyžadovat úměrně důležitosti a typu stavby, tedy v návaznosti na následky poruchy konkrétní stavby.
Copyright ČVUT v Praze a Národní platforma SBToolCZ.
tags: #trvanlivost #nosne #konstrukce #pozemnich #staveb #informace