ČESKÁ KONCEPCE RODINNÝCH DOMŮ S OCELOVOU NOSNOU KONSTRUKCÍ Jiří Ulmann František Devátý Lubomír Rozlívka Marek Kania
a b b c
a) VZÚ NH,a.s. , Vratimovská 689,707 02 Ostrava - Kunčice,ČR b) IOK , Hlavní 18, 738 02 Frýdek – Místek, ČR c) PPS Kania, Olešní 9, 712 00 Ostrava, ČR
Úvod Je to přibližně jeden rok, kdy jsme poměrně obšírně, začali zejména odbornou veřejnost průběžně informovat o probíhajícím mezioborovém výzkumu, orientovaném na problematiku využití oceli v bytovém stavitelství /1,2,3,4,/. Na záměry a některé výsledky tohoto, v našich podmínkách netypického výzkumného programu, chceme znovu upozornit, protože se domníváme, že jak vlastní východiska, tak i jednotlivé dílčí výsledky řešení, a reakce na ně, zasahují více oblastí a je potřebné je posuzovat, jednak jako jednotlivá řešení, dotýkající se té které specializace, jednak jako komplexní řešení problémů, která mají obecný charakter. Za zásadní důvody koordinace a řešení této problematiky Výzkumným a zkušebním ústavem Nové Huti, a.s. lze považovat skutečnost, že jsme hodlali i v tuzemských podmínkách odzkoušet praktiky penetračního marketingu, používané zejména IISI. Jeho podstatou je spolupráce na vývoji nového výrobku, využívajícího ocelové komponenty. Jedná se o řešení strategických záměrů, soustředěných na zvýšení využití oceli ve vybraném odbytovém sektoru, pomocí dlouhodobé spolupráce, zaměřené ne na jednotlivého zákazníka, ale na celý odbytový sektor. Výběr v našem případě nebyl náhodný. Jako výrobci oceli jsme vycházeli z velikosti „odbytiště“, a tím beze sporu stavebnictví je, současně jsme chtěli pomoci řešit tuzemský problém, související s požadavky na dostupné individuální bydlení. Projektanti a výrobci ocelových konstrukcí jistě připustí, že zaměřením na využití ocelových konstrukcí při výstavbě rodinných domů, se snažíme působit v poněkud opomíjené oblasti. Z pohledu architektů a projektantů se jedná o „tuzemské řešení“ aplikace netradičního materiálu, a technologie v bytovém stavitelství, z pohledu uživatelů pak o představení nového výrobku, který má šanci svou kvalitou a cenou konkurovat existujícím výrobkům tuzemské a zahraniční provenience .
Výzkum Z prvního pohledu na problém lze soudit, že je poněkud přehnané nazývat řešení výzkumem. Pravděpodobně je vhodnější, popsat průběh prací jako kompilaci vývoje a optimalizaci využití jednotlivých konstrukčních stavebních materiálů v netradiční skladbě. Na vlastní technická řešení, která jsou pouze zdánlivě jednoduchá, navazují řešení problémů souvisejících více s obecnými otázkami, marketingem, propagací nového výrobku, překonávání tradičních přístupů k novým technologickým postupům, a v neposlední řadě nedůvěře budoucích uživatelů. Postupně jsme došli k závěrům, že řešení dílčích technických problémů s nimiž pochopitelně seznamujeme především odborníky , je v jednotlivých případech daleko jednodušší, než překonávání „tradičních“ názorů širší odborné a zejména laické veřejnosti. S dílčími technickými problémy, je většina přítomných pravděpodobně seznámena. Proto v dalším textu přednášky nebudeme zabíhat do podrobností, ale shrneme, dle našich názorů, pouze základní výsledky našich poznání. Případné dotazy na podrobnosti můžeme odpovědět v diskusi, nebo kdykoliv později osobně. Ocelová nosná konstrukce Je všeobecně známo, zejména z praxe průmyslového stavebnictví , že ocelové konstrukce předčí „parametry“ užitných vlastnosti klasické, z našeho pohledu konkurenční stavební materiály - dřevo, beton, keramické zdící materiály, hliník, plasty…. Vedle tradice jejich používání, musíme připustit, že jejich aplikace je silně podporována lobystickými zájmy, v některých případech dlouhá léta budovanými řetězci pedagogu, projektantů, výrobců , zpracovatelů, prodejců a uživatelů těchto konkurenčních produktů. Marketingoví specialisté tvrdí, že výrobci a zpracovatelé oceli, zatím zřejmě propagaci vlastností ocelových výrobků nevěnují dostatečnou pozornost. Využit ocelové konstrukce jako nosné, v případě experimentální stavby rodinného domu jsme se rozhodli z následujících důvodů. V prvé řadě proto, že jsme chtěli na našem trhu demonstrovat přednosti oceli jako konstrukčního materiálu, nejen mezi odborníky, ale i v širší veřejnosti. Realizátorům staveb jsme připravili možnost nabízet nový výrobek s využitím oceli a novou stavební technologii. Veřejnosti a budoucím uživatelům, chceme ve spolupráci se stavaři, nabídnout dostupné individuelní bydlení. Celkovým řešením a následnými aktivitami pomáháme prezentovat tuzemské výrobce a zpracovatele oceli, projektanty ocelových konstrukcí a stavaře. Při navrhování ocelového nosného skeletu, jsme vycházeli z logických předpokladů, že vzhledem k velikosti rodinných domů, zřejmě není potřebné využívat za tepla válcovaných profilů. Pokusili jsme se vyhnout i „západním“ koncepcím, využívajícím tenkostěnných profilů, vyráběných tvarováním, ze za studena válcovaných pozinkovaných pásů. Tato cesta se nám jeví jako pouhá „kopie“dřevostaveb, sestavovaných z rámových a laťových konstrukcí. Má evidentní nevýhody související s potřebnou „hustotou“ jednotlivých subtilních profilů v celkové konstrukci / tloušťky stěn 0,7 až 1,5 mm/, a problémy koroze nechráněných hran.
Návrhy nosné ocelové konstrukce experimentálního rodinného domu, i dále projekčně zpracovaných variant, vycházely ze zkušeností s projektováním, realizací a užíváním staveb tohoto typu v zahraničí, přičemž jsme zejména využili materiálů a poznatků z prací Komise pro využití oceli v bytovém stavebnictví na jejíž činnosti v rámci IISI máme možnost se podílet Ocelová nosná konstrukce je navržena ze za studena tvarovaných profilů vyráběných z pásů válcovaných za tepla. Ty jsou užity jak na nosnou konstrukci celé stavby, tak i na střešní konstrukci . Analýzy totiž ukazují na perspektivy tohoto hutního produktu, který díky technologiím minihutí, svými tloušťkami, užitnými vlastnostmi a cenami , konkuruje za studena válcovaným plechům. Je pochopitelné, že Nová Huť má zájem pro tento sortiment zajistit perspektivní odbyt. Na tomto místě je třeba poznamenat, že komise IISI , koordinující vývoj oceli pro využití v bytové výstavbě, zatím pracuje v intencích „západní“ koncepce, a o výzkumu využitelnosti za tepla válcovaných pásů pouze uvažuje. Stavební řešení Na projekční práce související s návrhy ocelové nosné konstrukce, navazovala projekce a architektonické návrhy stavebního řešení objektu. Připomínáme, že jako předváděcí stavbu jsme zvolili nejmenší variantu rodinného domu, který má velikost běžného bytu 3+1 . Ocelová nosná konstrukce dovoluje, pro stavební řešení, volit v podstatě libovolný materiál pro opláštění budovy. V našem případě, jsme pro obvod domu volili nenosné sendvičové zdivo typu Ytong, kombinované tepelnou izolací. Výsledkem je rodinný dům, který svým vzhledem odpovídá „tradicím“ klasických staveb, a pravděpodobně i požadavkům potenciálních uživatelů. Plášť budovy svými tepelnými vlastnostmi předčí současně platné požadavky na tento parametr. Volná vnitřní dispozice dovoluje libovolné vnitřní uspořádání a použití lehkých nenosných příček, které je možné v průběhu užívání poměrně snadno rekonstruovat. Za významné je možné považovat porovnání celkové hmotnosti experimentální stavby, s hmotnosti staveb stejné velikosti, realizovaných klasickými technologiemi. Experimentální stavba má hmotnost 14 t, hmotnost stejné stavby vyzděné z běžně užívaného, poměrně moderního materiálu porotherm, by byla 41 t. Realizace prototypu Vlastní realizace „prototypové“ stavby proběhla v podstatě bez vážnějších problémů. Kolektiv řešitelů se pochopitelně celému průběhu stavby věnoval, a ovlivňoval její průběh Relativně delší doba, souvisela s faktem, že se jednalo o experiment, a vlastní objekt má některá nadstandartní vybavení / paraelní elektrické a plynové vytápění, přídavný sluneční kolektor, podlahové vytápění, automatické ovládání spotřebičů, zabezpečovací zařízení/ Některé systémy můžeme během provozu ověřovat, zájemcům mohou být nabízeny. Výsledky návrhových prací, a vlastní stavbu předváděcího domu, lze zhodnotit následujícím shrnutím:
-
hmotnost ocelové nosné konstrukce je 2,9 t hmotnost celé stavby činí pouhých 14 t nízká hmotnost stavby, dovoluje zaměnit tradiční základy subtilní a relativně levnou základovou deskou montáž dílensky vyrobené ocelové konstrukce na základovou desku, lze pomocí hmoždinek a šroubových spojů, provést během 1 dne, bez jakékoliv mechanizace. Max. hmotnost jednotlivých prvků je 60kg během 3-4 dnů lze konstrukci úplně zastřešit, další práce probíhají „pod střechou“ volba technologie „suchého zdiva“ umožňuje prodloužit stavební sezónu celou stavbu „na klíč“, lze realizovat do 8 týdnů
Uvedené závěry se jeví jako velmi strohé, pro zodpovědné realizátory však mají zcela jasnou vypovídací schopnost. Svědčí o faktu, že provedení stavby je, ve srovnání s běžně používanými technologiemi, materiálově i časově značně úsporné. Tato skutečnost se pochopitelně musí projevit i na její ceně. Následné projektové práce. Zpřístupněním předváděcího rodinného domu veřejnosti, informacemi v denním tisku a zařazením do Katalogu rodinných domů na českém trhu 2000, došlo k rozšíření informací o této stavbě, aplikované technologii, a její ceně. Na základě ohlasů a připomínek, bylo rozhodnuto, využít výsledků pro zpracování typové projektové dokumentace, a rozšířit „sortiment“ o stavbu s větší plochou a využitelným podkrovím. Realizace staveb, konstrukcemi
rozšíření
technologie
staveb
s ocelovými
nosnými
V současné době nabízíme, jak stavebním firmám, tak individuálním zájemcům, realizační výkresovou dokumentaci tří domů s ocelovými nosnými konstrukcemi označené jako rodinné domy Nová Huť typy O.K.- 01 až O.K.- 03. Zájem o stavby s ocelovou nosnou konstrukcí, se projevil jako stovky dotazů na podrobnosti konstrukce, technologie a podmínky realizace. Je dostatek důvodů vytvořit podmínky, které by umožňovaly rozšiřovat realizace staveb, a uspokojovat požadavky investorů na dostupné individuální bydlení. Kontaktujeme výrobce ocelových konstrukcí a stavební firmy, které seznamujeme s výhodami navržených staveb, technologie a v neposlední řadě i jejich cenou. V počátcích tohoto roku bylo zahájeno několik staveb popisovanou technologií. Kolektiv řešitelů byl vyzván ke zpracování návrhů ocelových nosných konstrukcí, a technologií staveb, nabízených k realizaci architektonickou kanceláří, která má v nabídce přibližně 40 projektů rodinných domů, zatím nabízených v cenových relacích odpovídajících klasickým technologiím. Pro potřeby stavebních úřadů a orgánů státní správy , připravujeme architektonické návrhy soustředěné zástavby, použitelné pro realizace individuálního nájemního bydlení.
Závěr. Závěrečné hodnocení výzkumného úkolu ukázalo, že je reálné řešit strategické problémy odbytu ocelových výrobků, stejnými přístupy, jaké jsou aplikovány ocelářskými společnostmi ve světě. Konkrétní „nový výrobek“, prototyp rodinného domu s ocelovou nosnou konstrukcí, má charakter „české koncepce“, a na rozdíl od importovaných montovaných staveb, zřejmě alespoň zaujal.Celá filozofie využití oceli v bytovém stavebnictví, je dlouhodobější záležitostí. Jako výrobci ocelových komponentů pro stavebnictví, se touto problematikou budeme zřejmě i v následujících létech zabývat. Věříme, že výsledky naší dosavadní práce, jsou dostatečné pro to, abychom se úspěšně účastnili připravované spolupráce, zahrnuté do 5. rámcového programu výzkumu a techn. rozvoje EU, zaměřené na problematiku bytových staveb s ocelovou nosnou konstrukcí, k níž jsme byli Stavební fakultou VUT v Brně vyzváni.
Literatura /1/ ULMANN, J., DEVÁTÝ, F.,ROZLÍVKA, L., KANIA, M. Přínos mezioborové spolupráce VZÚ NH,a.s.,k řešení problematiky vyššího využití oceli v bytové výstavbě. Sborník přednášek METAL 1999, díl II.str. 27-35 /2/ ULMANN, J., DEVÁTÝ, F.,ROZLÍVKA, L., KANIA, M. Contribution of interdisciplinary collaboration of the research institute VZÚ NH,a.s. to solution of problems related with higer use of steel in housing construdtions, Proceedings of the Conference Eurosteel , ČVUT Praha 1999 str.351-354., CD Conference Proceedings /3/ ULMANN, J., DEVÁTÝ, F.,ROZLÍVKA, L., KANIA, M. Rodinný domek s ocelovou nosnou konstrukcí – demonstrační stavba NH,a.s., Sborník 1. Ostravské konference ocelových konstrukcí, Ostrava 1999, str.33-36 /4/ ULMANN, J., DEVÁTÝ, F.,ROZLÍVKA, L., KANIA, M., Ocel ve výstavbě rodinných domků, 1/2000, str.18
