Průvlak je vodorovný nosný stavební prvek, jehož hlavním úkolem je přenášet zatížení z konstrukcí nad sebou do podpěr, nejčastěji do sloupů nebo nosných stěn. Na rozdíl od některých jiných nosných prvků průvlak obvykle přenáší zatížení z větší plochy, například ze stropu nebo z více stavebních prvků současně. Základní funkcí průvlaku je zajištění přenosu zatížení. Jedná se o vysoce namáhaný nosný prvek, proto musí být vždy navržen statikem.
Historický vývoj a nástup železobetonu
Industrial structures of the 19th century undoubtedly represent a principal turning point in the development of spatial architectural concept. The transition from agricultural to industrial society, from manufacture to mass production was accompanied by a need for totally different production facilities. A large, unstructured area, a higher number of storeys, as well as production speed became decisive conditions. Nástrojem a zároveň katalyzátorem celého procesu se stalo především prosazování nových materiálů, skeletu jako primární nosné struktury a v návaznosti i prostorové nebo prvkové „prefabrikace“. Prvenství patří kovovým konstrukcím (litina, ocel, velkoplošné sklo), nicméně jejich zavádění souběžně provázely také první kroky v odhalování možností cementu a betonu, materiálů, které si velmi rychle nacházely neotřesitelné pole působnosti v oblasti inženýrských děl, zakládání a výroby drobných architektonických prvků (dlažby, odlitky aj.).
První ojedinělé pokusy prosadit železobetonové nosné konstrukce můžeme u nás vystopovat už na konci 19. století. Jedná se ale pouze o drobnější stavby nebo samostatné části konstrukce. Skutečně plného a efektivního uvedení do praxe se dočkal železobeton teprve na počátku 20. století a rutinního zvládnutí dokonce až po 1. světové válce.
Výhody a použití železobetonových průvlaků
Jako základní nosná struktura nalezl železobetonový skelet nejširší odezvu zejména u rozměrných mnohapodlažních objektů s důrazem na volnou nebo variabilní dispozici (průmysl, obchodní domy, velkotržnice apod.). Proti starším smíšeným konstrukcím výrobních objektů nabízel řadu rozhodujících výhod:
- vysoká únosnost (rozpony, podlažnost, zatížení),
- prostorová tuhost a jednolitost konstrukce (dynamické namáhání, bodové zatížení, menší rozsah ztužujících prvků),
- prostorově-konstrukční variabilita (složitější části technologie lze snadno začlenit výměnou nebo zesílením a možnost dodatečných dispozičních změn).
Fascinujícím přínosem musely být zejména (často pouze domnělé) vlastnosti betonu jako materiálu - odolnost vůči mechanickému a chemickému namáhání, povětrnosti, vysokým teplotám, požáru a působení elektrického pole. Díky těmto přednostem si i přes zřejmé drobné nevýhody (mokrý proces, hmotnost, komplikované zesilování a nahrazování částí konstrukce) získal železobetonový skelet mezi staviteli i stavebníky průmyslových objektů velmi rychle své zastánce.
Čtěte také: Průvodce výběrem tmelu na kov
Moderní architektura často pracuje s otevřenými prostory a minimem nosných zdí. Právě zde hraje průvlak klíčovou roli. Průvlak je klíčový nosný prvek, který přenáší zatížení z horních konstrukcí do sloupů nebo nosných stěn. Oproti překladu má širší použití a vyšší únosnost. Používá se tam, kde je potřeba překlenout velká rozpětí nebo snížit výšku konstrukce.
Typy a schemata železobetonových skeletů
Železobetonový skelet meziválečných průmyslových staveb vycházel přirozeně nejčastěji z ověřeného, přehledného schématu - podpora - průvlak - trám - deska. Vedle tohoto v zásadě konvenčního řešení se ale začaly záhy objevovat i variace na téma ploché stropy - pilíře s hřibovými hlavicemi; princip vynucený požadavky maximálního rozponu, extrémního zatížení a výhodného poměru mezi konstrukční a světlou výškou.
Architektura výrobních objektů také nezřídka využívala zkušenost z oblasti inženýrských staveb a velkorozponových konstrukcí, zejména na zastřešení rozměrné technologie nebo mimořádně rozlehlých prostor bez vnitřní podpory. Tyto zpravidla obloukové konstrukce v některých případech výhodně využívaly propojení velkorozponových částí s běžným podlažním skeletem podružných prostor v jeden spolupůsobící celek.
Příklady použití průvlaků v průmyslových objektech
Výhody železobetonového skeletu pro průmyslové provozy přesvědčivě dokládá skutečnost, že býval často proveden, místo tradičního lehkého krovu, ve formě železobetonových rámů až do konstrukce mansardové střechy. Doslova revoluční zvrat znamenala železobetonová stropní, respektive střešní, konstrukce jako neodolatelné vábení uzavřít objekt plochou střechou.
Dle „Mezinárodního dotazníku o technické proveditelnosti horizontálních střech a balkonů“ z roku 1925-6, s. 22:
Čtěte také: Jak zabránit galvanické korozi kovů
„Moderní architektura všech zemí směřuje pomocí nových konstruktivních prostředků k nahražení normálně používané šikmé střechy střechou rovnou. Četné provedené práce a návrhy nejlepších moderních architektů všech zemí vykazují snahu po jednoduché kubické formě a upotřebují rovných střech... Odpor četných řemeslníků proti rovným střechám resultuje nejčastěji z dosavadního provádění dřevocementové krytiny na trámové stropy... Při nových způsobech konstrukce stropů betonových... tato závada odpadá.“
Specifickou skupinou využití železobetonu v organismu průmyslových objektů a areálů byly konstrukce samostatných armatur a technologií, koncipované jako skelet (vodárenské věže), kotvení lehčích konstrukcí (telekomunikace) nebo založené na prostorové tuhosti a klenebném efektu (např. sila Královédvorské cementárny, a. s., v Králově Dvoře u Berouna od K. Skorkovského a K. Wintera z let 1927 až 1928).
Osvětlení a estetika v průmyslové architektuře
Většina meziválečných výrobních objektů se potýkala se zásadním problémem dokonalého osvětlení pracovního místa, daným velikostí volné nečleněné plochy podlaží (hloubka traktu i objektu, výtěžnost plochy). Tato podmínka přirozeně vedla ke snaze maximálně odlehčit průčelí zaváděním mechanického rastru oken, zvětšováním jejich počtu a velikosti; později s nástupem železobetonového skeletu (srv. Pět bodů Le Corbusiera z roku 1926) uplatněním pásového okna a v krajním případě prosklením průčelí, někdy vymezeným přiznáním nosné struktury.
V. R. Foog ve své práci "Osvětlení amerických průmyslových budov přímým denním světlem" z roku 1924-5, s. 5-8, popisuje vývoj osvětlení:
„Vysoká intensita světla u oken musí býti přenesena nejvyšší možnou měrou do střední části budovy a intensivní jas světla musí býti utlumen. Moderní praxe řešila tento úkol tím, že zvětšovala poměr plochy okenní ku ploše stropu... Během posledních tří desetiletí pozorujeme velké změny, pokud se týče oken průmyslových budov. Kolem r. 1890-1900 typická továrna byla osvětlena dvou i vícedílnými okny, která často zabírala méně než 50 % plochy, jež byla k disposici. Po té byl poměr okenní plochy k volné ploše zdí značně zvětšován, až se stalo zvyklostí, že 80 % volné plochy zdí zabíraly okna... Poslední zdokonalení konstrukcí betonových umožňuje jíti až na hranici stoprocentní...“
Čtěte také: Podrobný srovnávací článek o cementových a železných činkách
Tento vývoj se pochopitelně neobešel bez tendence výsledný výraz architektonizovat, byť jen v mezích přiměřeně účelného řešení. Motiv přiznaného skeletu byl často rafinovaně rozvedený a obohacený o další souvislosti, například „přiznáním“ náběhů stropů, případně záměrně zdůrazněný do té míry, že se stal znakem průmyslového určení objektu nebo estetickou hříčkou.
Oblíbeným motivem bylo i logické vyjádření kontrastu mezi odlehčenou, prosklenou hmotou výrobní haly a plnými zdmi komunikací a zázemí.
Materiály a konstrukční detaily
Beton pokládali meziváleční architekti a stavitelé za extrémně odolný materiál, esteticky i funkčně plnohodnotný povrch. Nezřídka ho proto ponechávali na průčelí i v interiéru výrobních objektů jako pohledový (úspory, omyvatelnost…). Pohledový beton se uplatňoval nejenom ve větších plochách (konstrukce), ale i u detailů, kde je s výhodou využíváno prefabrikace, výroby přesného, levného stavebního prvku ve velkém množství: ostění a rámy oken, betonové mříže, sklobeton, ozdobné hlavice, římsy, kuželky zábradlí, stojany osvětlení apod.
S. Ondřej v článku „Betonová okna“ z roku 1923, s. 73-78, uvádí:
„Betonová okna tohoto systému (pozn.: belgické firmy Cimarmé) byla použita již pro celou řadu rozličných budov továrních, skladišť, remis, hangarů, kanceláří, škol i dělnických příbytků. Velkou výhodou těchto oken jest jejich důkladnost a ohnivzdornost... Tato okna jsou doporučitelna především tam, kde jsou vysazena velkému opotřebování a kde jakýmkoli opravám s ohledem na práci v továrně snažíme se zabrániti (průmyslové stavby, skladiště, nádražní budovy atd.)“
Porovnání průvlaku a překladu
Často dochází k záměně mezi průvlakem a překladem. Následující tabulka objasňuje rozdíly:
| Prvek | Funkce | Použití | Šířka zatížení |
|---|---|---|---|
| Průvlak | Přenáší zatížení z horních konstrukcí do sloupů nebo nosných stěn. | Pod stropy, nad nosnými stěnami, mezi sloupy, pro velká rozpětí a otevřené prostory. | Nese zatížení větší části konstrukce (např. stropu). |
| Překlad | Přenáší zatížení zdiva nad otvorem (okno, dveře). | Nad okny a dveřmi. | Nese zatížení pouze nad otvorem. |
Průvlak může v některých případech plnit funkci překladu, vždy však musí být správně navržen statikem.
Materiály pro průvlaky
Průvlaky se nejčastěji vyrábějí ze železobetonu, oceli nebo dřeva. Volba materiálu závisí na zatížení, rozpětí a typu stavby. Průvlak vždy navrhuje statik na základě výpočtů a projektové dokumentace. Zohledňuje zatížení, rozpětí i způsob uložení.
Železobetonový průvlak v praxi
Pro definici průvlaku pod deskou v softwarových nástrojích se například postupuje tak, že se dvakrát klikne na linii, která průvlak představuje. V možnostech 'Uspořádání žebra' se nastaví 'Povrch plochy +z', aby bylo žebro umístěno pod plochou (osa z příslušné plochy směřuje dolů). Ocelový průřez vyžaduje revizi. Pro vytvoření nového řezu se otevře databáze v oblasti 'Masivní I'. Zde se zadá šířka b jako 300 mm a výška h jako 400 mm pro definování geometrie prutu typu "Žebro". Při hloubce 400 mm a polovině tloušťky plochy 100 mm je převýšení mezi deskami 500 mm. Tyto základní údaje se následně nastaví v záložce "Základní údaje".
Závěr
Téma průmyslového, výrobního objektu poskytovalo platformu, na které bylo možno v nezvyklé míře vyzkoušet provázat vzájemně technické, provozní a estetické řešení, a naplnit tak ideál pokrokové architektury, v tomto případě více než přiléhavé heslo „forma vychází z funkce“. Průmyslová architektura se stala nositelem nové estetiky i koncepčního myšlení a její přísné podmínky, vyvážený poměr funkce - konstrukce - cena - výraz, potenciálním nosným vzorem pro dobové architekty.
Podstatnou roli v prosazování železobetonových konstrukcí v Československu sehrál také tlak zavedených stavebních firem, jako byly Skorkovský, Pražská stav. a bet. spol.; V. Nekvasil, a. s. Praha; Kapsa & Müller, podnikatelství staveb v Praze apod.
tags: #zelezo #betonovy #pruvlak #princip