KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB KOMPLEXNÍ PŘEHLED

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební

KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

Prof. Ing. Petr Hájek, CSc. a kolektiv

Praha 2011

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Skripta jsou určena pro výuku předmětu Konstrukce pozemních staveb – komplexní přehled na Fakultě stavební ČVUT v Praze. Obsahují základní přehled problematiky navrhování konstrukcí pozemních staveb se zaměřením na funkční požadavky, principy řešení a konstrukční alternativy jednotlivých konstrukčních subsystémů budov.

Kolektiv autorů: Hájek Petr, Prof. Ing., CSc. – vedoucí autorského kolektivu Fiala Ctislav, Ing., Ph.D. Hájek Václav, Ing. arch.

Za jazykovou a věcnou správnost obsahu díla odpovídají autoři. Text neprošel jazykovou ani redakční úpravou. Publikace je určena pouze pro interní potřebu výuky studentů na FSv ČVUT v Praze. Její používání jako celku nebo i jednotlivých částí pro jiné účely bez předchozího písemného souhlasu autorů není možné.

©

Petr Hájek, Ctislav Fiala, Václav Hájek, 2011

PŘEDMLUVA Skripta jsou určena pro studenty magisterského oboru Inteligentní budovy, kteří absolvovali bakalářské studium na fakultě jiného technického zaměření než je stavebnictví. Cílem je v ucelené formě podat informace o základních principech a způsobech navrhování konstrukcí budov. Znalost principů i technických řešení je nutnou podmínkou pro efektivní aplikaci inteligentních systémů za účelem dosažení maximální kvality provozu budov a současně snížení environmentálních dopadů při dosažení ekonomicky dostupných řešení. Navrhování konstrukcí pozemních staveb je velmi komplexní činnost syntetizující řadu oborů a specializací. Jde o interaktivní souhru umění a vědy, která je založena na zkušenostech, znalostech a umění projektanta. Základním principem navrhování musí být cílená snaha o dosažení optimálního řešení konstrukce. Cílem navrhování je vytvoření kvalitního prostředí (objektu) pro požadovaný účel po stránce provozní a architektonické, splňujícího požadavky z hlediska vnitřního prostředí i požadavky ve vazbě na okolí objektu. Jedním z rozhodujících kritérií je ekonomie výstavby zahrnující v sobě i otázku předpokládané životnosti stavby. Z uvedeného vyplývá interdisciplinární charakter problematiky navrhování objektů pozemních staveb a potřeba zvládnutí řady teoretických principů v oblasti vlastní techniky navrhování, ale především v oblasti fyzikálního chování materiálů a konstrukcí v různých specifických konstrukčních situacích. Zároveň je však třeba se seznámit se zkušenostmi s již realizovanými konstrukcemi, které mohou na jedné straně ukázat pozitivní postupy řešení (často dlouhodobě ověřené), ale i varovat vzhledem ke vzniklým nedostatkům a poruchám. Vývoj požadavků na výstavbu budov v průběhu uplynulých dvou desetiletí vedl k zásadním změnám v používaných materiálech, konstrukčních řešeních i technologiích výstavby. Rozhodujícími aspekty je výrazná snaha o snižování energetické náročnosti budov, snižování environmentálních dopadů spojených s emisemi CO2 a SO2, snižování množství nerecyklovatelných odpadů a současně zvyšování kvality vnitřního i vnějšího prostředí budov. Právě aplikace inteligentních systémů v budovách je jednou z velmi perspektivních cest k zajištění udržitelné výstavby budov.

Praha, září 2011

autoři

OBSAH 1.

ÚVOD DO PROBLEMATIKY KONSTRUKCÍ POZEMNÍCH STAVEB ............. 6

1.1 1.2 1.3

Funkční třídění pozemních staveb ............................................................................................... 6 Materiálové a technologické třídění ............................................................................................. 6 Stavebně konstrukční třídění ...................................................................................................... 11

2.

KONCEPCE NAVRHOVÁNÍ KONSTRUKCÍ POZEMNÍCH STAVEB ............. 14

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5

Vývoj konstrukcí pozemních staveb .......................................................................................... 14 Požadavky na pozemní stavby ................................................................................................... 16 Konstrukční materiály ................................................................................................................ 18 Konstrukční systém a jeho funkce ............................................................................................. 24 Principy materiálového a technologického řešení staveb .......................................................... 27

3.

KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY POZEMNÍCH STAVEB .......................................... 31

3.1 3.2 3.3 3.4

Konstrukční systém .................................................................................................................... 31 Konstrukční systémy jedno a vícepodlažních budov ................................................................. 31 Konstrukční systémy halových budov ....................................................................................... 45 Prostorová prefabrikace ............................................................................................................. 48

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE ............................................................................................ 50

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

Požadavky na svislé konstrukce ................................................................................................. 50 Konstrukční a technologické řešení nosných stěn a sloupů ....................................................... 52 Otvory v nosných stěnách .......................................................................................................... 64 Obvodové pláště ......................................................................................................................... 68 Vnitřní dělicí konstrukce ............................................................................................................ 72

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE ......................................................................................... 80

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9

Požadavky na stropní konstrukce ............................................................................................... 80 Principy konstrukčního řešení stropů ......................................................................................... 82 Klenby ........................................................................................................................................ 83 Dřevěné stropy ........................................................................................................................... 87 Železobetonové stropy ............................................................................................................... 93 Železobetonové vložkové stropy .............................................................................................. 103 Sklobetonové stropy ................................................................................................................. 105 Ocelové a ocelobetonové stropy .............................................................................................. 107 Podlahy a podhledy .................................................................................................................. 113

6.

PŘEDSAZENÉ KONSTRUKCE .............................................................................. 122

6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8

Požadavky na předsazené konstrukce ..................................................................................... 122 Principy konstrukčního řešení předsazených konstrukcí ......................................................... 124 Balkony .................................................................................................................................... 129 Lodžie ...................................................................................................................................... 130 Pavlače ..................................................................................................................................... 131 Arkýře ...................................................................................................................................... 131 Římsy ....................................................................................................................................... 132 Markýzy a sluneční clony ........................................................................................................ 133

7.

SCHODIŠTĚ A ŠIKMÉ RAMPY ............................................................................ 134

7.1 7.2 7.3

Základní terminologie a třídění schodišť ................................................................................. 134 Funkční (provozní) a technické požadavky na schodiště ......................................................... 138 Konstrukční typy schodišť ....................................................................................................... 145 4

7.4

Šikmé rampy ............................................................................................................................ 152

8.

STŘEŠNÍ KONSTRUKCE ....................................................................................... 154

8.1 8.2 8.3 8.4 8.5

Třídění střešních konstrukcí ..................................................................................................... 154 Nosné konstrukce zastřešení .................................................................................................... 155 Sklonité střechy ........................................................................................................................ 156 Šikmé střešní pláště .................................................................................................................. 163 Ploché střešní pláště ................................................................................................................. 168

9.

ZAKLÁDÁNÍ STAVEB ............................................................................................ 172

9.1 9.2

Plošné základy .......................................................................................................................... 172 Hlubinné základy ..................................................................................................................... 177

10. LITERATURA A PODKLADY ............................................................................... 180

5

1.

ÚVOD DO PROBLEMATIKY KONSTRUKCÍ POZEMNÍCH STAVEB

1.


Stavebnictví se dělí na čtyři základní obory: a) pozemní stavby (stavby pro bydlení, občanské stavby, stavby pro průmysl, energetiku a zemědělství), b) dopravní stavby a podzemní stavby (silnice, mosty, tunely, železnice), c) vodohospodářské stavby (přehrady, meliorace, úpravy vodních toků) a d) speciální stavby (stožáry, podzemní kolektory aj.).

1.1

FUNKČNÍ TŘÍDĚNÍ POZEMNÍCH STAVEB

Z hlediska funkce se pozemní stavby dělí do následujících skupin a podskupin: - stavby pro bydlení - bytové a rodinné domy, chaty, rekreační domky aj. - občanské stavby - stavby pro zdravotnictví a sociální péči, školské stavby, sportovní stavby, stavby pro vědu, kulturu a osvětu, stavby pro služby a obchod, stavby pro dočasné ubytování, budovy pro dopravu a spoje a administrativní budovy. - průmyslové stavby - výrobní objekty, skladovací objekty, budovy pro energetiku aj. - zemědělské stavby - stavby pro živočišnou a rostlinnou výrobu.

1.2

MATERIÁLOVÉ A TECHNOLOGICKÉ TŘÍDĚNÍ

Z materiálového hlediska dělíme nosné konstrukce pozemních staveb na pět základních skupin: - dřevěné konstrukce - konstrukce z kamene - konstrukce z keramických materiálů - betonové konstrukce - kovové konstrukce. Kompletační konstrukce mohou být z hlediska základního materiálu zařazeny ještě do dalších skupin: - konstrukce a materiály na bázi skla - konstrukce a materiály na bázi plastů - konstrukce a materiály na bázi textilií, pryže, atd. Kromě vyjmenovaných skupin existují i konstrukce na bázi v našich podmínkách netradičních nebo historických materiálů jako je rákos, sláma, bambus, led, papyrusové listy, hlína, textilie, kůže apod. Z technologického hlediska dělíme konstrukce na tři základní skupiny: - zděné konstrukce: konstrukce z kusových staviv nebo dílců menších rozměrů vyzděné na maltu nebo jinou spojovací tenkovrstvou hmotu, Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

6

1.

ÚVOD DO PROBLEMATIKY KONSTRUKCÍ POZEMNÍCH STAVEB - monolitické konstrukce: konstrukce vzniká přímo na stavbě a to zatuhnutím materiálu v připravené formě a tvoří jednolitý (monolitický) celek; nejčastějším případem je betonová monolitická konstrukce vzniklá zatuhnutím betonové směsi v bednění, - prefabrikované konstrukce: konstrukce složené z předem vyrobených stavebních dílců (prefabrikátů), které jsou vzájemně spojené (smontované) ve stycích.

Většina konstrukcí a konstrukčních systémů v pozemních stavbách je založena na kombinaci uvedených skupin materiálového a technologického třídění. Při popisu a zatřídění konstrukčního systému se nejčastěji vychází z materiálu konstrukce hlavních nosných prvků a technologie jejich zpracování na stavbě (např. železobetonová prefabrikovaná konstrukce; vyztužené zdivo z betonových dutinových tvárnic apod.). 1.2.1

Dřevěné konstrukce

Výhody: - přírodní materiál vhodný z hlediska ekologického stavění, - estetická kvalita povrchu využitelná i v interiérech staveb, - snadná zpracovatelnost a montáž konstrukce, jednoduché styky, možnost lepení prvků, - snadná demontáž a recyklace materiálu, - dobré statické vlastnosti ve vztahu k malé hmotnosti prvků,

historické stavby

- malá objemová hmotnost, snadná doprava a manipulace, - velká variabilita použití, - dobré tepelně technické vlastnosti, - snadná dostupnost (v určitém čase a místě). Nevýhody: dřevěná konstrukce haly

- malý modul pružnosti - značná deformabilita, - omezená únosnost - nevhodné pro velká zatížení, - hořlavost dřeva, omezení podlažnosti z požárních důvodů, potřeba protipožární ochrany, - nasákavost, degradace dřeva v důsledku zvýšené vlhkosti, - degradace dřeva stářím a v důsledku napadení biologickými a živočišnými škůdci. Použití:

krov

- historické stavby, lidové stavby, - v závislosti na dostupnosti suroviny: v některých částech světa značně rozšířeny,

dřevěné

stavby

- u nás: dřevěné konstrukce hal, sbíjené konstrukce zastřešení, dřevěný trámový strop Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

7

1.

ÚVOD DO PROBLEMATIKY KONSTRUKCÍ POZEMNÍCH STAVEB krovy, chaty, rodinné domy, dřevěné stropy, okna, dveře apod.

1.2.2

Konstrukce z kamene

Výhody: - přírodní materiál v určitých oblastech snadno dostupný, - estetická kvalita, - velká pevnost v tlaku, - velká životnost a trvanlivost, - velká tepelná jímavost materiálu (akumulace), - nehořlavost materiálu, - možnost recyklace materiálu.

historické stavby

Nevýhody: - vysoká cena opracovaného kamene, - vhodné pouze pro tlačené konstrukce, - velká objemová hmotnost, velké dopravní náklady, - malý tepelný odpor, - velká pracnost,

historické stavby

- omezení výstavby v zimním období. Použití: - historické stavby, lidové stavby, - dříve: klenby, kamenné stěny, opěrné stěny, schodiště, - nyní: kamenné obklady a dlažby u reprezentativních budov. 1.2.3

Konstrukce z keramických materiálů

Výhody: - materiál na bázi přírodních surovin, - keramické stavební prvky jsou menších rozměrů; z toho vyplývá větší variabilita návrhu konstrukce, - jednoduchá výstavba, snadná zpracovatelnost, menší nároky na těžkou stavební mechanizaci, - variabilita povrchových úprav, snadné omítání, - menší objemová hmotnost než u betonu a kamene, - menší dopravní a manipulační nároky,

cihelné stavby, cihelné klenby

Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

8

1.


- dobré tepelně technické vlastnosti: větší tepelný odpor v závislosti na vylehčení keramiky dutinami, - nehořlavost, velká odolnost proti ohni, - dobrá únosnost v tlaku, - malá teplotní roztažnost a z toho vyplývající větší velikost dilatačních úseků Nevýhody: - velká pracnost zděných konstrukcí, - malá únosnost zdiva a vlastních keramických prvků v tahu, - menší únosnost v tlaku - omezení výšky staveb,

zdivo z dutinových cihelných tvárnic

- omezení výstavby v zimním období. Použití: - historické stavby; do pol. 20. st. nejběžnější stavební materiál, - nosné zdivo nižších objektů, - nenosné svislé konstrukce (příčky, obvodové pláště apod.), - keramické tvarovky jako výplně železobetonových žebrových a kazetových stropů, - keramické obklady a dlažby. 1.2.4

Betonové konstrukce

Výhody: - materiál, jehož vlastnosti lze předem navrhnout vhodnou volbou poměru a kvality jednotlivých složek, - možnost téměř libovolného tvarování konstrukcí, vysoká variabilita návrhu,

monolitické železobetonové konstrukce

- velká pevnost v tlaku, - možnost vyztužování betonu ocelí - železobeton, - možnost předpínání betonu - předpjatý železobeton, - železobeton: velká pevnost v ohybu i tahu, - nehořlavost, velká protipožární odolnost, - možnost realizace ve vlhkém prostředí event. přímo ve vodě,

prefabrikované betonové a železobetonové dílce

- velká životnost a trvanlivost materiálu,


9

1.


- velká tepelná jímavost materiálu (akumulace), - monolitické konstrukce: možnost variabilního konstrukce přímo na stavbě, nižší dopravní náklady,

tvarování

- prefabrikované konstrukce: rychlá výstavba, možnost montáže i v zimním období, menší staveništní pracnost. Nevýhody:

prostorová prefabrikace

- minimální tepelný odpor - nutnost tepelné izolace obvodových konstrukcí z betonu; nebezpečí vzniku tepelných mostů, - reologické změny betonu - smršťování a dotvarování betonu, - monolitické konstrukce: velká staveništní pracnost - pracné a nákladné bednění, omezení výstavby v zimním období, - prefabrikované konstrukce: velké dopravní náklady, potřeba těžké mechanizace pro dopravu i na staveništi, - degradace povrchových vrstev betonu v důsledku karbonatace, koroze výztuže, - technicky i a recyklace,

ekonomicky

náročná

demontáž,

demolice

prefabrikované konstrukční systémy

Použití: - od počátku 20. století, v stavebním materiálem,

současné

době

nejrozšířenějším

- monolitické konstrukce, prefabrikované konstrukce, spřažené prefa-monolitické konstrukce,

spřažené prefa-monolitické kce

- výškové stavby. 1.2.5

Kovové konstrukce

Výhody: - rychlá montáž nevyžadující technologické přestávky, - montáž lze realizovat v zimě i v nepříznivém počasí, - prvky konstrukce jsou předem vyrobeny s velkou přesností, - menší staveništní pracnost, menší dopravní náklady, - nehořlavý materiál, - snadná a rychlá demontáž konstrukce, snadná recyklace, - relativně malá vlastní tíha konstrukčních prvků vzhledem k jejich únosnosti,

ocelová skeletová konstrukce


10

1.


- ocelové konstrukce: velká únosnost oceli v tahu, tlaku a ohybu při relativně malých průřezech prvků, možnost realizace velkých rozponů stropů, zastřešení a konstrukcí velkých výšek, - litinové konstrukce: velká únosnost v tlaku, litina nekoroduje, - možnost výhodné kombinace ocelových prvků s betonem (spřažené stropy ocelobetonové apod.). Nevýhody: - při vysokých teplotách ztráta pevnosti - nutnost protipožární ochrany,

ocelová konstrukce haly

- ocel: koroduje - nutnost ochrany a údržby, - náročnost na přesnost návrhu i realizace, - v některých případech doprava rozměrných prvků. Použití: - ocel: nosné konstrukce o velkých rozponech, zatíženích a výškách, ocelové skelety, ocelové vazníky, ocelové příhradové desky, tažené konstrukce zastřešení, ocelové stropy aj.), - litina: 2. pol. 19. století, v současnosti se používá méně často, - ostatní kovy: hliníkové konstrukce lehkých obvodových plášťů a oken, oplechování z pozinkovaného plechu, mědi apod.,

spřažený ocelobetonový strop

- tažené konstrukce zastřešení o rozponech větších než 200 m. 1.2.6

Materiálově a technologicky kombinované konstrukce

Při návrhu konstrukčního systému je snaha o optimální využití vlastností konstrukčních materiálů. Proto se využívá kombinace různých konstrukčních materiálů a prvků. Typickým příkladem je využití vysoké únosnosti oceli v tahu a betonu v tlaku. Běžný železobetonový průřez vychází z uvedeného principu - ocelová výztuž přenáší tah na tažené straně ohýbaného průřezu a beton přenáší tlak na tlačené straně. Ze stejného principu vychází i spřažená ocelobetonová stropní konstrukce, kde ocelový nosník a trapézový ocelový plech na spodní straně přenášejí tah a nabetonovaná deska přenáší tlak. Stejně se využívá kombinace dřevěných prvků a ocelových táhel u vazníků, kombinace zdiva s ocelovou výztuží apod.

1.3

STAVEBNĚ KONSTRUKČNÍ TŘÍDĚNÍ

Z hlediska stavebně konstrukčního lze objekty pozemních staveb rozdělit do čtyř základních skupin: - jedno a vícepodlažní konstrukce: konstrukční systém je charakterizován především svislými nosnými konstrukcemi a jejich uspořádáním v souvislosti se zajištěním prostorové tuhosti, (sloupový systém, stěnový systém, kombinovaný systém apod.), Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

11

1.


- halové a velkorozponové konstrukce: konstrukční systém je charakterizován především vodorovnými konstrukcemi zastřešení, eventuálně zastropení na velký rozpon (tažené konstrukce, tlačené konstrukce, ohýbané konstrukce apod.), - výškové konstrukce: konstrukční systém je vzhledem k velkému počtu podlaží charakterizován především způsobem zajištění prostorové tuhosti a stability; výška konstrukce vyžaduje některá speciální konstrukční řešení z hlediska statického, provozního, bezpečnostního, požárního, rozvodů TZB a technologie provedení, - speciální konstrukce: např. superkonstrukce (dvoustupňový nosný systém skládající se z primárního nosného systému podporujícího sekundární nosný systém). Konstrukční systémy objektů pozemních staveb lze rozdělit na jednotlivé subsystémy podle jejich primární funkce: a) Nosné konstrukce: - základové konstrukce (a) - svislé nosné konstrukce (b) - stropní konstrukce (c) - schodiště (d) - nosné konstrukce zastřešení (e)


12

1.


b) Kompletační konstrukce - obalové a dělicí (primárně nenosné konstrukce): - obvodové pláště (f) - střešní pláště (g) - příčky (h) - podlahy (i) - podhledy (j) - výplně otvorů (k) - doplňky: povrchové úpravy, zábradlí (l) aj. c) Konstrukce technického zařízení budovy: elektroinstalace, sanitární instalace (vodovod, kanalizace), rozvod plynu, vytápění, vzduchotechnika aj. d) Konstrukce funkčního a technologického vybavení: interiérové a exteriérové vybavení.


13

2.

KONCEPCE NAVRHOVÁNÍ KONSTRUKCÍ POZEMNÍCH STAVEB

2.


2.1

VÝVOJ KONSTRUKCÍ POZEMNÍCH STAVEB

2.1.1

Vývoj stavění

Vývoj konstrukcí a technologií pro výstavbu je součástí společenského vývoje lidstva a je tedy bezprostředně ovlivněn jejich úrovní v daném období. Vývoj stavění zůstává co do technologické stránky opožděn za rozvojem ostatního průmyslu. Stále převládá značný rozsah manuální málo produktivní práce, stále se využívá značné množství hmotného materiálu, stále je pro stavby pozemního stavitelství charakteristický nesoulad mezi fyzickou a morální životností jednotlivých konstrukcí. Jednou z cest jak tento nesoulad odstranit je větší míra uplatňování nových progresivních technologií průmyslové výroby stavebních prvků i nových technologií výstavby objektů. Až do začátku 20. stol. dominovala tradiční hmotná materiálová základna (stavby zděné z kamene a cihel aj.) a výstavba ze dřeva. Realizace lehčích ocelových staveb v 19. století byly ojedinělé. Rozhodujícím mezníkem vývoje byl vynález železobetonu a jeho používání od konce 19. stol. Železobeton se postupně stal nejrozšířenějším stavebním materiálem. Již v počátcích používání železobetonu se objevují pokusy s výrobou prefabrikovaných domů. V roce 1901 byl ve Velké Británii patentován betonový panelový systém a v roce 1904 byl z tohoto systému realizován obytný dům v Liverpoolu. Teprve s rozvojem nového architektonického myšlení v první polovině 20. stol. (Le Corbusier, W. Gropius a Mies van der Rohe, F. L. Wright aj.) se začaly uplatňovat nové materiály a konstrukce, odlehčování staveb a orientace na průmyslovou výrobu dílců a staveb. Používá se více oceli, skla, později lehkých slitin kovů a plastů. Myšlenky zprůmyslnění stavebnictví se v pozemních stavbách začaly výrazněji uplatňovat od 50-tých let. Jedním z důvodů byl i poválečný stav v Evropě vyžadující rychlou výstavbu velkého množství bytů. Byla snaha o komplexní zprůmyslnění výstavby bytových objektů a nedostatečně rozvinutá lehká materiálově technická základna vedly k orientaci především na nosné konstrukce na silikátové bázi. Nastal rozvoj železobetonových prefabrikovaných panelových a sloupových systémů. Technické problémy v realizovaných panelových stavbách, vysoké náklady na dopravu hmotných prefabrikátů z výroben na stavbu a poznání, že značná míra uniformity spojená s tehdejším pojetím průmyslové výroby staveb má hlubší dopad na sociální strukturu sídlišť vedly po 70-tých letech ve většině vyspělých států k určitému odklonu od tohoto způsobu výstavby. Vývoj se naopak soustředil na důslednější uplatňování prefabrikace kompletačních konstrukcí (okna, dveře, příčky, podhledy, střešní pláště, obvodové pláště aj.) a systémů technického a technologického vybavení. S tím byla spojena snaha o maximální omezení mokrých procesů a důslednější uplatnění montážní technologie. Vývoj nosných konstrukcí se zaměřil na vyšší míru zprůmyslnění zděných konstrukcí a technologií monolitických železobetonových staveb (prefabrikované výztuže, systémová bednění) zrychlující výstavbu a snižující staveništní pracnost. Poslední období je ve znamení většího uplatňování kombinovaných prefa-monolitických technologií ale i nových otevřených prefabrikovaných systémů. Zároveň se více uplatňují ocelové a spřažené ocelobetonové konstrukce. V současnosti konstruování pozemních staveb vychází ze dvou základních materiálově technických základen: Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 14

2.


- silikátová materiálově technická základna - hmotné materiály (silikátové materiály - cihly, beton), tradiční technologie výstavby (zdění, monolitické konstrukce), ale i prefabrikace z železobetonových prvků, - lehká materiálově technická základna - lehké materiály a konstrukce (ocel, lehké slitiny kovů, sklo, plasty), převládá průmyslová výroba dílů a montážní technologie výstavby. Nosné konstrukce: V oblasti nosných konstrukcí vícepodlažních objektů stále převládá silikátová materiálově technická základna. U nízkých objektů (jedno a dvoupodlažních) převládá v některých oblastech (USA, Kanada, Skandinávie aj.) používání nosných konstrukcí na bázi dřeva. Pro vícepodlažní objekty dominuje použití železobetonu v kombinaci se zdivem u nižších objektů. Poslední období je ve znamení většího uplatnění kombinovaných prefa-monolitických technologií využívajících výhod prefabrikovaných konstrukcí ve formě lehkých prefabrikátů (pracnost spojená s vyztužováním přenesená do výroben, není potřeba bednění aj.) a výhod monolitických konstrukcí (menší dopravní náklady, větší variabilita návrhu). Zároveň je větší uplatnění ocelových a spřažených ocelobetonových konstrukcí. Rozvoj novodobých systémů pro bytovou výstavbu na bázi dřeva souvisí s orientací na energeticky efektivní výstavbu i na větší míru využívání obnovitelných zdrojů surovin. Kompletační konstrukce, technické, funkční a technologické vybavení: V posledním období jasně převládá orientace na uplatnění lehkých materiálů a konstrukcí, maximálně kompletizovaných ve výrobně a montovaných na stavbě (lehké kostrové příčky, sádrokartonové obklady podhledů a stěn, montované skladby podlah aj.). V této oblasti průmyslová výroba umožnila podstatné zkrácení realizace a vzhledem k rostoucí ceně pracovní síly ve vyspělých státech i snížení nákladů. Vzhledem k lehkému charakteru konstrukcí není jejich cena podstatně zatížena dopravními náklady a tak lze jejich výrobu koncentrovat do velkých výroben a využít tak všech výhod hromadné průmyslové výroby. Od konce 70-tých let se objevují i stavby, jejichž princip je založen na dokonalém zvládnutí konstrukce a detailu vycházejícím z jejich konstrukčního působení. Využívá se vysoce účinných materiálů (ocelí, plast, skla, izolací) a detailů navržených tak, aby v maximální míře efektivně splňovaly požadavky na konstrukci. Vlastní výstavba má charakter montáže z prefabrikovaných prvků s vysokou mírou kompletizace. Často návrhy detailů vycházejí ze strojařských principů. Z architektonického hlediska jsou stavby tohoto typu označovány jako High Tech (angl. vysoce technické). Uvedený přístup je v podstatě velmi blízký principům maximálního zprůmyslnění staveb. Zásadní rozdíl je v tom, že klasický princip zprůmyslnění vychází z požadavku snížení nákladů na konstrukci prostřednictvím průmyslové výroby. Stavby typu High Tech jsou naopak velmi nákladné v důsledku použití drahých vysoce účinných materiálů a technologií. Z hlediska vývoje technologií i techniky návrhu má však přístup High Tech obrovský význam a pomáhá razit cestu k alternativě průmyslové výroby staveb s minimalizovanými materiálovými vstupy a možností snadné recyklace. Průmyslová výroba stavebních prvků i celých staveb byla, je a bude nedílnou součástí stavebnictví. V různých obdobích byla míra zprůmyslnění stavebnictví na různých kvalitativních úrovních odpovídajících materiálově technické základně. Postupně se však míra zprůmyslnění ve stavebnictví zvyšuje a do budoucna bude dále zvyšovat. 2.1.2

Tendence a směry vývoje v pozemních stavbách

Živelný rozvoj techniky v uplynulých dvou stoletích byl spojen se značným čerpáním neobnovitelných surovinových zdrojů, s nárůstem množství škodlivých emisí (CO2, SO2, NOx apod.) a s narůstajícím množstvím odpadů. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

15

2.


Je zřejmé, že zdroje pro existenci na Zemi jsou v souvislosti s rychle narůstajícím počtem obyvatel a s jejich zvyšujícími se nároky omezené. Limitovaná je schopnost regenerace obnovitelných zdrojů, neobnovitelné zdroje jsou nenávratně vyčerpatelné. Je třeba hledat cesty jak zajistit při minimalizaci negativních dopadů na životní prostředí dostatečné množství zdrojů pro kvalitní existenci lidí při zvyšujících se nárocích na její standard a při současném rychle se zvyšujícím počtu obyvatel na Zemi. Vývoj stavění bude v nejbližší době ovlivněn především faktory vyplývajícími z obecných požadavků trvale udržitelného rozvoje: 

snižování celkové energetické náročnosti budov: omezení energetických zdrojů a zvyšování cen energie v celosvětovém měřítku vyvolává tlak na snižování spotřeby energie a to nejenom z hlediska provozu objektů (vytápění, klimatizace, teplá voda aj.), ale i z hlediska spotřeby energie na realizaci stavby, údržbu stavby, demolici stavby a recyklaci materiálů,



snižování materiálové náročnosti staveb: omezené surovinové zdroje a nekontrolovaný nárůst odpadů zvyšují požadavky na snížení spotřeby konstrukčních materiálů a větší využívání materiálů z recyklovaných surovin,



ochrana životního prostředí: mnohem přísněji se bude posuzovat případný vliv stavby na okolní prostředí,



recyklace stavebních materiálů: z důvodů omezených surovinových zdrojů a ochrany životního prostředí bude kladen větší důraz na zajištění recyklace materiálů z demolovaných staveb; projevuje se tendence k omezování používání plastů, u kterých není zajištěna jejich recyklovatelnost,



vyšší stupeň zprůmyslnění stavebnictví: stále rostoucí populace především v některých částech světa, vyžaduje urychlené řešení globálního problému zajištění ekonomicky dostupného bydlení; jednou z cest je vyšší míra zprůmyslnění stavění bytových staveb, avšak na nové kvalitativně vyšší úrovni.



bude převažovat tendence modernizací a rekonstrukcí staveb před jejich demolicemi.

Významným prvkem navrhování moderních budov zohledňujících požadavky udržitelné výstavby je integrace prvků monitoringu, regulace a pokročilých systémů řízení vnitřního prostředí s novými vysoce efektivními konstrukčními řešeními, využívajícími nové typy materiálů a technologií. Cílem je dosahování vyšší provozní kvality budovy a snížení negativních vlivů na životní prostředí. Takto navržené budovy se často označují termínem inteligentní budovy.

2.2

POŽADAVKY NA POZEMNÍ STAVBY

Základním cílem navrhování a realizace staveb pozemního stavitelství musí být vytvoření kvalitního prostředí pro účel, pro který je daný objekt navrhován, přičemž kvalita by měla být zajištěna po dobu celé přepokládané životnosti. Znamená to vytvoření provozně promyšlené a estetické architektonické formy objektu, která splňuje veškeré požadavky na vnitřní prostředí a urbanistické a ekologické požadavky vzhledem k okolí objektu. Aby bylo možné realizovat po všech stránkách kvalitní objekt, je třeba splnit řadu požadavků a skloubit je v konstrukčním řešení tak, aby byly všechny složky harmonicky vyváženy. K tomu je Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

16

2.


zapotřebí navrhnout konstrukci splňující architektonické požadavky, konstrukčně statické požadavky, stavebně fyzikální požadavky, požadavky protipožární ochrany, ekologické požadavky aj. Výsledný návrh musí zároveň odpovídat technologickým a ekonomickým možnostem z hlediska vlastní realizace objektu, ale i z hlediska zajištění bezporuchového a bezpečného provozu objektu v průběhu jeho životnosti s ohledem na zajištění trvale udržitelného rozvoje. 2.2.1

Architektonické požadavky

Architektonické požadavky stanovují základní podmínky skladby objektu z hlediska vnitřní dispozice, vztahu k okolí objektu a z hlediska jeho estetického řešení. Architektonické požadavky lze rozdělit do následujících skupin: 

Urbanistické požadavky: požadavky na umístění stavby, požadavky na strukturu obcí, požadavky na intenzitu využití pozemků aj.



Provozní požadavky: typologické požadavky na řešení dispozice objektů.



Estetické požadavky: požadavky na objemové řešení stavby.



Požadavky památkové péče: ochrana stavebních památek historicky i technicky cenných.

2.2.2

Technické požadavky

Základní technické požadavky na výstavbu jsou stanoveny ve vyhlášce č. 137/1998 Sb. (Vyhláška o obecných technických požadavcích na výstavbu) a v technických normách, které předepisují technické vlastnosti, parametry a technologické postupy opakovaných konstrukčních řešení za účelem zajištění jejich jakosti a bezpečnosti. Technické požadavky lze rozdělit do následujících skupin: 

Obecné požadavky na bezpečnost a užitné vlastnosti staveb: mechanická odolnost a stabilita (konstrukčně statické požadavky), požární bezpečnost, ochrana zdravých životních podmínek a životního prostředí (zdravotní nezávadnost, hygiena vnitřního prostředí aj.), ochrana proti hluku a vibracím (akustická pohoda, vzduchová a kročejová neprůzvučnost aj.), bezpečnost při užívání (včetně požadavků na bezbariérový provoz), úspora energie a ochrana tepla.



Požadavky na odolnost konstrukcí vůči vnějším vlivům: působení podzemní a srážkové vody, vzdušné vlhkosti, proudění vzduchu, slunečního záření a agresivity prostředí.



Požadavky na pohodu vnitřního prostředí: tepelně-vlhkostní mikroklima (šíření tepla, vlhkosti a vzduchu konstrukcí, tepelná stabilita místností), zraková pohoda (požadavky na denní, umělé a sdružené osvětlení prostor), odérové a mikrobiální mikroklima aj.

2.2.3

Technologické a ekonomické požadavky

Technologické požadavky zahrnují technologické možnosti výroby, organizace výstavby, způsob dopravy, dostupnost materiálů a technologií, nároky na skladování, sezónnost prací aj. Ekonomické požadavky limitují volbu technického řešení i kvalitu výsledné realizace. Ekonomická efektivnost objektu by měla být hodnocena z hlediska celého životního cyklu (od výstavby až po demolici objektu) a ne pouze z hlediska pořizovacích nákladů na výstavbu. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

17

2.


2.2.4

Environmentální požadavky

Stavebnictví podstatně ovlivňuje vývoj životního prostředí. Pro realizaci a provoz stavebních objektů spotřebovává značné množství surovinových a energetických zdrojů (z nichž převážná část je neobnovitelných) a produkuje rozhodující množství odpadů a škodlivých emisí (CO2, SO2, NOx aj.). Vlastní stavební činnost narušuje a nepříznivě ovlivňuje životní prostředí především hlukem, prachem, exhalacemi, znečištěním komunikací, záborem veřejných ploch, poškozováním zeleně a odpady ze stavební činnosti. Zcela vyloučit všechny nepříznivé vlivy stavební činnosti na životní prostředí nelze, nutným požadavkem však musí být jejich omezení na nezbytně nutnou míru, odpovídající obecným globálním požadavkům trvale udržitelného rozvoje společnosti. Uvedený požadavek je zajistitelný pouze za předpokladu splnění základních principů udržitelného stavění, především environmentálních požadavků kladených na výstavbu: 

Snižování celkové energetické náročnosti stavebních objektů z hlediska jejich provozu (vytápění, klimatizace, teplá voda aj.), ale i v období realizace stavby, údržby a demolice.



Snižování materiálové náročnosti – především spotřeby neobnovitelných zdrojů surovin.



Zvyšování podílu využívání obnovitelných zdrojů energie i materiálů.



Snižování množství odpadů a škodlivých emisí.



Snižování přímých negativních vlivů stavební činnosti na okolí (hluk, otřesy, prach aj.).



Zvyšování trvanlivosti a spolehlivosti materiálů a konstrukčních prvků.



Zvyšování podílu využívání demontovatelných konstrukcí.



Optimalizace výrobních technologií a celého životního cyklu stavebních konstrukcí.

2.3

recyklovaných

surovin,

rekonstrukcí

objektů

a

principů

KONSTRUKČNÍ MATERIÁLY

Vzhledem k rychlému vývoji technických materiálů a nových výrobních technologií dochází v posledním období ke značnému nárůstu počtu stavebních materiálů. Materiály používané ve stavebnictví lze obecně rozdělit do čtyř skupin: 1) kovy, 2) silikáty, 3) plasty a 4) přírodní organické materiály. Aby bylo možné efektivně kombinovat jednotlivé druhy materiálů, je třeba znát jejich základní vlastnosti a charakter chování ve specifických situacích. Hlavní charakteristiky, které jsou podstatné z hlediska použití materiálu v konstrukcích pozemních staveb, jsou: 

fyzikální vlastnosti: mechanické vlastnosti, teplotní objemové změny, tepelně technické vlastnosti, akustické vlastnosti, elektrické vlastnosti, optické vlastnosti, objemová hmotnost, nasákavost, radioaktivita aj.



chemické vlastnosti: odolnost proti chemické a elektrochemické korozi.



environmentální parametry: zdravotní nezávadnost, svázaná spotřeba energie, svázané emise a odpady, recyklovatelnost aj.



ekonomické a technologické charakteristiky: cena, dostupnost, zpracovatelnost aj.


18

2.


Následující přehled se zaměřuje na porovnání vybraných charakteristik stavebních materiálů s ohledem na působení v konstrukci při jejich vzájemné kombinaci. Problematikou materiálů v souvislosti s jejich použitím v konstrukci se zabývá samostatný obor - materiálové inženýrství. 2.3.1 Fyzikální vlastnosti konstrukčních materiálů Mechanické vlastnosti Rozhodující mechanické vlastnosti materiálů z hlediska konstrukčně statického návrhu jsou objemová hmotnost (ρ [kg/m3]), pevnost (f [MPa]), pružnost (popsaná modulem pružnosti E [MPa]) a tažnost. Z porovnání mechanických charakteristik základních konstrukčních materiálů je zřejmé, že kovy mají vysoký modul pružnosti, jsou velmi pevné v tlaku a dostatečné tažné. Silikáty mají menší modul pružnosti než kovy, ale větší než přírodní organické materiály a plasty. Jsou relativně pevné v tlaku, méně pevné v tahu a křehké. U přírodních organických materiálů (dřevo aj.), které mají vesměs vláknitý charakter, záleží na směru jejich namáhání. Ve směru vláken jsou zpravidla několikanásobně pevnější než ve směru kolmém na vlákna. Plasty se vyznačují především vysokou tažností. Některé mechanické vlastnosti materiálů se mění i se změnou teploty a vlhkosti. U základních konstrukčních materiálů (ocel, beton, keramika) je změna v běžných podmínkách zanedbatelná. Velmi důležitá je však v souvislosti s vysokými teplotami, např. při požárech, kdy u některých materiálů dochází k rychlým změnám způsobujícím ztrátu mechanické pevnosti (u oceli již při teplotách vyšších než 350°C dochází k podstatnému snížení pevnosti a následně ke kolapsu konstrukce). V rámci vývoje nových materiálů se uplatňují i nové druhy stavebních materiálů, které mohou mít i výrazně jiné mechanické charakteristiky – jako např. vysokohodnotný a ultra vysokohodnotný beton (červené body) vykazující pevnosti v tlaku 150 až 210 MPa, v experimentálních podmínkách i více.


19

2.


Teplotní objemové změny materiálů Velikost teplotní dilatace materiálů je podstatná z hlediska možnosti jejich kombinace v kompozitních materiálech. Pokud by jednotlivé složky měly výrazně odlišné součinitele teplotní roztažnosti, docházelo by v důsledku změn teplot ke vzniku napětí od jejich vzájemné vazby případně i k porušení materiálu oddělením komponentů v důsledku různého protažení. Skutečnost, že ocel i beton mají součinitele teplotní roztažnosti přibližně shodné je jednou z podmínek pro existenci železobetonu. Rozdíly v součinitelích teplotní roztažnosti materiálů je třeba uvažovat při návrhu konstrukce, kde dochází k pevnému spojení jednotlivých materiálů a konstrukcí. Nebezpečí vzniku poruch a nežádoucího namáhání od teplotní dilatace se omezuje správným návrhem dilatačních spár mezi jednotlivými prvky konstrukce i celými úseky objektů.

Tepelně technické vlastnosti Pro návrh konstrukcí z hlediska požadavků tepelné techniky je rozhodující tepelná vodivost materiálu λ [W m-1K-1]. Tepelná vodivost materiálu je závislá na objemové hmotnosti (souvisící s pórovitostí materiálu) a vlhkosti. Materiály s velkou objemovou hmotností (kovy, kámen, beton aj.) jsou dobrými vodiči tepla a naopak materiály s menší objemovou hmotností (lehký beton, dřevo aj.) jsou špatnými vodiči tepla - tzn. mají lepší tepelně izolační vlastnosti. Některé materiály na bázi plastů a materiály obsahující velké množství pórů a vzduchových dutin mají velmi nízký součinitel tepelné vodivosti a používají se jako tepelně izolační materiály (pěnový polystyren, desky a rohože z minerálních nebo skelných vláken aj.). Větší vlhkost pórovitých materiálů způsobuje zvýšení součinitele tepelné vodivosti, tzn. snížení tepelně izolačních vlastností materiálů.


20

2.


Akustické vlastnosti Pro vlastní materiál je z akustického hlediska podstatná schopnost zvukové vlny odrážet → činitel zvukové odrazivosti γ a schopnost zvuk pohlcovat → činitel zvukové pohltivosti α. Větší pohltivost mají látky vláknité a s otevřenými póry. Akustické vlastnosti stavebních konstrukcí (stěn, stropů, příček aj.) jsou závislé nejenom na akustických parametrech jednotlivých materiálů skladby konstrukce, ale především na celkové sestavě a spojení prvků a posuzují se z hlediska vzduchové neprůzvučnosti a kročejové neprůzvučnosti. Vzduchová neprůzvučnost konstrukce je silně závislá na plošné hmotnosti jednotlivých vrstev (čím je plošná hmotnost větší, tím je zpravidla větší i vzduchová neprůzvučnost). Elektrické vlastnosti Z hlediska konstrukcí pozemních staveb je podstatná elektrická vodivost materiálů používaných pro rozvody elektrické energie (vodiče z kovů: měď, hliník), hromosvody, výztužné oceli v případě předepínání betonu elektroohřevem aj. S širším uplatňováním plastů pro konstrukce je zvýrazněn i problém statické elektřiny (vznik elektrického náboje) jejíž vybití může mít nepříznivé účinky na provoz v objektu. Optické vlastnosti Pro konstrukční návrh jsou podstatné propustnost světla, odraz světla (reflexe) a pohlcení světla (absorbce) materiálem. Tyto vlastnosti jsou důležité u transparentních materiálů určených pro zajištění denního osvětlení vnitřních prostor - tj. různých typů skla, transparentních plastů (polykarbonáty aj.). 2.3.2 Chemické vlastnosti konstrukčních materiálů Vzduch a vlhkost obklopující stavební materiály obsahuje malá množství agresivních chemických sloučenin. Za určitých podmínek mohou tyto sloučeniny reagovat s materiálem konstrukce a degradovat tak jeho vlastnosti. Odolnost proti korozi: Koroze je rozrušení materiálu chemickým nebo elektrochemickým působením prostředí. Korozi lze bránit vhodnou volbou materiálu pro dané prostředí, vhodnou skladbou konstrukce nebo povrchovou úpravou (izolací) proti korozi. Koroze se nejčastěji týká kovů (ocel, měď, hliník), ale i nekovových materiálů jako je beton a plasty. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

21

2.


Koroze kovů je nejčastěji způsobena elektrochemickým působením prostředí. Na povrchu kovu obklopeného elektrolytem (nejčastěji vodou) vzniká elektrochemická reakce, jejímž výsledkem jsou korozní produkty (rez) na povrchu materiálu. U běžných konstrukčních ocelí je třeba provádět protikorozní povrchové úpravy nátěry nebo pokovením. Koroze betonu je způsobována agresivními látkami obsaženými ve vodě i ve vzduchu. Chemickým působením agresivních látek dochází k vyluhování a postupnému snižování pevnosti cementového tmelu a zároveň ke krystalizaci produktů koroze v pórech betonu. Rostoucí krystaly vyvozují tlaky v pórech a postupně rozrušují beton. Koroze železobetonu představuje složitější mechanismus chemického a mechanického narušení materiálu zahrnující narušení povrchové betonové krycí vrstvy (korozí betonu) a korozi nosné výztuže železobetonového prvku. 2.3.3 Environmentální kritéria Environmentální parametry konstrukcí se stanovují metodikou EPD (Environmental Product Declaration – podle ISO 14025) na základě jednotkových environmentálních parametrů materiálů. Zdravotní nezávadnost V současnosti velmi sledovaným parametrem je zdravotní nezávadnost stavebních materiálů. V dřívějších dobách se používaly i materiály, které jsou v současnosti vzhledem ke zdravotní závadnosti zakázány pro konstrukční použití. Příkladem jsou výrobky z azbestu (azbestocementová krytina, obkladové fasádní desky, potrubí aj.), výrobky z dřevotřískových desek lepených lepidly obsahujícími formaldehyd aj. Svázaná spotřeba energie a svázané emise Každý konstrukční materiál použitý ve stavbě vyžaduje v průběhu svého životního cyklu určité energetické a materiálové vstupy a produkuje škodlivé emise a odpady. Z hlediska komplexního hodnocení vlivu stavebních konstrukcí na životní prostředí se posuzují hodnoty ekvivalentní svázané spotřeby energie a vyprodukovaných škodlivých emisí v rámci celého nebo části životního cyklu: tj. těžba surovin → výroba stavebního materiálu → výroba konstrukčního prvku → doprava → výstavba → užívání → údržba, rekonstrukce, modernizace → demolice → recyklace. Nejdůležitějšími parametry pro hodnocení vlivu stavebních konstrukcí na životní prostředí jsou: • svázaná spotřeba energie (embodied energy), • svázaná produkce CO2,ekviv. (embodied CO2,equiv.) - globální dopady - globální oteplení • svázaná produkce SO2,ekviv. (embodied SO2,equiv.) - regionální dopady Svázané hodnoty představují celkové množství energie nebo emisí CO2,ekviv. a SO2,ekviv., které byly spotřebovány resp. vyprodukovány, aby mohl určitý konstrukční prvek existovat a plnit svoji funkci. Pro stanovení svázaných hodnot konkrétních konstrukcí je třeba znát jednotkové hodnoty pro jednotlivé materiály. Určení těchto hodnot musí být založeno na podrobném statistickém rozboru celého výrobního procesu a představuje tak velmi složitý problém. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

22

2.


Recyklovatelnost, opětné využití recyklovaných materiálů ve stavebnictví Požadovanou rovnováhu ve využívání přírodních materiálů lze hledat ve formě uzavřených cyklů materiálů při jejich užívání ve výrobě. Toho lze dosáhnout prostřednictvím maximálního využívání recyklovaných materiálů jako náhrady za materiály z primárních surovin. Stavebnictví, které je charakteristické používáním velkých objemů materiálů v relativně nenáročných technologiích, má předpoklady pro využívání materiálů získaných z terciální recyklace (recykláty z výrobků a konstrukcí, které mají již ukončenou životnost a jsou odpadem). Jako suroviny pro recyklaci lze využít nejenom stavebních odpadů, ale i odpadů z jiných průmyslových odvětví nebo komunálního odpadu.

Obr. 2.1 Cyklus materiálů ve stavebnictví. Využívání recyklovaných odpadů

2.3.4 Ekonomické a technologické charakteristiky Cena a dostupnost materiálu Pro volbu vhodného stavebního materiálu nejsou rozhodující pouze jeho materiálové vlastnosti, ale stejnou měrou i cena, která musí odpovídat dosaženým výsledným parametrům konstrukce. Cena stavebního materiálu je závislá na jeho dostupnosti tzn. na oblasti, ve které se stavba realizuje. V místech s dostatečnými zdroji určité suroviny (železa, dřeva, keramické hlíny, kamene) budou pravděpodobně výrobky z této suroviny levnější než v místech, kde je suroviny nedostatek nebo se musí dovážet. Dopravní náklady tak mohou zcela zásadně ovlivnit cenu výsledných produktů. Cenu ovlivňuje také cena pracovní síly, která je v různých státech různá. Minimalizace ceny realizace objektu pozemních staveb je cílem optimalizačních snah ať již intuitivními nebo matematickými metodami. Cena materiálu a technologie zpracování je zpravidla základním a rozhodujícím parametrem ovlivňujícím volbu optimálního řešení. Zpracovatelnost Zpracovatelnost materiálu úzce souvisí s cenou pracovní síly v dané oblasti. Jsou materiály a technologie výstavby vycházející z malých prvků a nevyžadující těžkou dopravu a manipulaci na stavbě (vhodné především v místech, kde je levná pracovní síla) a jsou materiály a technologie, které vyžadují průmyslové zpracování, dopravu speciálními prostředky a specializovanou montáž. Zpracovatelnost je tak parametrem, který ovlivňuje nejenom vlastní návrh a technologii výstavby určité konstrukce, ale především i její cenu.


23

2.


2.4

KONSTRUKČNÍ SYSTÉM A JEHO FUNKCE

Konstrukční systém objektu pozemních staveb je velmi složitý komplex prvků, které jsou vzájemně spojeny ve stycích v celek a společně se tak podílí na zajišťování funkcí a splnění požadavků kladených na systém. Z obecné definice systému vyplývá definice konstrukčního systému: Konstrukční systém je celek složený z navzájem propojených konstrukčních prvků a subsystémů, které jsou vzhledem k vnějšímu působení okolí (zatížení aj.) ve vztahu vzájemné interakce. Konstrukční systém existuje v interakci s okolím a prokazuje cílové chování. Jde tedy o množinu konstrukčních prvků a vazeb mezi nimi vytvářející objekt nebo jeho část. Jednotlivé prvky mají své specifické základní funkce v systému a vzhledem ke spolupůsobení (interakci) s ostatními prvky se podílejí (ať již chtěně nebo nechtěně) i na zajišťování funkcí jiných. Efekt vzájemného spolupůsobení může být pozitivní (např. tuhá příčka zvyšuje prostorovou tuhost systému) nebo negativní (příčka nebyla schopná přenést namáhání od deformace nosného systému a došlo k jejímu porušení). Okolí v sobě zahrnuje veškeré vnější vlivy působící na konstrukční systém: - zatížení statická (zatížení vlastní tíhou, zatížení užitná, zatížení větrem, sněhem atd.), - zatížení dynamická (zatížení seizmická, dynamické účinky provozu, výbuchy atd.), - zatížení teplotou, vlhkostí, radiací, hlukem, - vlivy způsobující mechanické opotřebení prvků systému, - chemické vlivy na prvky systému, - biologické vlivy na prvky systému, - vlivy ovlivňující návrh i existenci systému jako je provoz, estetika, ekonomie, ekologie, bezpečnost, spolehlivost a další vlivy. Cílové chování konstrukčního systému představuje takový vývoj (působení) systému zatíženého vnějšími vlivy, který odpovídá vlastnostem prvků systému. Vlastnosti prvků systému jsou dynamické tzn. mohou se v průběhu působení měnit (např. vliv vlhkosti pórobetonu na jeho pevnost i tepelně technické vlastnosti). Dokonalé poznání chování jednotlivých konstrukčních prvků v konstrukčním systému a jejich interakce s ostatními prvky a okolím je základním předpokladem správného konstrukčního návrhu. 2.4.1 Uspořádání konstrukčního systému Za účelem zefektivnění výstavby (tzn. snížení nákladů a zrychlení výstavby) se využívá koordinace rozměrů a tvarů dílů stavby i celých objektů. Tomu slouží stanovené zásady rozměrové a modulové koordinace, unifikace a typizace. Rozměrová koordinace, unifikace a typizace Rozměrová a modulová koordinace, unifikace rozměrů a typizace stavebních dílů a konstrukčních systémů se zabývají sjednocováním rozměrů stavebních prvků a konstrukcí tak, aby je bylo možné účelně a ekonomicky kombinovat při návrhu a realizaci stavebního objektu. Potřeba koordinace a Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

24

2.


unifikace rozměrů souvisí především s průmyslovou výrobou dílů i celých konstrukčních systémů a vytváří tak podmínky pro jejich sériovou výrobu. Modulová koordinace rozměrů prvků zároveň umožňuje zajistit jejich bezkolizní návaznost ve stycích. Snaha o zjednodušení a zrychlení výstavby výrobou prvků, jejichž rozměry jsou v určitých násobcích, je velmi stará. Již ve starém Egyptě a Řecku se vycházelo z modulů odvozených od proporcí lidské postavy. Mnoho typů výrobků má unifikované rozměry, které se používají a) v rámci jednoho výrobního programu (LEGO, Barbie, prefabrikovaný průvlak), b) v rámci státu nebo územního regionu (cihly, láhve), c) kontinentu (rozchod kolejnic) nebo d) celého světa (paměťové karty, CD disky). Modulová koordinace Modulová koordinace je souhrn pravidel pro určování skladebných rozměrů prvků a objektů. Cílem je zajistit soulad mezi rozměry prvků pomocí rozměrových jednotek - modulů. Základní modul ve stavebnictví se rovná 100 mm, odvozené moduly jsou jeho násobky nebo zlomky. Pro typizaci prvků a dílů stavby se používá rozměrových řad odvozených z uvedených modulů. Rozlišují se rozměrové řady jednoduché - tj. odvozené z jednoho modulu (např. 300, 600, 900, 1200, 1500 atd.) nebo složené, odvozené ze dvou nebo více modulů (např. 300, 600, 900, 1200, 1800, 2400 .... atd.). Základem konstrukčního návrhu je modulová prostorová síť vycházející z vybrané modulové řady (Obr. 2.2). Umístěním prvků do modulové sítě na základě stanovených zásad a principů lze dosáhnout bezkolizního sestavení konstrukce s využitím typizovaných způsobů stykování. Tím je umožněno přenesení většího objemu stavebních prací do výroben, snížení staveništní pracnosti a zároveň zvýšení rychlosti výstavby.

Obr. 2.2 Umístění prvku v prostorové modulové síti

2.4.2 Otevřený a uzavřený systém Otevřený stavební systém umožňuje variabilní přizpůsobení tvaru při projektování objektu na základě individuálních požadavků a umožňuje snadnou kombinaci s ostatními konstrukčními prvky a systémy. Z otevřených systémů je možné navrhovat rozličně tvarované budovy, pokud jsou splněny základní Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 25

2.


podmínky použití daného systému (maximální rozpony, maximální zatížení, princip stykování dílců apod.). Příkladem systému, který je otevřený z hlediska variability možností sestav konstrukcí a umožňující v rámci vlastního systému vysokou míru tvořivosti při návrhu je systém dětské stavebnice LEGO, založený na důsledně modulovém principu a důsledné typizaci prvků a styků. Otevřenost je dána dostatečně malými základními modulovými prvky jako výchozími konstrukčními díly, ale i výrobou speciálních dílků, s důsledně modulovými rozměry a typizovanými styky. Tím je dosažena široká škála možností sestav konstrukcí při využití výhod typizovaných základních prvků a typizovaného stykování. Na druhou stranu je však systém LEGO uzavřený ve vztahu k jiným systémům, které nemají uzpůsobené stykování, charakteristické pro systém LEGO. Příkladem otevřených stavebních soustav jsou některé prefabrikované sloupové systémy např. INTEGRO, PREMO nebo LKS, jejichž prvky jsou vyráběny pro konkrétní objekty s využitím typizovaných styků a rozměrových řad, vycházejících z jemné prostorové modulové sítě (Obr. 2.3).

Obr. 2.3 Otevřený systém a - dětská stavebnice LEGO (základní prvek může být použit pro tvorbu nesčetného množství různých konstrukcí), b - konstrukční systém INTEGRO

Uzavřeným systémem je skládačka typu puzzle nebo stavebnice modelů letadel. Ze stavebnice lze sestavit pouze jeden konkrétní typ obrazu nebo letadla a prakticky neumožňuje žádnou variabilitu při sestavování. Příkladem uzavřené stavební soustavy je systém prefabrikovaných prostorových buněk typu VARIEL nebo USPP (Obr. 2.4). Jednotlivé buňky jsou shodných rozměrů a umožňují pouze minimální variabilitu při sestavování konstrukce. Uzavřené jsou i panelové soustavy používané ve výstavbě v 50-tých až 80-tých letech.

Obr. 2.4 Uzavřený systém a - skládačka Puzzle (každý dílek má pouze jednu neměnnou polohu ve výsledném obrazu), b - unifikovaná soustava prostorové prefabrikace USPP


26

2.


2.5

PRINCIPY MATERIÁLOVÉHO A TECHNOLOGICKÉHO ŘEŠENÍ STAVEB

Navrhování konstrukcí pozemních staveb vychází ze dvou materiálově technických základen: silikátové a lehké. Silikátová materiálově technická základna je charakteristická převážným používáním hmotných silikátových materiálů (cihly, beton aj.). Technologie výstavby je tradiční (zděné konstrukce, monolitické betonové konstrukce) nebo montážní prefabrikovaná z železobetonových prvků. Lehká materiálově technická základna je charakteristická převážným používáním lehkých konstrukčních prvků z únosnějších materiálů (ocel, lehké slitiny kovů, sklo, plasty, dřevo, materiály na bázi dřeva). Převládá průmyslová výroba dílů staveb a montážní technologie výstavby. Charakteru konstrukčních materiálů odpovídají i technologie jejich zpracování ve výrobnách i na stavbě. Rozlišujeme tři základní skupiny technologií: zděnou, monolitickou a prefabrikovanou montovanou. Vzhledem k charakteristickým vlastnostem je vhodné se samostatně zabývat kombinací monolitické a prefabrikované technologie, tj. technologií prefa-monolitickou. 2.5.1 Zděná technologie Zděné konstrukce jsou vyzdívané z kusových staviv nebo dílců menších rozměrů na maltu nebo jinou spojovací tenkovrstvou hmotu. V některých případech velmi přesných speciálně tvarovaných dílců a za předpokladu posouzení statické způsobilosti lze maltovou vrstvu úplně vynechat a zdivo vyzdívat na sucho - technologie suchého zdění. Zděná technologie je charakteristická zpravidla použitím mokrého procesu pro vlastní zdění a omítání a tím větší staveništní pracností a malou mírou mechanizace na stavbě. Na druhé straně nevyžaduje těžkou mechanizaci a je tak výhodná pro malou nízkopodlažní výstavbu individuálního charakteru. 2.5.2 Monolitická technologie Jednotlivé části monolitické konstrukce vznikají přímo na stavbě a to zatuhnutím materiálu v připravené formě a tvoří tak s ostatními částmi konstrukce jednolitý (monolitický) celek. Nejčastějším případem je betonová monolitická konstrukce vzniklá zatuhnutím betonové směsi v bednění. Monolitická technologie je charakteristická tím, že jde o mokrý proces, vyžadující určitou dobu na zatuhnutí materiálu. Z toho vyplývají nutné technologické přestávky zpomalující výstavbu. Dále je charakteristická velkou staveništní pracností (příprava bednění, vyztužování, betonáž, odbednění) a omezením výstavby v zimním období. Na druhé straně má výhody ve zpravidla menších nákladech na dopravu stavebních materiálů a v možnosti téměř libovolného tvarování konstrukce. Monolitické železobetonové konstrukce jsou vhodné především pro vícepodlažní výstavbu. Monolitická technologie se objevuje prakticky na většině staveb (základy, železobetonové věnce, podlahy aj.). 2.5.3 Prefabrikovaná (montovaná) technologie Prefabrikovaná konstrukce je složená z předem vyrobených stavebních dílů (prefabrikátů), které jsou na stavbě vzájemně spojené (smontované) ve stycích. Prefabrikovaná technologie je charakteristická průmyslovou výrobou dílců ve výrobnách, jejich dopravou na staveniště a montáží na stavbě. Pro těžkou železobetonovou prefabrikaci jsou charakteristické značné dopravní náklady (v závislosti na vzdálenosti výrobny od staveniště) a potřeba těžké mechanizace pro montáž. Výhodou je možnost Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

27

2.


urychlení výstavby. Prefabrikované železobetonové konstrukce jsou vhodné pro vícepodlažní i halové objekty. Z hlediska ekonomického je rozhodující vzdálenost výrobny od staveniště. Prefabrikované konstrukce na jiné materiálové bázi (ocel, dřevo aj.) mají výhodu v menších dopravních nákladech a tím v lepší možnosti centralizace výroby. Lehké prefabrikované prvky se používají na všech stavbách ve formě nenosných konstrukcí (okna, dveře, lehké kostrové příčky, podhledy, zařizovací předměty aj.), ale používají se i pro nosné konstrukce budov - domky na bázi dřeva, dřevěné konstrukce hal, ocelové vícepodlažní a halové objekty aj. 2.5.4 Prefa-monolitická technologie Prefa-monolitická technologie je založená na kombinaci prefabrikovaných dílců a monoliticky na stavbě realizovaných částí tak, aby bylo využito výhod a eliminovaly se nevýhody prefabrikovaných a monolitických technologií. Prefabrikovaná část je tvořena buď železobetonovým prefabrikátem, ocelovým profilovaným plechem nebo konstrukcí z keramických prvků. Monolitická část je dobetonována přímo na stavbě. Prefabrikovaná část často tvoří bednění („tzv. ztracené bednění") pro monolitickou část a lze tak snížit náklady za drahé bednění. Prefabrikát je vyráběn v nejnutnější tloušťce (zpravidla tenkostěnný prefabrikát) a doprava prefabrikátů je tak vzhledem k jejich menší hmotnosti levnější. Vyztužováním prefabrikovaných prvků již ve výrobně se sníží i pracnost spojená s vyztužováním na stavbě.

2.5.5 Uplatňování principů udržitelné výstavby budov Vývoj pozemních staveb se musí především zaměřit na zvyšování energetické účinnosti staveb, efektivnější využívání zdrojů surovin včetně vody a na omezování množství škodlivých emisí a odpadů. Výběr a skladba konstrukčních prvků a technologií realizace musí respektovat požadavek vysoké funkční kvality v rámci dlouhodobé životnosti objektu. Při návrhu konstrukce a jeho optimalizaci je proto třeba posuzovat chování konstrukce v rámci celého životního cyklu a uvažovat předpokládané cykly údržby, oprav a výměn jednotlivých konstrukčních částí. K tomu je třeba sladit životnosti jednotlivých konstrukčních prvků a zajistit snadnou výměnu prvků s menší životností. Dále jsou uvedeny některé principy, které se již v navrhování a výstavbě budov uplatňují: Nízkoenergetické a energeticky pasivní domy, využívání obnovitelných zdrojů energie Základním technickým kritériem udržitelné výstavby je minimalizace potřeby provozní energie především na vytápění a ohřev teplé užitkové vody v průběhu fáze užívání objektu. Kvalitní nízkoenergetické řešení je podmíněno komplexním zhodnocením a optimalizací parametrů již v koncepční fázi konstrukčního návrhu. Charakteristickými prvky řešení jsou často kompaktní tvar budovy, zónování vnitřní dispozice, orientace, velikost a kvalita výplní okenních otvorů aj. Pro výstavbu energeticky úsporných budov má velký význam využití sluneční energie, geotermální energie a větru. Sluneční energie se využívá pasivním způsobem (orientace ke světovým stranám) nebo aktivní formou (solární kolektory, fotovoltaické články aj.). V posledním období se zvětšuje míra využívání tepelných čerpadel a větrné energie.


28

2.


Využívání obnovitelných surovin (především dřeva a materiálů na bázi dřeva) Speciální postavení mezi konstrukčními materiály má dřevo a výrobky na bázi dřeva. Regulovaným využíváním dřeva ve stavebnictví tak lze snížit spotřebu neobnovitelných zdrojů materiálů, mezi které je třeba řadit i základní stavební materiály jako je ocel, kamenivo, cement apod. V řadě vyspělých zemí je silná tradice v užívání dřevostaveb v bytové výstavbě (USA, Kanada, Skandinávie). Využívání vysokohodnotných materiálů V posledním období dochází k rychlému vývoji a uplatňování nových technických materiálů a výrobních technologií. Např. od poloviny 20. stol. došlo díky výzkumu a vývoji v oblasti silikátových materiálů a technologie betonu ke zvýšení maximálních tlakových pevností betonů více než desetkrát. Zavádění vysokohodnotných betonů (vysokopevnostních, samozhutnitelných aj.) vytváří předpoklady pro navrhování na jedné straně únosnějších konstrukcí a na straně druhé subtilnějších konstrukcí s menší spotřebou materiálů a současně s menšími náklady na dopravu a manipulaci. Využívání druhotných recyklovaných surovin Stavebnictví, které je charakteristické používáním velkých objemů materiálů v relativně méně náročných technologiích, má předpoklady pro využívání materiálů získaných z terciální recyklace odpadů i z jiných odvětví průmyslu. Tím lze dosáhnout udržení již vytěžených přírodních zdrojů (často využívaných pro krátkodobou funkci v jiných průmyslových výrobcích), v materiálovém cyklu po delší dobu a omezit tak primární spotřebu přírodních surovinových zdrojů a produkci odpadů. Alternativní materiálové i energetické konstrukční řešení Do této oblasti spadá celá řada netradičních konstrukčních přístupů, jako je použití nepálené hlíny, použití slámy, objekty chráněné zemí apod. Především konstrukce s využitím prvků z nepálené hlíny, často v kombinaci s dřevěnou nosnou kostrou se v posledním období dostávají do popředí zájmu architektů a stavebníků. Větší míra uplatnění modernizace a rekonstrukce budov Preference modernizace a rekonstrukce budov před jejich demolicemi a novou výstavbou vyplývá především z požadavků na omezení spotřeby primárních surovin, omezení množství odpadů a snížení environmentální zátěže od dopravy. Větší míra využívání konstrukcí s garantovanou recyklovatelností a s minimalizovaným objemem nerecyklovatelných odpadů. Rozvoj prefabrikovaných a demontovatelných systémů umožňujících rychlou realizaci, omezení technologických nedostatků na stavbě, snadnou demontáž a demolici, opětné použití konstrukčních prvků ve výstavbě, event. recyklaci.


29

2.


Sladění životnosti jednotlivých konstrukčních prvků, tak aby menší životnost některých částí nepodmiňovala výměnu prvků s delší životností. Snadná udržovatelnost a výměna prvků s menší životností. Příkladem komplexního přístupu udržitelné výstavby je sídliště Nieuw-Terbregge v Rotterdamu (Nizozemí) (Obr. 2.5) s 860 byty v rodinných a nízkopodlažních bytových domech. Příznivá sociální skladba obyvatel je zajištěna poměrem domů určených na prodej (55%) a domů realizovaných v rámci sociální výstavby (45%). Všechny domy mají nízkoenergetický standard, solární energie je využívána pasivně i aktivně. Energetický systém využívá kombinace tepelného čerpadla, solárních kolektorů a rekuperace umožňující vytápění, chlazení i zásobování objektu teplou vodou. Domy jsou vybaveny i systémy pro úsporu spotřeby vody. Pro výstavbu byly preferovaně používány obnovitelné materiály (dřevěné nosné i nenosné konstrukce, aglomerované materiály na bázi dřeva). Naopak bylo eliminováno použití tropického dřeva, mědi, zinku, olova, PVC a polyuretanu.

Obr. 2.5 Sídliště Nieuw-Terbregge v Nizozemí (realizace 1999-2001)


30

3.

KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY POZEMNÍCH STAVEB

3.


3.1

KONSTRUKČNÍ SYSTÉM

Nosné konstrukce lze definovat jako prostorové části objektů, jejichž hmota je cíleně tvarována a rozmístěna v prostoru tak, aby bylo dosaženo efektivního spolupůsobení při přenášení vnějších sil působících na objekt. Podle charakteru rozmístění hmoty nosné konstrukce pak lze rozlišovat různé konstrukční systémy. Volba konkrétního konstrukčního systému pro určitý objekt závisí na funkčních požadavcích, na výrobních možnostech a na celkovém ekonomickém zhodnocení. Existují dvě základní skupiny budov pozemních staveb, a k nim náležející skupiny konstrukčních systémů: vícepodlažní budovy a halové budovy. U budov vícepodlažních (ale i u řady jednopodlažních objektů) jsou určujícími prvky konstrukčního systému svislé nosné konstrukce (stěny, sloupy, pilíře), u halových budov pak zejména vodorovné nosné konstrukce (konstrukce zastřešení). Konstrukční systémy lze podle charakteru svislých nosných konstrukcí rozdělit na: a) stěnové, b)sloupové, c) kombinované. Podle polohy svislých konstrukcí vzhledem k hlavní ose budovy se rozlišují konstrukční systémy: a) podélné, b) příčné, c) obousměrné.

3.2

KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY JEDNO A VÍCEPODLAŽNÍCH BUDOV

Na připojených obrázcích (Obr. 3.1, Obr. 3.2, Obr. 3.3) jsou schematicky znázorněny vybrané základní typy konstrukčních systémů pro jedno a vícepodlažní budovy. Speciální skupinou konstrukčních systémů jsou systémy z prefabrikovaných prostorových jednotek (Obr. 3.4), které jsou ve své podstatě technologickými variantami stěnových nebo sloupových systémů.

a

b

Obr. 3.1Stěnový konstrukční systém, a – podélný, b – příčný


31

3.


a

b

d

c

e

Obr. 3.2 Sloupový konstrukční systém a – s podélnými rámy, b – s příčnými rámy, c - s obousměrnými rámy, d - s deskovými stropy (se skrytými průvlaky nebo hlavicemi), e - hlavicový (hřibový)

b

a

Obr. 3.3 Kombinovaný konstrukční systém, a - s příčnými nosnými stěnami a příčnými rámy, b - jádrový systém

Obr. 3.4 Systém z prefabrikovaných prostorových jednotek ocelové konstrukce


32

3.


3.2.1

Zděné stěnové systémy

Vývoj technologie zděných konstrukcí Zděná technologie staveb z cihel a kamenů byla společně s dřevěnými konstrukcemi až do 18. století jediným a až do začátku 20. století nejvíce používaným způsobem stavění. Do současné doby přežívá tradiční způsob zděné výstavby s velkou staveništní pracností, který je závislý i na značné řemeslné dovednosti a zkušenosti dělníků. Vedle tradičního způsobu zděné výstavby se začaly používat nové zdicí materiály a rozvíjet nové technologie zdění, technologie vyztužování a předepínání zdiva. V současné době existuje řada ucelených systémů obsahujících veškeré potřebné prvky pro nosnou konstrukci objektu: bloky pro zdivo, překlady, stropní prvky aj. (Obr. 3.5). Systémy zpravidla vycházejí z modulového principu, při jehož dodržení lze realizovat celou konstrukci s žádnými nebo minimálními úpravami konstrukčních prvků na stavbě. Zároveň jsou tyto systémy vzhledem k malému základnímu rozměru dílců velmi otevřené a umožňují velkou variabilitu návrhu i snadnou kombinaci s dalšími systémy. Uvedený princip výstavby vyžaduje přesné rozměry stavebních dílců a dodržování technologie výstavby (přesné tloušťky ložných i styčných spár aj.). Tím je zároveň umožněno používání technologie zdění na tenkovrstvé tmely a používání styčných spár ve formě suchých zámkových spojů.

Obr. 3.5 Systém prvků pro zděné konstrukce, l - stěnová tvárnice, 2 - překladový dílec, 3 - tvárnice pro věncovou obezdívku, 4 - stropní nosník s příhradovou výztuží, 5 - stropní vložka, 6 - beton

Konstrukční soustavy zděných konstrukcí Svislá nosná konstrukce je tvořena zdicími bloky o tloušťce odpovídající tloušťce celého zdiva nebo je tvořena vrstvenou konstrukcí složenou z nosných bloků a vrstvy tepelné izolace. Nejčastěji jsou bloky jednovrstvé z jednoho materiálu a to buď cihelné nebo z lehkého betonu. Kromě toho se vyrábějí i bloky vícevrstvé s vnitřní tepelněizolační výplní z pěnového polystyrenu. Systém je doplněn o speciální půlené bloky, bloky rohové a překladové dílce tak, aby bylo možné sestavit celou konstrukci bez nutnosti dělení prvků nebo dozdívání na stavbě. Stropní konstrukce je zpravidla prefa-monolitická z prefabrikovaných nosníků a vložek, nebo prefabrikovaná ze stropních panelů. Rozměry stropních dílců a rozteče nosníků jsou voleny tak, aby bylo možné sestavit celou stropní konstrukci bez dobetonávek. Soustavy jsou doplněny o dílce příčkové, bednicí aj. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 33

3.


Typickými příklady ucelených soustav z kusových dílců jsou pórobetonové systémy HEBEL a YTONG, systémy na bázi keramických materiálů POROTHERM nebo systém s izolačními vrstvenými tvárnicemi IZO PLUS. Výrobci systémů dodávají i technologické a projektové podklady včetně vyřešených detailů styků jednotlivých konstrukcí. 3.2.2

Železobetonové monolitické konstrukční systémy

Tradičními nevýhodami monolitické technologie železobetonových konstrukcí byla větší staveništní pracnost, nutnost technologických přestávek a omezení výstavby v zimním období. Naopak výhodou je vytvoření tuhé monolitické konstrukce s prvky dokonale spojenými, možnost individuálního návrhu tvaru prvků a menší dopravní náklady v porovnání s prefabrikovanou technologií. Vývoj technologie betonu umožnil zredukovat původní nevýhody a podstatně zefektivnit monolitickou technologii. Toho bylo dosaženo především uplatněním následujících principů: • používání systémových bednění, která urychlují přípravu betonáže, snižují vzhledem k opakovanému použití náklady na bednění a zajišťují kvalitnější výsledný tvar a povrch prvků, • výroba betonu v centrálních betonárnách a jeho transport na staveniště v dokonalejších autodomíchávačích zajišťuje stabilní kvalitu betonové směsi v průběhu celé betonáže, • používání přísad do betonu zlepšujících zpracovatelnost nebo urychlujících tuhnutí betonové směsi během betonáže, • používání prefabrikovaných výztužných prvků - sítí, rohoží a prostorových koster, • vývoj a možnost uplatnění postupů umožňujících betonáž v zimním období. Konstrukční systémy železobetonové monolitické stěnové Železobetonový monolitický stěnový systém se skládá z monoliticky spojených železobetonových stěn a stropů. Železobetonové stěny uvnitř objektu představují na jedné straně omezení dispoziční variability, na straně druhé mají vzhledem k dobrým akustickým a protipožárním vlastnostem význam z hlediska oddělení jednotlivých prostor. Monolitické stěnové systémy jsou tak vhodné především pro stavby bytové a ubytovací provozy (ubytovny, hotely atd. – Obr. 3.6).

Obr. 3.6 Železobetonový monolitický stěnový systém použitý pro výstavbu hotelu


34

3.


Při volbě konstrukčního systému je však třeba uvažovat i s předpokládanou možností dodatečných změn v rámci přestaveb a rekonstrukcí a z tohoto hlediska není monolitický stěnový systém příliš vhodný. S výhodou se uplatňuje kombinace sloupového a stěnového systému, ve kterém je funkce stěn využita z hlediska zajištění prostorové tuhosti objektu a pro protipožární oddělení komunikačního prostoru (schodiště a výtahů) a ostatní část vytvořená ze sloupového systému si zachovává potřebnou míru variability. Prostorová tuhost monolitického stěnového systému je dána půdorysnou skladbou stěn. Vzhledem k charakteru monolitických styků jsou tyto systémy prostorově velmi tuhé. Konstrukční systémy železobetonové monolitické sloupové a kombinované Železobetonový monolitický sloupový skelet patří mezi nejstarší aplikace železobetonu v pozemním stavitelství. Již v roce 1892 postavil francouzský inženýr F. Hennebique několikapatrovou budovu ze železobetonu. Jím navržená trámová konstrukce stropu uloženého na obdélníkových průvlacích podporovaných sloupy byla dříve nejpoužívanější monolitickou železobetonovou konstrukcí. Vzhledem ke značně pracnému a nákladnému způsobu bednění i vyztužování prvků, neumožňujícímu efektivní použití systémových bednění, se tento systém v současnosti používá pouze ojediněle a to pouze v případech větších zatížení nebo jiných opodstatněných případech. Železobetonové monolitické sloupové systémy v současnosti používané lze rozdělit do dvou skupin podle typu stropní konstrukce: - železobetonové monolitické sloupové systémy s lokálně podepřenými deskovými stropy, - železobetonové monolitické sloupové systémy průvlakové. Železobetonový monolitický sloupový systém s deskovými lokálně podepřenými stropy se v současnosti často používá vzhledem k jednoduchosti bednění (možnost použití deskového systémového bednění) a vzhledem k možnosti použití prefabrikovaných systémů vyztužování sítěmi. Rovný podhled deskových lokálně podepřených stropů je výhodný z hlediska variabilnosti dispozice i z hlediska minimalizace konstrukční výšky podlaží (malá tloušťka desky).

Obr. 3.7 Železobetonový monolitický sloupový systém s deskovými lokálně podepřenými stropy a - axonometrie, b - půdorysné schéma konstrukce, c - stropní deska s vloženými prefabrikovanými hlavicemi nebo speciální smykovou výztuží – smykové lišty apod.

Systém je tvořen obousměrně pnutou stropní deskou lokálně podepřenou sloupy (Obr. 3.7). Vzhledem k tomu, že stropní konstrukce je obousměrná, křížem vyztužená je nejvhodnější čtvercová modulová osnova sloupů nebo obdélníková osnova do maximálního poměru stran 1:1,3. Stropní konstrukce by Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 35

3.


měla být spojitá v obou směrech minimálně přes tři pole. Pole by měla mít přibližně shodné rozpony (maximální rozdíl v rozponech sousedních polí by neměl být větší než 20%). Tvar průřezu sloupů je výhodný kruhový nebo čtvercový. Pro snížení plošné hmotnosti lze desku vylehčit kazetami nebo vložkami ve funkci ztraceného bednění.

3.2.3

Železobetonové prefabrikované konstrukční systémy

Železobetonové prefabrikované stěnové systémy Prefabrikované železobetonové stěnové systémy (panelové systémy) byly u nás v období 50-tých až 80-tých let nejrozšířenějšími systémy pro výstavbu bytových domů a pro některé druhy občanské vybavenosti (jesle, mateřské školy, ubytovny aj.). Výsledkem důsledného uplatňování objemové typizace a snahy o snižování nákladů na výstavbu i na úkor kvality byla značná uniformita sídlišť a nízká architektonická a technická kvalita domů. Ačkoliv se u nás vývoj a používání panelových systémů od začátku 90-tých let téměř zastavil, množství existujících domů postavených v této technologii vyžaduje znalost použitých systémů tak, aby je bylo možné opravovat, rekonstruovat, případně demolovat a původní prvky recyklovat na použitelný materiál. Problematika revitalizace panelových sídlišť, jejich přestavby a modernizace je a bude jedna z dominantních úloh našeho stavebnictví v nejbližších desetiletích. Prefabrikovaný železobetonový stěnový systém je smontován z předem vyrobených plošných železobetonových dílců. Svislé nosné konstrukce jsou tvořeny stěnovými panely vnitřními a obvodovými, vodorovné konstrukce stropními panely. Konstrukční soustavy obsahují i prefabrikované schodišťové dílce, prefabrikované výtahové šachty, prefabrikované příčky, bytová jádra a další dílce (dveře, zábradlí atd.). Prostorová tuhost je dána vzájemnou půdorysnou skladbou nosných stěn propojených v úrovních podlaží horizontálně tuhými stropními deskami. Nosné prefabrikované stěny podporující stropní panelové konstrukce jsou nejčastěji orientovány v příčném směru, ve směru podélném jsou umístěny kolmé ztužující stěny. Malorozponové železobetonové prefabrikované stěnové soustavy jsou charakteristické rozpony stropů menšími než 6 m. Typické modulové vzdálenosti nosných stěn a tím i rozpony stropů se pohybují od 2,4 do 5,4 m. Vzhledem k menším rozponům jsou vnitřní nosné železobetonové stěny tloušťky 150 mm. Stropní panely jsou zpravidla plné železobetonové, tloušťky 150 nebo 160 mm. Konstrukční výška podlaží je zpravidla 2,8 m, která umožňovala světlou výšku místností 2,6 m, v případě nulových podlah 2,65 m. Jako příklad malorozponové soustavy je uveden systém P1.11 (Obr. 3.8).

Obr. 3.8. Malorozponová panelová stavební soustava - axonometrie sestavy prefa dílců l - vnitřní stěnové panely, 2 - stropní panel, 3 - stropní panel instalační, 4 - podestové panely, 5 - schodišťová ramena, 6 - prostorový dílec výtahové šachty, 7 - železobetonový příčkový panel s dveřním otvorem


36

3.


Středněrozponové železobetonové prefabrikované stěnové soustavy jsou charakteristické rozpony stropů 6 m a větší. Vzhledem k větším rozponům jsou vnitřní železobetonové stěnové panely tloušťky 190 mm. Stropní panely jsou zpravidla dutinové předepnuté, tloušťky 190 mm. Příčný nosný systém je tvořen panelovými stěnami v osových vzdálenostech 3 a 6 m a na ně uloženými dutinovými stropními panely. Vzhledem ke konstrukční výšce podlaží 2,8 m, modulové tloušťce stropní konstrukce 200 mm a tloušťce podlahy 50 mm je světlá výška místností 2,55 m. Typický reprezentant středněrozponových soustav je systém VVÚ-ETA odvozený ze soustavy T-08B doplněním o třímetrový modul (Obr. 3.9).

Obr. 3.9 Středněrozponová panelová stavební soustava - axonometrie sestavy prefabrikovaných dílců l - vnitřní stěnové panely, 2 - stropní panel, 3 - štítový panel, 4 - celostěnový průčelní obvodový panel, 5 - schodišťový panel, 6 - železobetonové příčky

Nové typy variabilních prefabrikovaných stěnových konstrukcí. S ohledem na požadavky větší variability architektonického a konstrukčního návrhu se do značné míry opouští typizace a unifikace celých soustav. Automatizovaná, počítači řízená technologie výroby panelů umožňuje prvky vyrábět v podstatě „na míru“, podle potřeb konkrétního konstrukčního návrhu. Typizované zůstávají konstrukční spoje dílců. Pro obvodové konstrukce se často vyrábějí pouze železobetonové stěnové panely bez dalších vrstev (Obr. 3.10).

Obr. 3.10 Prefabrikovaný stěnový systém z atypických prvků. Na železobetonové panely je dodatečně proveden tepelně izolační systém s omítkou


37

3.


Tepelná izolace a povrchová vrstva omítkou, lícovým zdivem nebo některým z druhů obkladů se zpravidla provádějí až na staveništi. Tím je potlačen i dřívější typický charakter panelových budov s viditelnými spárami mezi dílci. Nově realizované budovy z prefabrikovaných stěnových dílců mohou v současnosti vypadat jako zděné omítané konstrukce, nebo v případě použití vnější vrstvy a lícového zdiva jako tradiční cihelné konstrukce. Prefabrikované a prefa-monolitické železobetonové sloupové systémy Sloupové konstrukční systémy umožňují vzhledem k malým půdorysným rozměrům svislé nosné konstrukce (sloupů) volné řešení dispozice objektu v podélném i příčném směru. Návrh dispozice je ovlivněn pouze rozmístěním subtilních sloupů. Sloupové systémy jsou proto výhodné pro výstavbu objektů nejrůznějších účelů od občanských staveb přes stavby pro bydlení, průmyslové stavby až po stavby zemědělské. Prefabrikovaný železobetonový sloupový systém (montovaný vícepodlažní skelet nebo montovaná hala) se skládá ze svislé nosné konstrukce vytvořené z prefabrikovaných sloupů, případně ztužujících stěn a ze stropní konstrukce smontované ze stropních panelů. Prefa-monolitické systémy využívají kombinace prefabrikovaných prvků s monolitickými částmi prováděnými na stavbě. Konstrukční soustavy zpravidla obsahují kromě prefabrikovaného nebo prefa-monolitického nosného skeletu i dílce schodišť, výtahových šachet, základů a dílce prefabrikovaných obvodových plášťů. Hlavní rozvoj prefabrikovaných sloupových soustav začal stejně jako u panelových systémů na počátku 50-tých let. V šedesátých letech byla vyráběna a používána řada typů montovaných skeletových konstrukcí. Většina v té době u nás používaných soustav byly poměrně uzavřené systémy s nízkou variabilitou a malou možností změn. Tvarová a technologická uzavřenost soustav sloupových skeletů používaných u nás do konce 80-tých let se ukázala jako omezující nejenom pro architektonický a konstrukční návrh, ale i v souvislosti s možnostmi optimalizace konstrukce z hlediska nákladů. Proto od počátku 90-tých let vyvíjely tvarově i technologicky otevřené sloupové nosné systémy umožňující vyšší variabilitu návrhu konstrukce. Charakteristickým rysem jednotlivých typů prefabrikovaných sloupových systémů je způsob podepření stropní konstrukce prostřednictvím průvlaků nebo přímo sloupy. Deskové systémy s lokálně podepřenými prefabrikovanými stropy jsou buď řešeny přímým podepřením rohů stropních panelů sloupy nebo použitím deskových hlavic podporujících mezi vložené stropní panely (Obr. 3.11).

Obr. 3.11 Varianty lokálního podepření prefabrikovaných nebo prefa-monolitických stropních desek a - stropní panely podepřeny v rozích, b - lokálně podepřené deskové hlavice, c - prefabrikované hlavice podepírající stropní desku, l - sloup, 2 - prefabrikovaná nebo prefamonolitická deska


38

3.


Průvlakové systémy jsou charakterizovány podepřením stropních panelů průvlaky. Obdélníkové průvlaky podepírající stropní panely (Obr. 3.12 a) zasahují svojí plnou staticky účinnou výškou pod stropní panely a omezují tak světlou výšku místností v místě průvlaků. Průvlaky s úložnými ozuby pro stropní panely (obráceného průřezu T - Obr. 3.12 b) zasahují pod úroveň podhledu stropních panelů méně než v předchozím případě, protože část staticky účinné výšky průvlaků je schována v tloušťce stropní desky. Požadavek rovného podhledu bez viditelných průvlaků vedl k vývoji systémů s deskovými průvlaky shodné tloušťky, jako jsou stropní panely (Obr. 3.12 c). Stropní panely jsou opatřeny ozubem v tloušťce panelu. Výhodou je rovný podhled umožňující snadnější vedení instalací pod stropem a menší celková tloušťka stropu.

Obr. 3.12 Typy prefabrikovaných průvlaků a - obdélníkový průvlak, b - tyčový průvlak s úložnými ozuby (obráceného průřezu T), c - deskový průvlak

V prefa-monolitické variantě lze prefabrikované desky typu filigran uložit na nižší prefabrikovaný obdélníkový průvlak (obr. 3.13). Po zabetonování horní monolitické části se získá spřažený prefamonolitický průvlak průřezu T, podporující spřažené prefa-monolitické desky.

Obr. 3.13 Prefa-monolitický průvlak 1 - prefabrikovaná deska typu „filigran", 2 - monolitická nabetonovaná část, 3 - prefabrikovaný tyčový průvlak, 4 - výztuž zajišťující spřažení prefabrikované a monolitické části, 5 - hrubý horní povrch prefabrikátu

Soustavy železobetonové prefabrikované sloupové se skrytými deskovými průvlaky Stropní konstrukce je tvořena deskovými průvlaky s ozuby, na které jsou uloženy stropní panely shodné tloušťky. Výsledná stropní deska má tak relativně malou tloušťku a tím je dosaženo menší konstrukční výšky podlaží. Rovný podhled stropu umožňuje volné vytváření dispozice a snadnější vedení instalací. Typický představitel železobetonových prefabrikovaných sloupových skeletů se skrytými deskovými průvlaky je konstrukční soustava MS 71 u nás hojně používaná pro občanskou výstavbu v 70 – 90 tých letech 20. stol. (obr. 3.14). Průvlakové dílce tl. 250 mm jsou kloubově stykovány ve vzdálenosti 1,2 m od osy sloupu. Soustava obsahuje prvky nosné konstrukce, schodiště, obvodového pláště, prefabrikovaných základů, montované příčky a další doplňkové prvky. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 39

3.


Obr. 3.14 Prefabrikovaný sloupový systém s deskovými průvlaky, l - sloup, 2 - deskový průvlak, 3 - stěnový panel, 4 - stropní panel, 5 - instalační panel, 6 - podestový panel, 7 – schodnice

Sloupové prefabrikované soustavy s tyčovými průvlaky jsou vzhledem ke své relativní konstrukční jednoduchosti nejčastěji používanými typy sloupových skeletů. Nevýhodou je viditelnost průvlaku v podhledu nosné konstrukce, která omezuje dispoziční řešení, horizontální vedení instalací a světlou výšku místností. Typickými reprezentanty prefabrikovaných sloupových systémů s tyčovými průvlaky jsou soustavy S 1.2 a S 1.3 s průvlaky obráceného průřezu T a se stykováním průvlakových dílců mezi sloupy (Obr. 3.15). Konstrukce styku zajišťuje vzhledem k sevření konců průvlakových dílců mezi sloupy, svaření stykovací výztuže a vyplnění styku betonovou zálivkou vetknutí všech prvků do styku. Soustava obsahuje prvky hlavní nosné konstrukce (sloupy, průvlaky, stropní panely, ztužidla, ztužující stěny), prvky schodiště, obvodového pláště a prvky prefabrikovaných základů. Spojování jednotlivých prvků se provádí svařovanými spoji a betonovými zálivkami z jemnozrnného betonu.

Obr. 3.15 Prefabrikovaný sloupový systém s tyčovými průvlaky S 1.2 l - sloup, 2 - průvlak, 3 - průvlak obvodový, 4 - stropní panel, 5 - ztužidlo, 6 - instalační panel, 7 - mezipodestový panel, 8 - schodišťový blok, 9 - schodišťové rameno

Počátkem devadesátých let 20. století se začaly používat nové tvarově i technologicky otevřené prefabrikované a prefa-monolitické systémy (např. INTEGRO, PREMO, LKS). Charakteristickým znakem těchto systémů je jejich otevřenost z hlediska výběru prvků různých průřezů, délek a tvarů a z hlediska volby použití prefabrikovaných a monolitických železobetonových prvků a jejich kombinace. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 40

3.


Příkladem je otevřený prefabrikovaný sloupový nosný systém INTEGRO. Otevřenost systému vychází z důsledné unifikace průřezů nosných prvků a jejich styků, přičemž ostatní rozměry dílců, vyztužení a použitý druh betonu jsou proměnně volitelné. Princip otevřenosti prefabrikovaného nosného systému umožňuje při návrhu konstrukce respektovat uživatelské požadavky a zároveň zajišťuje snadnou kombinaci s jinými konstrukcemi a systémy na stejné nebo i jiné materiálové a technologické bázi (Obr. 3.16). V souladu s principem otevřenosti se délky prvků volí v násobcích a kombinacích základního modulu 1200 mm, vedlejšího modulu 300 mm a doplňkového modulu 100 mm. Stropní konstrukci lze vykonzolovat ve směru stropních panelů až o 3 m a ve směru nosníků až o 3,9 m od osy sloupu. Systém INTEGRO je určený pro výstavbu občanských a průmyslových objektů s velkým užitným zatížením a většími rozpony stropů.

Obr. 3.16 Otevřený prefabrikovaný sloupový systém INTEGRO, l - dělený sloup průřezu H, 2 - průběžný sloup s konzolami, 3 - zdvojený nosník, 4 - obvodový nosník, 5 – dutinový stropní panel, 6 - žebrový stropní panel, 7 - zainjektované výztužné pruty sloupů, 8 - ocelový trn pro kotvení nosníku

Soustavy prefabrikované sloupové s lokálně podepřenými stropy. Stropní konstrukce je složena ze stropních panelů, které jsou přímo podepřeny sloupy. Jednotlivé stropní panely jsou podepřeny v rozích, na okrajích nebo uprostřed. Stropní konstrukce má zpravidla konstantní tloušťku a rovný podhled neomezující návrh dispozice a vedení instalací pod podhledem. S ohledem na transportní omezení jsou tyto systémy používány pouze pro menší rozpony (menší rozměr dílce by neměl z důvodu dopravních možností přesáhnout 3,3 až 3,6 m). Příkladem lokálně podepřeného prefabrikovaného deskového prefabrikovaná soustava používaná v Dánsku pro bytovou výstavbu.

systému

je

malorozponová

Obr. 3.17 Malorozponová sloupová soustava s deskovými stropy lokálně podepřenými v rozích stropních panelů 1 - železobetonový sloup, 2 - vnitřní čtvercový stropní panel, 3 - obvodový stropní panel


41

3.


Je tvořena prefabrikovanými jednopodlažními sloupy kruhového průřezu o průměru 280 mm a obousměrnými čtvercovými nebo obdélníkovými stropními panely tvořícími stropní desku konstantní tloušťky 160 mm (Obr. 3.17). Sloupy jsou osazeny v pravidelné čtvercové modulové síti 3,3 x 3,3 m. Současné trendy a další vývoj prefabrikovaných železobetonových systémů Současný vývoj prefabrikované technologie se zaměřuje na využívání nových druhů vysokohodnotných betonů (vysokopevnostní a samozhutnitelné betony). Pro výrobu prefabrikátů lze využívat betony o pevnostech 80 MPa a vyšších. V extrémních případech lze využívat i betony jejichž pevnost dosahuje až 150 MPa. Řada výroben prefabrikátů přechází na používání samozhutnitelného betonu. Důvodem je zjednodušení výroby (není nutné zhutňování a vibrace), dosahování vyšší kvality povrchů prefabrikátů, dosahování větších pevností a zajištění lepšího pracovního prostředí (menší hlučnost) a současně lze při použití vysokopevnostního betonu navrhovat subtilnější průřezy. 3.2.4

Ocelové a ocelobetonové sloupové systémy

Ocelové konstrukce se vzhledem k vysoké pevnosti oceli používají převážně pro vícepodlažní objekty, výškové objekty a pro objekty s velkými rozpony a s velkým zatížením. V současné době se často využívá výhod kombinace oceli s betonem u ocelobetonových spřažených konstrukcí. Ocel je využívána v tažené oblasti průřezu a beton v oblasti tlačené. Tím je optimálně využito těch vlastností materiálů, které jsou pro daný materiál výhodnější. Zároveň se beton uplatňuje jako protipožární a protikorozní ochrana, zvyšuje plošnou hmotnost konstrukce zabezpečující vzduchovou neprůzvučnost a zvyšuje tuhost relativně tenkostěnného ocelového průřezu. Charakteristickými nevýhodami ocelových konstrukcí je malá protipožární odolnost a koroze oceli. Při teplotách vyšších než 350°C se pevnost oceli rychle snižuje a při prohřátí na teplotu cca 500°C ocelová konstrukce vzhledem ke ztrátě pevnosti kolabuje. Nosné ocelové konstrukce je tedy třeba chránit protipožárními nástřiky, protipožárními obklady, omítnutím na pletivo, obetonováním, zazděním nebo vybetonováním profilu. Pro zabránění koroze je třeba provádět antikorozní úpravu nátěrem nebo obetonováním. Ocelové sloupové soustavy Svislá nosná konstrukce je tvořena ocelovými sloupy z válcovaných nebo svařovaných ocelových profilů. Stropy jsou z plnostěnných, prolamovaných nebo příhradových průvlaků a stropních nosníků. Stropní deska je zpravidla z profilovaných ocelových plechů (Obr. 3.18). Ocelové sloupové konstrukce vícepodlažních objektů mohou být navrženy individuálně pro konkrétní stavbu nebo lze využít typizované soustavy. V obou případech jsou prvky konstrukce vyráběny ve výrobnách průmyslovým způsobem a na stavbě se konstrukce montuje prostřednictvím montážních styků (šroubových nebo svařovaných). Výroba ocelových konstrukcí tak musí být velmi přesná s minimálními tolerancemi.


42

3.


Obr. 3.18 Ocelový sloupový systém s nosníkovými stropy a záklopem z profilovaného plechu

Ocelobetonové sloupové konstrukční systémy Ocelobetonové spřažené konstrukce vycházejí z principu statického spolupůsobení (spřažení) ocelových a železo-betonových prvků a jejich částí. Spřažení se nejčastěji využívá v ocelobetonových stropních konstrukcích s ocelovými nosníky a profilovanými plechy ve spodní části spřaženého průřezu a železobetonovou deskou v tlačené horní části. Stropní konstrukce může být dvojího typu – ocelobetonový strop se spřaženými nosníky nebo ocelobetonová spřažená deska z profilovaných ocelových plechů. 3.2.5

Konstrukční systémy na bázi dřeva

Dřevěné nosné konstrukce jsou v závislosti na dostupnosti dřeva v některých částech světa značně rozšířeny a to především pro jedno a dvoupodlažní bytovou výstavbu. Vzhledem k výborným statickým vlastnostem dřeva ve vztahu k malé hmotnosti se dřevěné konstrukce používají i pro výstavbu velkorozponových zastřešení hal. Malá objemová hmotnost dřeva umožňuje výrobu prvků i větších částí konstrukcí ve výrobnách, jejich snadnou manipulaci, relativně nenákladnou dopravu na staveniště a rychlou staveništní montáž. Snadná demontáž a recyklace materiálu umožňuje i rychlejší náhradu fyzicky nebo morálně dožité konstrukce. Dřevěné konstrukce se proto s výhodou uplatňují v případech objektů s kratší předpokládanou životností. Nevýhodami konstrukcí na bázi dřeva je jejich hořlavost omezující použití pro vyšší objekty, náchylnost k napadení dřevokaznými škůdci. Dřevo má relativně velkou pevnost v tlaku a tahu. Proto se používá především pro sloupové a sloupkové (kostrové) nosné systémy a pro panelové systémy. Nosné panely mají dřevěnou rámovou kostru a opláštění z desek na bázi dřeva. Z důvodů snížení spotřeby řeziva velkých průřezů při současném umožnění výroby prvků větších délek a větších členitých profilů se využívá dřevných konstrukcí lepených nebo sbíjených a to plnostěnných nebo příhradových.


43

3.


Sloupové skelety na bázi dřeva Svislá nosná konstrukce je tvořena dřevěnými sloupy nebo sloupky z hraněného řeziva nebo z lepených profilů (Obr. 3.19). Na sloupy jsou připevněny dřevěné průvlaky buď jednoduché, nebo zdvojené nebo v případě halové konstrukce přímo dřevěné vazníky. V případě zdvojených průvlaků mohou být sloupy průběžné přes více podlaží. Styky mezi sloupy a vodorovnými nosnými prvky (průvlaky nebo vazníky) jsou zpravidla netuhé, kloubové. Stropní konstrukce je tvořena dřevěnými stropnicemi z fošen nebo lepených profilů a záklopem zajišťujícím stabilitu stropnic a rovinnou tuhost stropu. Vzhledem k netuhým stykům je třeba prostorovou tuhost vždy zajistit diagonálními ztužidly z dřevěných profilů nebo z ocelových táhel.

Obr. 3.19 Sloupový skelet na bázi dřeva; l - sloup z lepeného lamelového dřeva, 2 - lepený lamelový průvlak, 3 - stropnice, 4 - ztužení pomocí ocelových diagonálních táhel

Soustavy dřevěné sloupkové (kostrové) Sloupkové konstrukce jsou tvořeny především z hraněného řeziva menších profilů (fošen a prken). Sloupky jsou situovány na obvodu konstrukce nebo i uvnitř v relativně hustých řadách (vzdálenost sloupků se pohybuje mezi 400 až 600 mm). Na sloupky jsou umístěny prahy podepírající stropnice fošnového stropu (Obr. 3.20). Po opláštění rámu vytvořeného ze sloupků, prahů a překladů deskami z překližky nebo z aglomerovaného dřeva vznikne systém obvodových a vnitřních stěn.

Obr. 3.20 Dřevěný sloupkový (kostrový) systém; l - sloupek, 2 - rohový sloupek, 3 - dolní práh stěny, 4 - horní práh stěny, 5 - vazný prvek stropnic, 6 - stropnice, 7 - podlahové desky z překližky


44

3.


Dřevěné kostrové systémy jsou v některých zemích (USA, Kanada, skandinávské státy) značně rozšířeny pro výstavbu především rodinných domů. Technologie výstavby využívá předem vyrobených prvků přesných rozměrů a systémů mechanizovaného spojování pomocí hřebíků a ocelových spon. Soustavy dřevěné panelové Svislá nosná konstrukce je tvořena prefabrikovanými panely z dřevěného fošnového rámu opláštěného deskami z překližky nebo aglomerovaného dřeva a vyplněného izolačními vrstvami (Obr. 3.21). Vodorovná konstrukce je složena z dřevěných stropních nosníků nebo vazníků lepených nebo sbíjených. Na uvedeném principu existuje řada soustav pro výstavbu rodinných domků. Tyto soustavy jsou zpravidla uzavřené, určené pro výstavbu konkrétní řady typů rodinných domků dodávaných přímo výrobcem. Princip panelové technologie umožňuje maximální kompletizaci prvků již ve výrobně, včetně výplní okenních a dveřních otvorů, instalačních rozvodů i základních povrchových úprav. Tím lze dosáhnout rychlé montáže na staveništi.

Obr. 3.21 Dřevěný panelový systém; l - kompletizovaný stěnový panel, 2 - kompletizovaný stropní panel, 3 dřevěná kostra panelu, 4 - opláštění panelu deskami na bázi dřeva, 5 - izolační výplň panelu

3.3

KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY HALOVÝCH BUDOV

Konstrukční systémy halových budov lze podle charakteru a tvaru vodorovné nosné konstrukce zastřešení rozdělit na konstrukční systémy: a) nosníkové - rovinné a zakřivené, b) deskové - rovinné a zakřivené. Podle charakteru převládajícího statického působení střešní konstrukce halových objektů lze jednotlivé konstrukční typy dále rozdělit na: a) ohýbané konstrukce zastřešení (např. rovinné deskové konstrukce, přímé vazníky, ohýbané rámy) – Obr. 3.22, b) tlačené konstrukce zastřešení (např. tlačené oblouky a rámy, klenby, skořepiny) – Obr. 3.23, c) tažené konstrukce zastřešení (např. lanové, membránové, pneumatické) – Obr. 3.24. Konstrukční systémy založené na uvedených konstrukčních principech se v praxi uplatňují v různých materiálových a technologických variantách. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 45

3.


Obr. 3.22 Ohýbaný konstrukční systém

Obr. 3.23 Tlačený konstrukční systém

Obr. 3.24 Tažený konstrukční systém

3.3.1

Soustavy železobetonových prefabrikovaných hal

Některé prefabrikované sloupové soustavy pro vícepodlažní objekty umožňují při použití velkorozponových stropních prvků návrh halových objektů (např. S 1.2, S 1.3, INTEGRO, PREMO, LKS). Kromě toho existují železobetonové prefabrikované soustavy určené výhradně pro konstrukci halových objektů. Soustavy prefabrikovaných bezvazníkových hal Typickým představitelem jsou haly H 1 (Obr. 3.25) určené pro jednopodlažní objekty s podvěsnou dopravou nebo bez dopravy. Konstrukce bezvazníkové haly H 1 je tvořena podélnými rámy ze sloupů a průvlaků a na ně kolmo uloženými žebrovými předepjatými panely typu TT. Rozpětí hal může být 12, 15 nebo 18 m. Rozteč vnitřních sloupů vícelodních hal je v podélném směru 6 nebo 12 m, u obvodových sloupů 6 m. Světlé výšky hal mohou být od 4,2 do 9,6 m.


46

3.


Obr. 3.25 Bezvazníkové haly řady H l; a - bez podvěsné dopravy, b - s podvěsnou dopravou, l - sloup vnitřní, 2 - sloup krajní, 3 - štítový mezisloup, 4, 5, 6 - sloupy členěné, 7 - průvlak na rozpon 12 m, 8 - průvlak na rozpon 6 m, 9 - žebrový panel TT

Soustavy prefabrikovaných vazníkových hal Představitelem je soustava H 2 (Obr. 3.26) určená pro halové objekty s podvěsnou dopravou nebo bez dopravy. Hlavní nosný systém je tvořený příčnými rámy ze sloupů a vazníků. Na vazníky jsou ukládány v podélném směru střešní dílce. Zastřešení konstrukce haly H 2 je tvořeno železobetonovými vazníky na rozpon 12, 15, 18 nebo 24 m. Vzdálenost vazníků je 6 m. V případě hal se sloupy v podélných osových vzdálenostech 6 m jsou vazníky podepřeny přímo sloupy. U hal s osovou vzdáleností vnitřních sloupů 12 m jsou na sloupy nejdříve osazeny podélné předepnuté průvlaky, které podepírají vazníky. Na sedlové vazníky se ukládají železobetonové žebírkové střešní panely. Světlé výšky hal mohou být stejné jako u soustavy H 1 od 4,2 do 9,6 m.

Obr. 3.26 Vazníkové haly řady H 2; a - bez podvěsné dopravy, b - s podvěsnou dopravou, l - sloup vnitřní, 2 - sloup krajní, 3 - štítový mezisloup, 4, 5, 6 - sloupy členěné, 7 - průvlak na rozpon 12 m, 8 - železobetonový vazník na rozpon 12,15, 18 nebo 24 m, 9 - střešní žebírkový panel

3.3.2

Konstrukce hal z lepených lamelových dřevěných prvků

Lepené lamelové rámové konstrukce jsou vzhledem k relativně malé hmotnosti a velké únosnosti používané především pro výstavbu velkorozponových halových konstrukcí pro sportovní stavby, Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

47

3.


výstavní haly, prodejní a skladovací haly a haly lehkého průmyslu. Lepené rámové konstrukce je možné navrhovat až do rozponů 40, 60 až 100 m. Omezení je dáno především manipulačními možnostmi s díly vyráběnými ve výrobně, dopravovanými a montovanými na stavbě. Výhodou lepených lamelových konstrukcí je jejich větší odolnost vzhledem k působení dřevokazných škůdců a vlhkosti. Zároveň lze dosáhnout vysoké přesnosti, která je zachována i v průběhu existence stavby vzhledem k větší tvarové stabilitě lepeného prvku při změně vlhkosti v porovnání s běžným řezivem. Rámy lepených lamelových hal mohou být konstrukčně buď trojkloubové s klouby v patách a ve vrcholu, nebo dvojkloubové s klouby pouze v patách rámu (Obr. 3.27). Tvar rámu může být obloukový, půlkruhový, typ hokejka nebo se sedlovým či pultovým tvarem zastřešení. Vzdálenost rámů je zpravidla 4 - 6 m. Zastřešení se provádí z podélně orientovaných lepených vaznic připevněných prostřednictvím styčníkových plechů mezi vazníky a na ně uložených krokví nebo kompletizovaných dřevěných střešních panelů s vnitřní tepelněizolační výplní. Technologie výroby lepených lamelových konstrukcí umožňuje individuální návrh tvaru konstrukce, přičemž celá výroba konstrukce se provádí ve výrobně průmyslovým způsobem a na stavbě se provádí pouze montáž.

Obr. 3.27 Varianty rámů hal z lepeného lamelového dřeva; a - dvojkloubový rám, b - trojkloubový rám, 1 lepený lamelový prvek, 2 - kloubový spoj v podepření, 3 - kloubový spoj ve vrcholu

3.4

PROSTOROVÁ PREFABRIKACE

Prostorové jednotky mohou být navrženy v různých materiálových variantách: železobetonové, dřevěné a ocelové. Systémy prostorových jednotek na silikátové bázi se ukázaly jako nevýhodné z hlediska značných dopravních nákladů hmotných jednotek i z hlediska značné uzavřenosti soustav neumožňující dostatečnou variabilitu návrhu. Představitelem prostorové prefabrikace na silikátové bázi byl švýcarský systém VARIEL, v jehož licenci byla u nás v 80-tých letech vyráběna soustava USPP (obr. 3.28). Vzhledem k uvedeným nevýhodám z hlediska dopravy, ale i vzhledem k nárokům na výrobní zařízení nedošlo ve světě ani u nás k rozšíření prostorových jednotek na silikátové bázi.


48

3.


Obr. 3.28 Unifikovaná soustava prostorové prefabrikace USPP - axonometrie sestavy l - podlažní panel, 2 - čelní rám, 3 - ocelový podhledový rošt, 4 - dřevěný obvodový panel, 5 - silikátový parapetní panel, 6 - kompletizovaný střešní panel, 7 - čelní atikový panel, 8 - dvouramenné přímočaré schodiště, 9 - kompletizovaný prostorový dílec

Princip prostorové prefabrikace se uplatňuje i na bázi konstrukcí z oceli a dřeva. V USA se průmyslovým způsobem vyrábějí kompletizované prostorové dílce rodinných domků. V našich podmínkách se lehká prostorová prefabrikace uplatňuje při výrobě buněk pro zařízení staveniště, buněk pro provizorní ubytování a ve výrobě nenosných konstrukcí bytových jader kompletizovaných včetně zařizovacích předmětů, veškerých rozvodů a povrchových úprav.


49

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Svislé konstrukce se dělí na nosné konstrukce (stěny, sloupy, pilíře) a na nenosné konstrukce (příčky, stěnové výplně aj.). Svislé nosné konstrukce podepírají stropní konstrukce a tvoří tak společně s nimi rozhodující část nosného systému budovy. Z hlediska tvaru a konstrukčního řešení se svislé nosné konstrukce rozdělují na: -

sloupy – převažuje výška nad půdorysnými rozměry,

-

stěny

– plošné prvky – převažuje výška a délka nad tloušťkou,

-

pilíře

– sloupy s většími půdorysnými rozměry (masivnější sloupy).

4.1 4.1.1

POŽADAVKY NA SVISLÉ KONSTRUKCE Architektonické požadavky

Půdorysná variabilita dispozice budovy je závislá na druhu a umístění svislých konstrukcí. Nosné stěny a příčky rozdělují vnitřní prostor budovy na místnosti a musí zároveň plnit i další funkce zajišťující bezkonfliktní provoz (akustické, protipožární event. tepelně technické funkce). Dispoziční požadavky limitují umístění svislých nosných konstrukcí a určují tak nejenom jejich typ a konstrukční řešení, ale především rozpon a tím i typ stropní konstrukce. Vhodné umístění svislých konstrukcí je třeba při návrhu nosné konstrukce budovy zvážit i s ohledem na budoucí možné přestavby a rekonstrukce. Obecně platí, že sloupy a pilíře omezují vzhledem k menším půdorysným rozměrům dispoziční variabilitu podstatně méně než nosné stěny. 4.1.2

Statická funkce a požadavky

Hlavní funkcí svislých nosných konstrukcí je přenášet veškerá zatížení (svislá i vodorovná) ze stropů, střechy a schodišť do základové konstrukce. Svislé nosné konstrukce jsou namáhány převážně tlakem, někdy ohybem a smykem, ve speciálních případech tahem. Přenos svislého zatížení: Svislé zatížení může být do svislé nosné konstrukce vnášeno dostředně (centricky) nebo mimostředně (excentricky), což má podstatný vliv na charakter namáhání a únosnost průřezu (při mimostředném zatížení je únosnost stejného průřezu menší). Ztužující funkce: Svislé nosné konstrukce musí spolehlivě zajišťovat přenášení vodorovných zatížení (především zatížení od větru, event. seizmických zatížení) do základové konstrukce. Prostřednictvím vhodné skladby stěn ve stěnových systémech a ztužujících stěn ve sloupových systémech lze zajistit dostatečnou prostorovou tuhost i u vícepodlažních a výškových budov. 4.1.3

Protipožární funkce a požadavky

Svislé konstrukce jsou z hlediska požární bezpečnosti rozhodujícími konstrukčními prvky. Musí splňovat příslušné požadavky týkající se požární odolnosti a stupně hořlavosti. Nosné stěny často plní Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

50

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

i funkci požárně dělicí konstrukce rozdělující budovu na požární úseky. V takovém případě je třeba prokázat, že po normou stanovenou dobu nedojde ke statickému porušení nosné konstrukce, nedojde ke ztrátě celistvosti a k nežádoucímu nárůstu teploty na neohřívaném povrchu. Minimální požární odolnost požárních stěn se v závislosti na stupni požární bezpečnosti požárního úseku pohybuje v rozpětí od 15 do 180 minut a je stanovena příslušnou normou. 4.1.4

Akustické požadavky

Vnitřní nosné stěny rozdělují prostor na místnosti s různým provozem, obvodové stěny oddělují vnější prostředí od vnitřního provozu. Proto je u stěn podstatná jejich akustická funkce. Stěny musí vyhovovat požadavkům na vzduchovou neprůzvučnost Rw (dB) – tj. stěna musí mít dostatečný „odpor“ vůči průniku zvuku ze vzduchu jedné místnosti (nebo vnějšího prostoru) přes konstrukci do místnosti druhé. - Princip hmotnostní: Vzduchová neprůzvučnost je přibližně úměrná plošné hmotnosti konstrukce. Nosné stěny s plošnou hmotností větší než 350 kg/m2, např. z cihel a betonu, jsou z hlediska vzduchové neprůzvučnosti zpravidla vyhovující. - Princip rozdělených hmot se vzduchovou mezerou: V případě lehčích konstrukcí (např. dřevěné kostrové konstrukce) lze navrhnout systém různě hmotných vrstev oddělených vzduchovou mezerou s výplní akustickou izolací (např. z minerálních nebo skelných vláken). 4.1.5

Tepelně technické požadavky

Současné tepelně technické požadavky na stavební konstrukce jsou stanoveny normou ČSN 730540:2, která uvádí požadované a doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla U [W.m-2K-1]. Součinitel prostupu tepla stěny závisí na materiálu a skladbě konstrukce. Obecně platí, že lehké porézní materiály mají menší součinitel tepelné vodivosti λ a jsou tak z hlediska tepelně izolačních vlastností výhodnější. Takové materiály (např. pórobeton, lehčené cihelné bloky aj.) však mají na druhé straně horší mechanické vlastnosti (pevnost v tlaku aj.). Velikost součinitele prostupu tepla konstrukce se stanoví ze vztahu: U = 1/(Rsi + R + Rse) kde

R = Σ di / λi

.... tepelný odpor konstrukce [m2.K.W-1],

Rsi, Rse .... odpor na přestupu tepla na vnitřní, vnější straně konstrukce [m2.K.W-1], di ... tloušťka i-té vrstvy [m], λi ... součinitel tepelné vodivosti i-té vrstvy [W.m-1.K-1]. Z hlediska kvality vnitřního prostředí je důležitý požadavek tepelné stability místnosti, jehož zajištění souvisí s tepelnou jímavostí všech konstrukcí včetně svislých nosných konstrukcí. Větší plošná hmotnost konstrukcí je z tohoto hlediska výhodnější. V ploše obvodových stěn je třeba ve všech místech omezit možnost vzniku tepelných mostů a tím kondenzace vlhkosti na vnitřním povrchu (nebezpečí vzniku plísní aj.). Největší riziko tepelných mostů je především ve styku obvodové stěny a stropu.


51

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

4.2

KONSTRUKČNÍ A TECHNOLOGICKÉ ŘEŠENÍ NOSNÝCH STĚN A SLOUPŮ

Z technologického hlediska dělíme svislé nosné konstrukce na: - zděné konstrukce, - monolitické konstrukce, - prefabrikované konstrukce, - prefa-monolitické konstrukce. Z konstrukčního, materiálového a technologického hlediska lze svislé nosné konstrukce rozdělit na: - zděné konstrukce stěn a pilířů, - betonové stěny a sloupy (monolitické betonové stěny a sloupy, prefabrikované stěny a sloupy, prefa-monolitické stěny a sloupy), - dřevěné stěny a sloupy, - ocelové sloupy. 4.2.1

Zděné konstrukce

Zděné konstrukce jsou charakteristické používáním relativně malých kusových stavebních dílců (cihel, bloků, tvárnic, kamenů) zpravidla vyzdívaných na spojovací vrstvu malty. V některých případech se zdí bez malty – tzv. suché zdění. Velikost a hmotnost zdicích prvků má být taková, aby se daly snadno osazovat ručně bez použití mechanizačních prostředků. Zdivo může být nevyztužené, vyztužené, eventuálně i předpjaté. Výsledné vlastnosti zdiva (únosnost, stavebně fyzikální vlastnosti aj.) vyplývají z kombinace zdicích prvků a spojovací malty. Únosnost zdiva závisí na pevnosti zdicích prvků a na druhu použité malty. Zdicí prvky: Nosné stěny, pilíře, případně sloupy mohou být vyzděny z různých zdicích prvků: - pálené cihly plné a vylehčené, - nepálené cihly plné a vylehčené, - vápenopískové cihly, - betonové tvárnice s hutným nebo lehkým kamenivem, - pórobetonové tvárnice, - kamenné kvádry a lomový kámen. Malty: Malta je stavivo, které vznikne zatvrdnutím směsi drobného kameniva (říčního písku, drceného kameniva nebo lehkého kameniva), pojiva, vody a dalších přísad. Jako pojivo se používá vápno, cement, sádrové pojivo popř. jejich kombinace. Pro obvodové zdivo s vysokými tepelně technickými požadavky se používají malty tepelně izolační o objemových hmotnostech menších než 1 100 kg/m3 nebo malty umožňující tenké (lepicí) vrstvy o tloušťkách 2 – 3 mm. Malty se zpravidla vyrábějí jako suché nebo tekuté směsi a dodávají se na stavbu v pytlích nebo plastových nádobách. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

52

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Princip zdění, vazba zdiva: Při vyzdívání stěn a pilířů se kladou zdicí prvky vedle sebe v ležatých vrstvách (Obr. 4.1). Svislé mezery mezi jednotlivými prvky jsou tzv. styčné spáry. Vodorovná vrstva malty spojující vzájemně jednotlivé vrstvy tvoří ložnou spáru. Spojuje jednotlivé zdicí prvky v pevný plošný celek – zeď a zajišťuje roznášení svislého zatížení do spodních vrstev.

Obr. 4.1 Konstrukce zděné stěny 1 – zdicí prvek, 2 – ložná spára, 3 – styčná spára, 4 – nadokenní překlad

Tloušťka spár je závislá na přesnosti rozměrů zdicích prvků. U velmi přesných tvárnic (např. tvárnice z pórobetonu) lze zdít na velmi tenkou vrstvu malty (lepidla) v tloušťce několika milimetrů (2 – 3 mm). Naopak u hrubých kamenných kvádrů je šířka spáry až 40 mm.

Obr. 4.2 Roznášení svislého zatížení ve zdivu

Celistvost zděné konstrukce je zajištěna skladbou zdicích prvků – vazbou zdiva. Vazba zdiva má velký vliv na rovnoměrnost roznášení tlaků ve zdivu (Obr. 4.2). Ložné spáry musí být vodorovné, styčné spáry nesmí být průběžné ve svislém směru a musí být vždy ve vyšší vrstvě překryty zdicím prvkem. V případě malých zdicích prvků vzhledem k tloušťce zdi je třeba stěnu provazovat příčně uloženými vazáky (Obr. 4.3).

Obr. 4.3 Vazba zdiva 1 – běhoun, 2 – vazák, 3 – ložná spára, 4 – styčná spára, 5 – překrytí spáry zdicím prvkem horní vrstvy


53

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Kamenné zdivo Kamenné zdivo patří mezi nejstarší stavební konstrukce, vzhledem k tomu, že kámen je přírodní materiál v určitých oblastech snadno dostupný. S kamennými stěnami a pilíři se tak setkáváme v řadě historických i starších lidových staveb. Vzhledem k vysoké ceně opracovaného kamene, značným nákladům na dopravu a velké pracnosti se kamenné konstrukce v současnosti používají výjimečně a to pouze pro konstrukce, kde se uplatní jejich specifické vlastnosti: estetická kvalita, velká životnost, odolnost proti vlhku a povětrnosti a velká pevnost v tlaku. Používají se pro opěrné zdi, konstrukce základů a podzemí, esteticky exponované konstrukce v reprezentativních budovách a především v rekonstrukcích budov. Pro kamenné zdivo se nejčastěji používá: žula, pískovec, rula a opuka. Pro zdění se používá buď neopracovaného lomového kamene nebo opracovaných kamenných prvků: kopáků (hrubě kamenicky opracovaný kámen), haklíků (hrubě kamenicky opracovaný hranol) a kvádrů (pravidelný kamenicky opracovaný hranol). Kamenné zdivo se vyzdívá na vápenocementovou nebo cementovou maltu. Zdivo z lomového kamene se používá na základy a sokly, dříve i na celé stěny. Režné stěny z lomového kamene se vyzdívají v líci stěny z vybraného kamene. Kámen musí být takové jakosti, aby dobře vzdoroval povětrnosti. Naopak střed zdi se často vyplňoval malými kameny, někdy i pouze nepevnou sypanou výplní. Nároží zdí a ostění oken a dveří se vyzdívají z vybraných pravidelných nebo částečně opracovaných kamenů (Obr. 4.4).

Obr. 4.4 Kamenné zdivo z lomového kamene 1 - roh tvořen většími opracovanými nárožními kmeny

V dřívějších dobách se často při zdění stěn kombinovaly kameny a cihly. Cihly se zpravidla používaly na vnitřním líci stěny, kde vytvářely příznivější podklad pod omítku obytných prostor a zlepšovaly stavebně fyzikální vlastnosti stěny, případně se zdivo prokládalo vrstvami z cihel pro zajištění lepšího provázání. Zdivo z cihel a keramických tvárnic Tradičně velmi rozšířeným stavebním materiálem jsou na našich stavbách cihelné zdicí prvky z vypálené hlíny ať již ve formě maloformátových cihel nebo větších cihelných bloků. Větší dutinové cihly (cihelné bloky) se začaly vyrábět za účelem snížení staveništní pracnosti a zároveň s cílem zlepšit tepelně technické vlastnosti a snížit nároky na dopravu. Současné vysoké tepelně technické požadavky vedly k vývoji maximálně vylehčených cihel a nových technologií zdění omezujících tepelné ztráty zdivem. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 54

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Základní principy zdiva z cihelných bloků splňujících vysoké tepelně technické nároky jsou: - cihly mají systém prostřídaných svislých dutin, - vlastní keramické hmota je vylehčena mikropóry, - styčné spáry mají zpravidla tzv. zámkové spoje a nemaltují se, - vodorovné ložné spáry jsou tvořeny buď vrstvou tepelně izolační malty nebo v případě velmi přesných cihelných bloků (tzv. kalibrované cihly) se používá tenkovrstvých lepicích tmelů, - pro zlepšení tepelně izolačních vlastností se používá tepelně izolačních omítek. Přesto jednovrstvé zdivo z keramických dutinových tvárnic již pro současně platné požadavky zpravidla nevyhovuje pro obvodové konstrukce a kombinuje se proto s kontaktním zateplením izolační vrstvou (Obr. 4.5).

Obr. 4.5 Zděný stěnový systém z keramických dutinových bloků. Nosná část obvodového pláště z keramických bloků byla následně opatřena vrstvou tepelné izolace – kontaktní plášť s omítkou

Systém cihelných bloků je zpravidla výrobcem doplněn o keramické překlady, keramické polomontované stropy, suché maltové a omítkové směsi aj. Zdivo z cihel a bloků z nepálené hlíny: Pro výstavbu menších jedno až dvou podlažních objektů se dříve používaly poměrně často i cihly z nepálené hlíny. Tato technologie se v posledním období modernizovala a začíná se znovu objevovat v individuální formě výstavby v souvislosti s uplatňováním environmentálních principů stavění. Výhodou zdění z prvků z nepálené hlíny je nízká energetická náročnost na jejich výrobu a malé dopravní náklady (cihly nebo bloky se vyrábějí z místní hlíny upravené příměsemi). Nevýhodou zdění z prvků z nepálené hlíny je velká pracnost, omezené možnosti použití z hlediska únosnosti a expozice vůči vlhkosti a horší tepelně izolační vlastnosti, neumožňující použití pro obvodové stěny bez další izolační vrstvy. Zdivo z cihel z nepálené hlíny je vzhledem k proměnlivým vlastnostem materiálu vhodné především pro nenosné výplně – např. v dřevěných hrázděných konstrukcích. Zdivo z betonových tvárnic s hutným nebo lehkým kamenivem Pro nosné vnitřní i obvodové zdivo lze využít betonových tvárnic různých typů s hutným nebo lehkým kamenivem. Tvárnice jsou zpravidla vylehčeny pro lepší manipulaci při přepravě a na stavbě a pro zlepšení tepelně technických vlastností. Vylehčení je provedeno prostřednictvím lehkého kameniva Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 55

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

v betonu a systémem dutin ve zdicím prvku. Splnění tepelně technických požadavků se v některých případech zajišťuje prostřednictvím další izolační vrstvy, nebo jsou již vlastní tvárnice vrstvené, s tepelnou izolací z polystyrenu uvnitř prvku. Tvárnice se zdí na vrstvu malty, styčné spáry mohou být bezmaltové se zámkovými spoji. V případě obvodových konstrukcí lze použít tepelně izolačních malt. Zdivo z betonových tvárnic s lehkým kamenivem: Jako plniva do betonu se používá expandovaný keramický granulát (např. keramzit, Liapor aj.), dříve se často používalo škváry. Tvárnice jsou vylehčeny svislými dutinami malých průřezů, případně mají velké dutiny a plné dno. Při zdění nesmí zatékat malta do dutin. Speciální typy tvárnic Liapor SL pro obvodové zdivo mají dutiny vyplněny tepelněizolační výplní pro zvýšení tepelně izolačních vlastností. Zdivo z betonových tvárnic s hutným kamenivem: Dutinové tvárnice se vyrábějí z vibrolisovaného betonu vyšší pevnostní třídy. Tvárnice jsou vhodné pro vnitřní nosné zdivo a jako nosná část vrstvené obvodové konstrukce. Povrch tvárnic je hladký betonový nebo s fasádní povrchovou úpravou. Při kvalitním vyzdění stěny, lze ponechat zdivo bez omítky a povrchovou úpravu provést pouze nátěrem. Tím lze dosáhnout úspor na pracnosti a ceně realizace stavby. Některé typy tvárnic z vibrolisovaného betonu mají velké čtvercové nebo obdélníkové dutiny a lze je použít i jako bednicí dílce (tzv. „ztracené“ bednění) pro vybetonování železobetonové stěny (Obr. 4.6). Technologicky jde o kombinaci zděné konstrukce (vyzdění stěny z bednicích dílců) a monolitické betonové technologie (vybetonování dutin tvárnic).

Obr. 4.6 Tvárnice z vibrolisovaného betonu jako ztracené bednění betonové nebo železobetonové stěny; 1 – tvárnice z vibrolisovaného betonu, 2 – výplň dutiny betonem, 3 – výztužná ocel pro zvýšení únosnosti v tlaku a ohybu

Obr. 4.7 Zdivo z izolačních vrstvených tvárnic, A – tvárnice IZO plus, B – vazba rohu zdiva; 1 – tvárnice základní, 2 – tvárnice rohová, 3 – bezmaltová styčná spára se zámkovým spojem, 4 - betonová část tvárnice vylehčená dutinami, 5 – polystyrenová vložka tl. 100 mm, 6 – vnější betonová vrstva tl. 40 mm, 7 - zámkový spoj

Zdivo z izolačních vrstvených betonových tvárnic: Izolační vrstvené tvárnice jsou betonové dutinové s průběžnou polystyrénovou vložkou tl. 100 mm. Při celkové tloušťce zdiva pouze 300 mm lze dosáhnout výborných tepelně izolačních parametrů. Podmínkou je použití speciálních rohových tvárnic a doplňkových dílců pro překlady a věnce (Obr. 4.7). Zdivo z pórobetonových tvárnic Pórobeton je druh lehkého betonu s jemnozrnnou strukturou vylehčený póry vyplněnými vzduchem. Pórobetonové tvárnice se vyrábějí o různých objemových hmotnostech. Tvárnice pro obvodové zdivo Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 56

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

mají objemovou hmotnost 400 - 600 kg/m3. Vnitřní, více zatížené nosné stěny se vyzdívají z únosnějších tvárnic s větší objemovou hmotností (800 – 1200 kg/m3). Tvárnice z pórobetonu o objemové hmotnosti do 600 kg/m3 mají výborné tepelně izolační vlastnosti. Lehké pórobetonové tvárnice však mají menší únosnost a proto je lze používat pro nosné stěny pouze do 4 až 6 podlaží. Pórobetonové tvárnice mají zpravidla velmi přesné rozměry (tolerance rozměrů je ±1 až ± 1,5 mm) a proto je lze zdít na velmi tenkou vrstvu malty (tl. 1 – 3 mm). Speciální tenkovrstvá malta je dodávána na stavbu jako suchá směs v pytlích. Styčné spáry jsou zpravidla bez malty, nebo se spojují pomocí drážky a pera. Zdění z pórobetonových tvárnic je snadné, tvárnice jsou relativně lehké, lze je v případě potřeby řezat pilou, snadno lze vyfrézovat drážky do zdiva pro instalace (Obr. 4.8). Vzhledem k přesnosti rozměrů tvárnic lze při kvalitním vyzdění použít jednovrstvých stěrkových omítek v tloušťce 3 – 5 mm. Uvedené vlastnosti vedou ke snížení staveništní pracnosti a tím i ke zlevnění realizace stavby.

Obr. 4.8 Zdivo z pórobetonových tvárnic A – pórobetonová tvárnice hladká, B – pórobetonová tvárnice s perem a drážkou umožňující bezmaltové zámkové styčné spáry; 1 – pórobetonová tvárnice, 2 – styčná spára, 3 – uříznuté atypické tvary, 4 - drážka

Pórobeton je vysoce nasákavý materiál. V nasáklém stavu se snižuje jeho pevnost a tepelně izolační vlastnosti, a proto jej není vhodné používat pro konstrukce s vyšším rizikem trvalého vystavení zvýšené vlhkosti. Doporučuje se, aby minimální výška nechráněného obvodového pórobetonového zdiva nad terénem byla 300 mm. Pórobetonové stavební systémy obsahují i prvky pro příčky tl. 60 až 150 mm a speciální překladové bednicí dílce tvaru „U“. Zdivo z vápenopískových cihel Vápenopískové cihly se vzhledem k přesným rozměrům a vysoké odolnosti používají především pro lícové zdivo vystavené přímým účinkům deště, mrazu, případně agresivního prostředí. Vlastní materiál má větší objemovou hmotnost (cca 1800 kg/m3). Větší bloky jsou vylehčeny dutinami (Obr. 4.9). Zdivo z vápenopískových cihel má horší tepelně izolační vlastnosti a proto se v obvodové konstrukci kombinuje s jinými druhy zdiva nebo je součástí vrstvené konstrukce s tepelně izolační vrstvou z polystyrenu nebo desek z minerálních vláken. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

57

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Obr. 4.9 Obvodové vrstvené zdivo z vápenopískových cihel 1 – vápenopískový blok vylehčený kruhovými dutinami, 2 – vápenopísková cihla plná, 3 – vzduchová vrstva, 4 – tepelná izolace, 5 – kotevní spona vložená do ložných spár

4.2.2

Betonové stěny a sloupy

Beton je materiál výhodný k přenášení i značných tlakových namáhání. Nižší pevnost betonu v tahu (cca l0krát menší než v tlaku) je u ohýbaných konstrukcí řešena prostřednictvím kombinace s výztužnou ocelí. Nevýhodou betonu jsou velmi špatné tepelně izolační parametry a vyšší dopravní náklady spojené s velkou objemovou hmotností. Monolitické betonové stěny a sloupy Betonová směs se ukládá přímo do bednění a po zatuhnutí vznikne velmi tuhá monolitická - jednolitá konstrukce. V pozemních stavbách se s betonovými monolitickými nosnými stěnami lze setkávat u základových konstrukcí, suterénních stěn, nosných stěn vícepodlažních objektů (často ve funkci ztužujících stěn) aj. Monolitické sloupy jsou hlavním konstrukčním prvkem monolitických železobetonových sloupových systémů (Obr. 4.10).

Obr. 4.10 Železobetonové kruhové monolitické sloupy podepírající deskové stropy

Z prostého betonu se stavějí zdi nebo pilíře, které jsou zatíženy výlučně tlakem, vyztužené železobetonové konstrukce mohou být namáhány i na ohyb, smyk a tah (tahová namáhání v průřezu jsou přenášena ocelovou výztuží). Výhodou monolitických konstrukcí je vysoká variabilita vycházející z možnosti návrhu libovolného tvaru konstrukce, omezeného pouze technologickými možnostmi bednicích systémů. Další výhodou Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

58

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

jsou menší dopravní náklady v porovnání s prefabrikovanou technologií. Nevýhodou je především použití nákladných bednicích systémů přímo na stavbě. V dřívějších dobách to bylo spojeno se značnou spotřebou dřeva na bednění a s vysokou pracností i dlouhou dobou přípravy bednění. V současné době se používají systémová bednění, která jsou z hlediska výstavby podstatně rychlejší, ale jsou relativně velmi nákladná. Nevýhodou je i větší staveništní pracnost při vyztužování a vlastním betonování konstrukce a z toho vyplývající delší doba výstavby. Doba výstavby může být delší i z důvodů technologických (požadavek na dostatečné zatuhnutí betonu) a omezení betonáže v zimním období. V současné době existují technologické postupy výstavby monolitických konstrukcí, umožňující zkrátit dobu výstavby (systémová bednění, prefabrikované výztužné prvky - výztužné sítě, výztužné žebříčky apod., použití transportbetonu, urychlování tuhnutí betonu apod.). V posledním období se začaly používat nové druhy tzv. vysokohodnotných betonů (s pevnostmi i přes 150 MPa) a samozhutnitelný beton umožňující vysoce kvalitní a rychlou betonáž bez nutnosti hutnění, při současném dosažení vysokých pevností. Monolitické stěny i sloupy betonované ve svislé poloze mají z důvodů zajištění dokonalého probetonování stanovené minimální rozměry. U monolitických sloupů je normou stanovený minimální rozměr 200x200 mm. Pro monolitické stěny se jako nejmenší doporučuje tloušťka 150 mm. Prefabrikované betonové stěny a sloupy Ve vývoji stavebních technologií stále existuje snaha o snížení staveništní pracnosti a přenesení výroby větších dílů stavby do výroben. V současné době se průmyslově vyrábějí celé prefabrikované konstrukční systémy složené z jednotlivých dílců (prefabrikátů) a montované na staveništi v celek. Důležitý problém prefabrikovaných konstrukcí je řešení styků mezi jednotlivými prvky, tak aby splňovaly požadavky na statické spolupůsobení (např. zmonolitnění styků u železobetonových prefabrikovaných systémů) a zároveň vyhovovaly z hlediska dalších stavebně fyzikálních požadavků (akustika, tepelná technika apod.). Výhodou prefabrikovaných konstrukcí je rychlá montáž a maximální přenesení staveništní pracnosti do výroben. Nevýhodou jsou především vysoké náklady na dopravu rozměrných a hmotných dílců i nároky na manipulaci na staveništi.

Obr. 4.11 Typy stěnových panelů a – vnitřní stěnový panel, b – obvodový vrstvený celostěnový panel, c – vnitřní stěnový panel s dveřním otvorem, d - obvodový panel s okenním otvorem


59

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Prefabrikované betonové stěny: Betonové prefabrikované stěny se skládají z jednotlivých stěnových panelů. Panely jsou zpravidla vyráběny na celou světlou výšku podlaží (Obr. 4.11). Délky panelů jsou dány technologickými podmínkami (hmotnost dílce, dopravní a manipulační možnosti aj.). Minimální tloušťka železobetonového panelu je 100 mm. Vzhledem k velké pevnosti betonu v tlaku lze relativně tenké železobetonové panelové stěny používat i pro budovy o mnoha podlažích (panelové objekty se stěnami tl. 150 mm se realizovaly do 12ti podlaží). Obvodové panely musí splňovat tepelně technické požadavky. Panely jsou buď vrstvené nebo se na obvodovou konstrukci používají železobetonové panely shodné tloušťky jako jsou vnitřní panely a tepelná izolace s ochrannou vrstvou se provádí až po montáži přímo na stavbě. Prefabrikované železobetonové sloupy (obr. 4.12): Základním prvkem prefabrikovaných sloupových systémů je sloup, jehož výška odpovídá výšce jednoho podlaží nebo je na výšku podlaží složený z několika dílců a nebo je vyráběn jako jeden prefabrikát na výšku 2 až 3 podlaží (tzv. průběžné konzolové sloupy – obr. 4.13). Minimální půdorysné rozměry prefabrikovaného železobetonového sloupu jsou podle normy 140 x 140 mm. Běžně se prefabrikované sloupy vyrábějí čtvercové rozměrů 250 x 250 mm až 600 x 600 mm, obdélníkové nebo kruhové. Jednotlivé sloupové dílce se spojují buď přivařením výztuže vyčnívající ze spodního sloupu k ocelové botce sloupu horního nebo dodatečným protažením hlavní nosné výztuže sloupů otvory v prefabrikátech a jejím zainjektováním.

Obr. 4.12 Typy prefabrikovaných sloupů a – prefabrikovaný sloup na výšku podlaží, b – sloup skládaný, c – průběžný sloup s úložnými konzolami

Obr. 4.13 Prefabrikované konzolové sloupy

Prefa-monolitické konstrukce stěn a sloupů Prefa-monolitické konstrukce využívají prefabrikovaných dílců z betonu nebo jiného materiálu pro vytvoření bednění pro monolitickou část betonovanou přímo na stavbě. Toto „bednění“ zůstává po zabetonování součástí konstrukce a proto se tradičně nazývá „ztracené“ bednění. Sníží se tak na jedné straně náklady za dopravu velmi hmotných železobetonových prefabrikátů a na straně druhé vysoké náklady za systémové bednění. Lze tak využít odpovídajících výhod a eliminovat nevýhody prefabrikované a monolitické technologie. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

60

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Prefa-monolitické betonové stěny: Prefabrikované stěnové dílce tloušťky 50 – 80 mm opatřené příhradovou výztuží typu filigrán tvoří bednění monolitické vnitřní části. Panely mají velmi kvalitní vnější povrchy umožňující provedení pouze nátěru nebo tenkovrstvé stěrkové omítky. Prefamonolitické betonové stěny se používají pro suterénní stěny (Obr. 4.14) i pro stěny nadzemních podlaží. Tepelně izolační funkce v případě obvodových stěn musí být zajištěna dodatečnými vrstvami.

Obr. 4.14 Prefa-monolitická železobetonová stěna z panelů typu filigran 1 – panely typu filigran tvoří bednění vnitřní monolitické části stěny, 2 – prostorová příhradová výztuž typu filigran, 3 – vnitřní prostor se na stavbě vyplní betonem

Systémy ztraceného bednění: Bednění monolitické nosné konstrukce může být tvořeno různými typy konstrukčních materiálů. Pro bednění, které zůstane v konstrukci zabudováno (ztracené bednění) lze využít bednicích prvků, které jsou lehké a zároveň mohou plnit tepelně izolační funkci ve výsledné konstrukci. Systémů založených na uvedeném principu existuje velké množství a liší se především tvarem a typem materiálu bednicího dílce. Bednění ze štěpkocementových desek: Štěpkocementové bednicí desky nejčastěji tl. 35 mm se spojují distančními ocelovými sponami, které zajišťují přesnou vzdálenost bednicích desek v průběhu betonáže. Do prostoru mezi desky se vkládají příhradové stěnové výztuhy zajišťující svislost stěn při provádění. Mezera mezi deskami (šířky zpravidla 150 mm) se vybetonuje a vznikne tak monolitická nosná stěna (Obr. 4.15). Pro obvodové stěny se používají dvouvrstvé desky složené ze štěpkocementové vrstvy tl. 35 mm a vrstvy stabilizovaného polystyrenu tl. 50 až 200 mm. Obvodové stěny již při relativně malých tloušťkách dosahují dobrých tepelnětechnických vlastností. Při tloušťce 420 mm je součinitel prostupu tepla U = 0,14 W.m-2K-1. Systém lze v závislosti na tloušťce a vyztužení betonového jádra použít i pro objekty s více než 10 ti podlažími.

Obr. 4.15 Monolitická betonová stěna s bedněním ze štěpkocementových desek A – nosná obvodová stěna, B – vnitřní nosná stěna, 1 – dvouvrstvá bednicí izolační deska složená z vnější vrstvy ze štěpkocementové desky tl. 35 mm a tepelně izolační vrstvy stabilizovaného pěnového polystyrenu, 2 – štěpkocementová bednicí deska tl. 35 mm, 3 – ocelové spony, 4 – betonové jádro stěny


61

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Bednicí dřevocementové tvárnice: Z tvárnic délky 820 – 1100 mm a výšku 250 mm se skládá stěna tl. 150 až 350 mm s vazbou tak, že sloupce betonového jádra musí probíhat souvisle na celou výšku podlaží. Po vyskládání čtyř vrstev (tj. do výšky 1 m) se vždy provede zabetonování vnitřních prostor tvárnic. Tepelně izolační vlastnosti jsou závislé na tloušťce polystyrenové výplně a dosahuje se obdobných parametrů jako v předchozím případě bednění ze štěpkocementových desek. Bednicí tvárnice z vypěněného styroporu: Z tvárnic rozměrů 250 x 300 x 1000 mm (váha pouze 1,2 kg) se stejně jako v předchozím případě skládá stěna s vazbou tak, že sloupce betonového jádra probíhají souvisle ve svislém směru. Po vyskládání tří vrstev výšky 300 mm se provede zabetonování vnitřního jádra tloušťky 150 mm. V případě potřeby lze do stěny vložit svislou i vodorovnou výztuž. Povrch stěny se z vnitřní i vnější strany opatří omítkou vyztuženou plastovou sítí. Na uvedených principech je založena i celá řada dalších zdicích systémů snažících se integrovat požadavky statické, technologické i tepelně izolační. 4.2.3

Dřevěné stěny a sloupy

Dřevěné konstrukce stěn a sloupů patří mezi tradiční konstrukce, používané již od samotných počátků stavitelství. Výhodou dřevěných stěn jsou příznivé tepelně izolační vlastnosti, relativně dobrá únosnost v tlaku i tahu, jednoduchost výstavby a využití obnovitelného zdroje materiálu. Nevýhodou je hořlavost, nasákavost a s tím související náchylnost k napadení dřevokaznými škůdci. Roubené konstrukce stěn Roubené stěny se skládají z plně nebo částečně hraněných trámů vzájemně svázaných přeplátováním v rozích. Ve spárách jsou trámy spojeny na péro a drážku nebo kolíky. Spáry se vymazávaly hliněnou maltou. Roubené stěny mají zpravidla tloušťku 150 až 250 mm. Z důvodů ochrany před vlhkostí se doporučuje roubené zdivo osazovat na podezdívku výšky min. 600 mm s oddělením vodorovnou hydroizolací (Obr. 4.16).

Obr. 4.16 Roubená stěna A – spojení stěn v rohu – přeplátování na rybinu, B – přeplátování s přesahem zhlaví, C – řez roubenou stěnou z plně hraněných trámů 1 – trám, 2 – zhlaví, 3 – roubík nebo péro v drážce, 4 – podezdívka, 5 - izolace

Dřevěné sloupkové konstrukce stěn Nosná část stěny je vytvořena systémem dřevěných sloupků, vodorovných prahů a šikmých vzpěr. V dřívějších dobách se pole mezi dřevěnými prvky vyplňovala cihelným zdivem (hrázděné konstrukce - Obr. 4.17) nebo dřevěnými špalíky (krčkové konstrukce). Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 62

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Obr. 4.17 Tradiční hrázděná konstrukce

Obr. 4.18 Dřevěná nosná konstrukce z na stavbě vyrobených panelů před vložením tepelné izolace

V současnosti se používají sloupky z hraněného řeziva menšího průřezu a v kratších osových vzdálenostech (cca 500 až 600 mm). Prostor mezi sloupky je vyplněn tepelnou izolací a opláštění z obou stran je provedeno z překližky nebo jiných desek z aglomerovaného dřeva (Obr. 4.18). Novodobé sloupkové dřevěné konstrukce stěn se vytvářejí tesařským způsobem přímo na stavbě (spojování pneumatickými hřebíkovačkami a sponkovačkami) nebo se obdobnou technologií vyrábějí prefabrikované kompletizované dřevěné panely, z nichž se konstrukce domu montuje. Vzhledem k maximálnímu využití prostoru stěn pro tepelnou izolaci se dřevěné sloupkové konstrukce využívají i při navrhování nízkoenergetických budov s minimálními hodnotami prostupu tepla obvodovými stěnami. To je mimo jiné závislé i na kvalitně provedené vzduchotěsné vrstvě při vnitřním líci skladby obvodové stěny. Dřevěné sloupy Dřevěné sloupy jsou používány především v konstrukcích hal, přístřešků a krovů. Průřez sloupu může být celistvý z hraněného řeziva nebo složený z menších průřezů, které jsou vzájemně spojeny pomocí hřebíků nebo lepením. Sbíjené i lepené profily mohou být i větších průřezů. Výhodou lepených profilů je větší tvarová přesnost a větší odolnost proti vlhkosti a dřevokazným škůdcům. Technologie lepení průřezu z dřevěných lamel umožňuje využívání i řeziva malých rozměrů, přičemž lze vyrábět dlouhé a tvarově složité konstrukční prvky (oblouky aj.). 4.2.4

Ocelové sloupy

Ocel má velkou únosnost v tlaku i tahu. Průřezy ocelových sloupů mohou být uzavřené nebo otevřené, vytvořené z válcovaných nebo svařovaných profilů. Za účelem zvýšení únosnosti a zvětšení požární odolnosti se ocelové sloupy kombinují s betonovou výplní. Požární odolnost ocelových sloupů musí být zajištěna některým ze způsobů protipožární ochrany – např.: protipožárním obkladem, nástřikem, nátěrem nebo vodní náplní uvnitř sloupů.


63

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

4.3

OTVORY V NOSNÝCH STĚNÁCH

Otvory ve stěnách se zřizují k osvětlení místností denním světlem a ke komunikačnímu spojení sousedních prostorů nebo vnějšího prostoru s vnitřním prostorem budovy. Nad otvorem v nosné stěně musí být nadpraží tvořeno překladem schopným přenést veškeré zatížení ze stropu a zdiva nad překladem do přilehlých zdí vedle otvoru. Překlady se podle použitého materiálu a technologie dělí na: - zděné překlady – kamenné a cihelné klenby, - monolitické železobetonové překlady, - prefabrikované překlady (železobetonové, ocelové, dřevěné, keramické, z lehkých betonů), - prefamonolitické překlady – prefabrikované dílce jsou na stavbě dobetonovány monolitickou částí. Okenní překlady mohou být buď samostatné nebo spojité (nad sousedními otvory probíhá průběžný překlad, který plní zároveň funkci průvlaku nebo ztužujícího věnce). 4.3.1

Požadavky na nadpraží otvorů

Statická funkce a požadavky Překlad nad otvorem musí zajistit přenos zatížení z oblasti bezprostředně nad ním do přilehlých částí zdí vedle otvoru. Při správném provedení vazby zdiva nad překladem lze předpokládat klenbové roznesení zatížení a na překlad působí pouze zatížení z trojúhelníkové oblasti nad překladem. Velikost roznášecího úhlu α závisí na tuhosti zdiva stěny. Pokud do takto vymezené trojúhelníkové oblasti zasahuje stropní konstrukce, je třeba od ní působící zatížení uvažovat i jako zatížení překladu (Obr. 4.19).

Obr. 4.19 Zatížení překladu ve zděné stěně: 1 – nosný překlad, 2 – trojúhelníkové zatížení od zdiva nad překladem, 3 – zatížení od stropu působící v oblasti nad překladem, 4 – délka uložení překladu 120 – 300 mm

Překlady musí být dostatečně uloženy na zdech vedle otvoru. Délka uložení závisí na druhu a únosnosti zdiva ostění a materiálu překladu, a pohybuje se mezi 120 až 300 mm. Tepelně technické požadavky Nadpraží v obvodových stěnách musí být dostatečně tepelně izolovány, tak aby v jejich místě nevznikal tepelný most (tj. aby vodní páry nekondenzovaly na chladnějším vnitřním povrchu nadpraží) ani nepředstavovaly slabší místo z hlediska tepelné izolace. Požaduje se, aby tepelněizolační schopnost nadpraží byla stejná jako u stěny, v níž je nadpraží zabudováno. Vlastní materiál nosného překladu zpravidla z hlediska tepelně technického nevyhovuje a je tedy třeba ve skladbě překladu Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 64

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

použít účinné tepelně izolační vrstvy. Používají se dva základní principy (Obr. 4.20). Dělený prefabrikovaný překlad s vloženou vrstvou tepelné izolace zpravidla z pěnového polystyrenu nebo z desek z minerálních vláken nebo se provádí tepelná izolace z vnější strany společně se zateplením celé obvodové stěny kontaktním pláštěm. Okenní nebo dveřní rám musí navazovat na vrstvu izolace tak, aby v místě styku rámu s překladem nevznikl tepelný most.

Obr. 4.20 Principy tepelné izolace nadpraží v obvodové stěně a – dělený prefabrikovaný překlad s vloženou tepelnou izolací, b – prefabrikovaný nebo monolitický překlad izolovaný z vnější strany; 1 – zdivo stěny nad překladem, 2 – překladové dílce, 3 – okenní nebo dveřní rám, 4 – tepelná izolace

4.3.2

Konstrukce překladů

Zděné překlady Zděné překlady patří mezi historické konstrukce používané do začátku 20. století, kdy byly postupně nahrazeny ocelovými a železobetonovými překlady. Dnes se uplatňují jen ojediněle při rekonstrukcích historických budov. Zděné překlady se zhotovovaly převážně ve tvaru kleneb z opracovaných kamenů nebo z plných cihel, případně se oba materiály kombinovaly. V pozdějším období se používaly cihelné zděné překlady vyztužené páskovou ocelí. Kamenné překlady: V historických konstrukcích se používaly monolitické překlady z kamenných kvádrů nebo klenuté kamenné překlady. Klenuté překlady jsou tvořeny opracovanými kamennými kvádry - klenáky nebo v případě menších šířek otvorů mohou být i z vybraných neopracovaných nebo částečně opracovaných lomových kamenů. Menší rozpony byly v některých případech překlenuty přímou kamennou klenbou z přesně opracovaných kamenů.

Obr. 4.21 Tradiční zděný překlad z plných cihel 1 – zapuštěná patka, 2 – tzv. přímá klenba, 3 – maltové lože, 4 – bednění


65

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Cihelné překlady: Cihelné překlady se vytváří zděním z plných cihel. Ve starších a historických stavbách se lze setkat s třemi typy cihelných překladů: - klenuté překlady se zakřivenou spodní plochou; používaly se do rozponu 3,0 m, - přímé nebo mírně vyklenuté překlady s rovnou spodní plochou nadpraží; používaly se do rozponu cca 1,2 m (Obr. 4.21), - přímé překlady vyztužené páskovou ocelí; požívaly se do rozponu 1,8 m. Ocelové překlady Ocelové překlady se používají od druhé poloviny 19. stol. až do současnosti. Jsou tvořeny nejčastěji válcovanými nosníky průřezu I. Na šířku stěny je uloženo několik nosníků a prostor mezi nimi je vyzděn nebo vybetonován (Obr. 4.22). Ocelové překlady se opatří konečnou povrchovou omítkovou vrstvou. Aby omítka lépe držela a neopadávala z plochy dolních přírub ocelových nosníků, obalují se spodní příruby drátěným pletivem. U obvodových zdí je nutno opatřit ocelový překlad potřebnou tepelnou izolací. Ocelové překlady se využívají při větších zatíženích a při větších rozpětích otvorů až do 6 m.

Obr. 4.22 Tradiční ocelový překlad ve vnitřní nosné zdi z ocelových I nosníků 1 – plné cihly, 2 – beton, 3 – ocelové nosníky I, 5 – ocelové pletivo, 6 - omítka

Železobetonové překlady Železobetonové překlady mohou být buď monolitické nebo prefabrikované. Monolitické železobetonové překlady byly do 60. let 20. století nejpoužívanějším druhem překladů ve zděných stavbách a v monolitických železobetonových stavbách. I v současnosti se stále často používají především v případech staveb s monolitickými železobetonovými stropy nebo nosnými stěnami. Jejich výhodou je, že je lze navrhovat pro libovolnou tloušťku stěn, pro téměř libovolná rozpětí nadpraží a pro různá zatížení. Nevýhodou jsou mokré pracovní postupy a především, stejně jako u nadpraží z ocelových nosníků, nedostatečná tepelně izolační schopnost, z čehož vyplývá nutnost umístění vnější izolační vrstvy u překladů v obvodových stěnách. Aby nadpraží u železobetonové monolitické konstrukce mělo dostatečnou tepelně izolační schopnost, je nutno ji doplnit takovými izolačními vrstvami, které zajistí dostatečný tepelný odpor. Prefabrikované železobetonové překlady jsou tyčové prvky s obdélníkovým, čtvercovým průřezem nebo průřezem tvaru L. Překlady mohou být vylehčené kruhovou dutinou ve střední části. Rozměry mohou být různé až do průřezu 300 x 500 mm a délky do 4 m.


66

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Překlady z lehkých betonů Lehké betony na výrobu těchto dílců jsou dvojího typu. Buď jsou z pórobetonu, nebo je pro výrobu betonu použito lehkého kameniva např. keramzitu nebo Liaporu. Překlady tak mají dobré tepelnětechnické vlastnosti. Pórobetonové překlady jsou součástí komplexních stavebních systémů z pórobetonu (Obr. 4.23). Výhodou těchto dílců je nejen dobré tepelně izolační vlastnost, ale poměrně nízká hmotnost a tím snadná manipulovatelnost na stavbě a menší pracnost při realizaci. Maximální světlá šířka otvoru je 1,75 m. Uložení je s ohledem na menší pevnost pórobetonu požadováno 245 mm, do světlého rozponu 1,35 m může být uložení 195 mm.

Obr. 4.23 Překlad z pórobetonových U dílců v pórobetonovém systému

Překlady z betonu s lehkým kamenivem: Stejně jako předchozí typy lehkých překladů jsou i tyto součástí komplexních stavebních systémů např. Liapor apod. Překlady z Liaporbetonu se vyrábějí buď obdélníkového průřezu v šířkách 115 mm, 175 mm a 240 mm ve dvou výškových řadách 115 mm a 240 mm nebo roletové překlady (s prostorem pro vnější žaluzie) v šířkách odpovídajících celé tloušťce obvodové zdi tj. 365 a 425 mm a o výšce 240 mm. Maximální světlá šířka otvoru je 3,0 m. Uložení je s ohledem na menší pevnost lehkého betonu 245 mm, u světlosti do 1,0 m stačí uložení 120 mm. Keramické překlady Keramické překlady jsou ve své podstatě překlady železobetonové vybetonované do keramických tvarovek průřezu U nebo E. V betonové výplni je nosná výztuž dimenzovaná na příslušné zatížení. Překlady mohou být i spřažené – spolupůsobící s nabetonovanou nebo nadezděnou částí nosné stěny. Nadokenní překlady v obvodových stěnách jsou buď skládané s vloženou vrstvou tepelné izolace nebo dodatečně oizolované kontaktní vrstvou tepelné izolace. Nosné keramické překlady z tvarovek U: Keramické překlady jsou sestaveny z tvarovek U různých typů, do kterých je vložena nosná výztuž a jsou zabetonovány. Dodávají se buď jako kompletní nebo jako dílce pro dobetonování na stavbě. V současnosti často používaným typem jsou překlady šířky 70 mm a výšky 238 mm (obr. 4.24) s možností použití pro světlé rozpony do 2,75 m. Skladbou keramických dílců lze vytvořit překlady nad různě tlustými vnitřními i obvodovými stěnami. V případě obvodových stěn se mezi překladové dílce vkládá vrstva tepelné izolace (Obr. 4.25). Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 67

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Keramické překlady roletové: Z keramických tvarovek se vyrábějí nadokenní a dveřní překlady s roletovým truhlíkem pro vnější žaluzie až do max. světlosti otvoru 2,75 m.

Obr. 4.24 Keramický překlad 1 – keramická tvarovka U, 2 – beton, 3 – ocelová výztuž

4.4

Obr. 4.25 Okenní nadpraží z keramických překladů 1 – keramický zdicí blok, 2 – stropní nosník, 3 – keramický překlad, 4 – věncovka, 5 – cementová malta, 6 – tepelná izolace, 7 – rám okna

OBVODOVÉ PLÁŠTĚ

Mnoho stavebních materiálů, které vyhovují požadavkům z hlediska únosnosti (kámen, železobeton, hutný cihlářský střep), jsou též dobrými vodiči tepla. Není proto vhodné, aby při použití v obvodových pláštích budov plnily kromě statické funkce i funkce tepelně izolační. Proto se v případě obvodových konstrukcí z tohoto důvodu často používá kombinace nosné stěny, vrstvy vysoce účinné tepelné izolace a ochranné vrstvy. V některých případech se uvnitř skladby ponechává vzduchová mezera zajišťující odvětrání vodních par, které by mohly v konstrukci za určitých podmínek kondenzovat. Z hlediska umístění tepelně izolačních vrstev v konstrukci obvodové stěny lze rozdělit obvodové pláště na: - jednovrstvé obvodové zdivo a zdivo z vrstvených tvárnic, - kontaktní obvodové pláště, - sendvičové obvodové pláště. 4.4.1

Jednovrstvé obvodové zdivo a zdivo z vrstvených tvárnic

Pro jednovrstvé obvodové stěny se používají tvárnice (zdicí prvky), které jsou dnešní vysoké tepelně technické požadavky schopny zajistit buď vlastním materiálem, z něhož jsou zdicí prvky vyrobeny (např. pórobetonové tvárnice, Obr. 4.8), tvarovým řešením zdicích prvků (např. vylehčené keramické zdící prvky, zdicí prvky z lehkého betonu) nebo integrací tepelného izolantu do skladby zdícího prvku již při její výrobě (např. zdící prvky s vyplněnými dutinami např. minerální vlnou nebo perlitem, izolační vrstvené tvárnice, Obr. 4.7). Snaha o max. zvýšení tepelného odporu zdiva při realistickém zachování tl. obvodové stěny do cca 0,5 m vedla výrobce zdicích prvků k změně technologie výroby – vylehčení zdicích prvků a větší obsah Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

68

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

vzduchových pórů (množství a uspořádání vzduchových pórů v tvárnicích (vliv na snížení pevnosti v tlaku vlastních zdicích prvků)), snaha o minimalizaci ložných a styčných spár – suché zámkové spoje styčných spár, kalibrované rozměry broušených/přesných tvárnic pro minimální tloušťku ložných spár (lepení, PU pěna apod.), doplňkové zdící prvky (nižší zdicí prvky, rohové tvárnice apod.), zdicí prvky s integrovanou tepelnou izolací. Vzhledem k stále se zpřísňujícím požadavkům na tepelný odpor konstrukcí vnější obálky budovy jsou již dnes stěny z jednovrstvých zdicích prvků na hranici použitelnosti a pro energeticky efektivní budovy je výhodnější s ohledem na kvalitu obvodového pláště z hlediska tepelného odporu a jeho celkové tloušťky volit konstrukce s účinným tepelným izolantem v jejich skladbě. Výhodou zděných jednovrstvých obvodových plášťů je mechanická odolnost obou povrchů obvodové stěny a eliminace možnosti jejího mechanického poškození v exteriéru, nevýhodou je větší celková tloušťka konstrukce a nutnost striktně dodržovat modulovou skladbu jednotlivých prvků systému (technologická kázeň při výstavbě), problematické je u jednovrstvého zdiva a zdiva z vrstvených izolačních tvárnic řešení detailů s ohledem na eliminaci tepelných mostů a vazeb. 4.4.2

Kontaktní obvodové pláště

Vnitřní nosnou část obvodového pláště tvoří zdivo, monolitická nebo prefabrikovaná stěna zpravidla s horšími tepelně izolačními parametry. Požadované hodnoty tepelného odporu (součinitele prostupu tepla) konstrukce tak musí zajistit sama tepelná izolace. Na nosnou část je z vnější strany připevněna pomocí plastových nebo ocelových (nerezových) kotev a přilepení tmelem (Obr. 4.26) vrstva vysoce účinné tepelné izolace (např. desky ze stabilizovaného pěnového polystyrenu nebo desky z minerálních vláken). Vnější povrch izolačních desek je překryt výztužnou sítí ze skelných nebo polypropylénových vláken přilepenou tmelem a tenkovrstvou stěrkovou omítkou s plnivem modifikovaným plasty, která umožňuje větší deformace povrchu omítky bez vzniku trhlin. Výztužná síť zajišťuje jednolitost finálního povrchu bez trhlin v místech spojů nosné konstrukce nebo zateplovacích desek a její umístění by mělo být v 1/3 tloušťky tmelu od exteriéru.

Obr. 4.26 Kontaktní zateplovací plášť (převzato z [5])

U konstrukcí (např. z keramických materiálů), kdy k dosažení potřebných tepelně izolačních vlastností obvodového pláště stačí slabá vrstva tepelného izolantu (zejména u rekonstrukcí), může plnit funkci přídavného tepelného izolantu tepelně izolační omítka, obvykle s plnivem z perlitu nebo drceného polystyrenu. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 69

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Kontaktní systémy zateplení obvodového pláště účinně zamezují tepelným ztrátám v zimním období, nejsou však schopny dokonale chránit konstrukci před teplotními zisky v letním období, kdy se může vliv teploty negativně projevit na napjatosti vnitřní nosné konstrukce. Nevýhodou kontaktních zateplovacích systémů je i menší mechanická odolnost povrchů z exteriérové strany. 4.4.3

Sendvičové obvodové pláště

Skládané (sendvičové) obvodové pláště jsou zpravidla tvořeny nosnou konstrukcí, kontaktní vrstvou tepelného izolantu, provětrávanou vzduchovou mezerou a ochranou krycí vrstvou. Ochranou krycí vrstvu tepelného izolantu tvoří obvykle finální pohledové vrstvy, které jsou řešeny na principech: i) prefabrikované konstrukce, ii) vyzdívané konstrukce z lícových cihel do kotevních profilů upevněných v úrovni stropní konstrukce nebo kotvených přímo k nosné konstrukci pomocí spon, iii) obkladových fasádních prvků upevňovaných na roštovou konstrukci viz Obr. 4.27 (fasádní desky na metalické, plastické bázi nebo desky z materiálů na bázi dřeva apod.).

Obr. 4.27 Skládaný obvodový plášť s fasádním obkladem kotveným k dřevěné roštové konstrukci

Pohledová vrstva vyzdívaná z lícových cihel. Nosná vrstva sendvičové (vícevrstvé) obvodové stěny je stejně jako v předchozím případě kontaktního obvodového pláště tvořena zdivem nebo betonovou stěnou. Kotvy z nekorodující oceli (z drátu průměru 3 – 4 mm) se vloží do ložných spár zdiva nebo do betonové stěny před jejím zabetonováním (Obr. 4.28). Na jeden čtvereční metr připadá min. pět kotev.

Obr. 4.28 Vícevrstvé zdivo (sendvičové), 1 – betonová stěna, 2 – tepelná izolace, 3 – vzduchová provětrávaná dutina, 4 – předložená stěna z cihel, 5 – kotva z nerez oceli


70

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Na nosnou stěnu se připevní stejně jako v případě kontaktního systému vrstva tepelné izolace. Ocelové kotvy procházející tepelnou izolací jsou určeny ke spojení vnější ochranné přizdívky s nosnou částí. Vnější ochranná vrstva je nejčastěji tvořena lícovými cihlami (keramickými – typu Klinker nebo z vápenopískových cihel). Mezi tepelnou izolací a vnější ochrannou krycí vrstvou se zpravidla ponechává vzduchová dutina. Účinné provětrání dutiny lze zajistit při její šířce minimálně 40 mm a při jejím napojení na vnější prostředí prostřednictvím provětrávacích otvorů ve vnější ochranné vrstvě. Provětrávaná vzduchová dutina brání kondenzaci vodních par v konstrukci a to i v případech vnitřních provozů s vysokou relativní vlhkostí vnitřního vzduchu. Mimo to vzduchová mezera zajistí snížení teplotních zisků a tím i menší teplotní gradient zatěžující nosnou konstrukci vynuceným přetvořením v důsledku změn teploty. Nosná konstrukce obvodové stěny tak může být lépe využita k přenášení silových účinků zatížení.

Obr. 4.29 Kotvení vnější cihelné přizdívky sendvičového obvodového pláště (převzato z [1]) 1 – cihelná vrstva z lícového zdiva, 2 – železobetonový průvlak nebo věnec, 3 – závěsná konzola, 4 – závěsný práh

V případě vyšších objektů se vnější vrstva lícového zdiva podepírá v určitých výškových vzdálenostech úložnými prahy nebo závěsnými konzolami (Obr. 4.29). U novodobých srubových dřevostaveb je sendvičový obvodový plášť obvykle tvořen dvěma roubenými stěnami z dřevěných hraněných profilů se zámky a mezilehlé tepelné izolace (Obr. 4.30).

Obr. 4.30 Sendvičový obvodový plášť roubené stěny novodobé srubové dřevostavby


71

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

4.5

VNITŘNÍ DĚLICÍ KONSTRUKCE

Vnitřní dělicí konstrukce (příčky) jsou nenosné stěny rozdělující vnitřní prostory budov na jednotlivé, účelově vymezené části. Primární funkce nenosných stěn a příček je: - dělicí - svým uspořádáním v konstrukčním systému vnitřní dělicí konstrukce oddělují jednotlivé dispoziční a provozní části budov. Kromě toho mohou vnitřní dělicí konstrukce plnit i další funkce: - akustické, - tepelně izolační, - ztužující, - protipožární, - architektonické. Podrobnější specifikace požadavků, které by měly vnitřní dělicí konstrukce splňovat je uveden v kapitole kap. 4.1. 4.5.1

Rozdělení podle způsobu zatěžování nosných konstrukcí

Vnitřní dělicí konstrukce se podle způsobu zatěžování nosných konstrukcí budovy rozdělují na: - podepřené po celé délce – vyvozují rovnoměrné spojité zatížení vodorovných nosných konstrukcí pod příčkou (Obr. 4.31-a), - zavěšené po celé délce – vyvozují rovnoměrné spojité zatížení vodorovných nosných konstrukcí nad příčkou (Obr. 4.31-b), - částečně samonosné – zatěžují částečně (např. trojúhelníkovým zatížením) vodorovné nosné konstrukce pod příčkou a částečně svislé nosné konstrukce (Obr. 4.31-c), - visuté – vzepřené do svislých nosných konstrukcí (Obr. 4.31-d), - samonosné podepřené do svislých nosných konstrukcí pod příčkou (Obr. 4.31-e), - samonosné zavěšené na svislé nosné konstrukce nahoře (Obr. 4.31-f), - visuté – zavěšené jako konzola na svislé nosné konstrukce (Obr. 4.31-g, h). 4.5.2

Technologické a materiálové rozdělení

Vnitřní dělicí konstrukce lze z hlediska technologického a materiálového rozdělit na: - zděné konstrukce (tradiční příčky), Obr. 4.32-a: - z keramických (cihelných) materiálů, - z betonových materiálů, Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

72

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE - z tvárnic na bázi lehkého betonu, - z nepálené hlíny, - ze skleněných tvárnic, - příp. z kamene,

Obr. 4.31 Druhy příček podle způsobu zatěžování nosných konstrukcí, a – podepřená, b – zavěšená, c – částečně samonosná, d – visutá – vzepřená do svislých nosných konstrukcí, e – samonosná podepřená na koncích dole, f – zavěšená, g – visutá (konzolová) plná, h – visutá (konzolová) s dveřmi (převzato z [3])

Obr. 4.32 Druhy příček podle technologie výroby, a – vyzdívaná z malých prvků (cihel, tvárnic), b – monolitická, c – montovaná z celostěnových panelů, d – montovaná z úzkých vertikálních dílců, e – lehká přemístitelná, f – prosklené stěny (převzato z [3])

- monolitické konstrukce (celistvé příčky), Obr. 4.32-b: - betonové, - železobetonové, - vápenosádrové (rabicka), - keramidová příčka, Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

73

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

- prefabrikované konstrukce (montované příčky), - betonové – např. z lehkého betonu, (Obr. 4.32-d), - železobetonové (Obr. 4.32-c), - dřevěné, - kostrové s opláštěním konstrukčními deskami, - celoskleněné. 4.5.3

Tradiční zděné příčky

Příčky z cihel a tvárnic. Tyto příčky se vyzdívají z plných cihel, z cihel podélně a příčně děrovaných, z příčkovek sádrových, betonových, z lehkých betonů (s lehčeným kamenivem, z pórobetonu), dříve ze škvárobetonu, křemelinových příčkovek aj. Příčky realizované v tloušťce ¼ cihly klasického formátu se obvykle vyzdívají na vápenocementovou maltu (vyjma přesných lepených tvárnic sádrových, pórobetonových, broušených keramických apod.) a někdy se vyztužují ocelovými vložkami vkládanými do ložných spár. Příčky delší než 5,4 m nebo vyšší než 3,0 m musí být nějakým způsobem vyztuženy, běžně ocelovou výztuží, železobetonovými ztužujícími věnci, ztužujícími pilířky apod. Zděné příčky se běžně realizují jako jednoduché (Obr. 4.33-a), v případech zvýšených akustických požadavků je možné příčky realizovat jako dvojité (Obr. 4.33-b) se vzduchovou dutinou a zvukovou izolací.

Obr. 4.33 Příčky z keramických pálených příčkovek (převzato z [1]) a – jednoduchá příčka s výztuží v drážce, b – dvojitá příčka se zvukovou izolací, 1 – drážka, 2 – výztuž, 3 – péro, 4 – příčkovka, 5 – vzduchová dutina, 6 – zvuková izolace

Příčky se zdí na vazbu o ¼ nebo ½ cihly (tvárnice). Příčky je nutné řádně zavázat do ozubů nebo kapes vytvořených v nosné svislé konstrukci. U novodobých zdících systémů je možno k provázání příček a svislých nosných konstrukcí použít řadu speciálních spojovacích prostředků (viz např. u pórobetonové stěny Obr. 4.34). V případě vyztužení ložných spár páskovou ocelí 20/1 mm nebo drátem kruhového průřezu 5 mm je možné příčky u vybraných materiálových řešení realizovat jako visuté (vzepřené do svislých nosných konstrukcí 4.31-d).


74

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Obr. 4.34 Příčka z lehčeného betonu (pórobetonu), (převzato z [1]) 1 – stropní konstrukce, 2 – pružné vyplnění, 3 – pórobetonové tvárnice, 4 – kročejová izolace, 5 – lepenka, 6 – podkladní beton (alt. stropní konstrukce), 7 – pozinkovaná spojka, 8 – nosné zdivo

Zděné příčky zejména z plných pálených cihel mohou mít významnou ztužující funkci u některých typů zděných bytových domů s podélným stěnovým konstrukčním systémem a s dřevěnými trámovými stropy, kde se spolupodílí na celkové prostorové tuhosti objektu a obvykle jsou realizovány přes několik podlaží. Příčky z lehkých izolačních desek. V minulosti se poměrně často stavěly lehké příčky z dřevovláknitých, křemelinových a jiných desek, s kterými je možno se setkat při rekonstrukcích staveb. Příčky mohly být realizovány jako jednoduché nebo dvojité. Dnes je nahradily soudobé roštové konstrukce příček opláštěné konstrukčními deskami, především sádrokartonem. Sklobetonové a skleněné příčky. Skleněné a sklobetonové příčky se používají nejčastěji v průmyslových stavbách a administrativních budovách, zejména tam, kde je potřeba oddělit dva prostory neprůhlednou příčkou a současně je potřeba zachovat prostup světla dělicí konstrukcí. Skleněné nebo sklobetonové stěny se realizují v celé ploše příčky nebo se kombinují s jinou konstrukcí příčky jako průběžné pásy pod stropní konstrukcí, tak aby bylo zajištěno dostatečné prosvětlení prostor za příčkou. Příčky se zdí z plných nebo dutých skleněných tvárnic v kombinaci s betonem. S ohledem na tepelné ztráty se vnější příčky zdily z dutých tvárnic. Každou sklobetonovou příčku má obepínat železobetonový rám, který by měl mít šířku min. 50 mm. U příček větších než 6 m2 se musí železobetonový obvodový rám uložit do drážky v nosné konstrukci min. 50 mm a alespoň o 10 mm širší, než je tloušťka skleněné tvarovky. Na dno drážky se vloží dilatační podložka, po stranách drážky nepískovaná lepenka (Obr. 4.35).

Obr. 4.35 Úprava sklobetonové příčky u ostění s drážkou (převzato z [1]) 1 – spára s výztuží, 2 – skleněná tvarovka, 3 – vodorovná výztuž, 4 – železobetonový rám, 5- omítka, 6 - lepenka


75

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

U vyšších a delších příček se do ložných i styčných spár vkládá výztuž z páskové oceli nebo z kruhové oceli průměru 5 mm, která je zakotvena u výztuže obvodového železobetonového rámu. Příčky vyšší než 3,0 m je nutné po výšce dělit ztužujícím trámkem, velké plochy je nutné dělit na menší dilatační pole velká do 12 m2. 4.5.4

Celistvé příčky

Příčka z monolitického betonu - moniérka. Příčka z monolitického železobetonu (Obr. 4.36) se realizuje pouze v případech, mají-li na ni být zavěšeny těžké zařizovací předměty, nebo v průmyslových provozech, je-li vyžadována pro své mechanické vlastnosti. Nevýhodou moniérky je její poměrně značná pracnost, jedná se o příčku těžkou, obtížně se v ní dodatečně zřizují rýhy a je zpravidla nevyhovující z hlediska tepelné techniky.

Obr. 4.36 Moniérova příčka (převzato z [1])

Příčka vápenosádrová - rabicka. Rabicové příčky se dříve realizovaly jako tenké dělicí příčky, ne však ve vlhkých provozech a v místnostech, kde byla povrchová úprava vyžadována s obkladem. Konstrukce vápenosádrové příčky je obdobná jako u moniérky, nosnou kostru tvoří ocelové dráty tvořící čtvercovou síť kotvenou do okolních nosných konstrukcí, na kostru se přidrátuje pletivo z pozinkovaného ocelového drátu průměru 0,8 mm s oky 15/15 mm až 30/30 mm a na pletivo se za pomocí jednostranného bednění nebo i bez něho nahazuje dostatečně hustá vápenosádrové malta. Celková tloušťka rabicové příčky včetně omítky byla obvykle 50 mm. Příčka keramidová. Keramidová příčka má výztužnou síť s vlisovanými tělísky keramidu, na které je nanášena vápenocementová malta. Příčka není vhodná tam, stejně jako příčka rabicka, kde je potřeba na příčku zavěšovat těžké zařizovací předměty nebo břemena. Do výšky 2,75 m nebylo nutné realizovat pomocnou nosnou síť z ocelových drátů, ale pletivo se uchycovalo pomocí úchytek zabetonovaných do stropu a podlahy. Do svislých nosných konstrukcí se pletivo přichytávalo skobami, které se zarážely po vzdálenostech cca 300 mm.


76

4. 4.5.5

SVISLÉ KONSTRUKCE Montované příčky

Příčky montované z celostěnových panelů. Příčky z celostěnových panelů se běžně realizují z betonu z přírodního kameniva nebo z lehčených betonů, také ale z keramických tvarovek. Ve většině případů se dnes vyrábějí v závodech na výrobu prefabrikátů, u velkých staveb se někdy, kvůli eliminaci komplikovaného transportu rozměrných a těžkých prefabrikátů, realizují přímo na stavbě na vodorovných sklopných podložkách nebo ve svislých bateriích. S ohledem na transport prefabrikátů se betonové celostěnové panely konstrukčně vyztužují ocelovou sítí, pro manipulaci při transportu a montáži se panely opatřují závěsnými oky.

Obr. 4.37 Příklad vyztužení celostěnové montované příčky (převzato z [1])

Celostěnové panely se vyrábějí jako plné nebo s dveřními otvory (Obr. 4.37), alt. s dalšími prostupy pro vedení instalací. Dveřní otvory mohou již být kompletizovány osazenými zárubněmi. Panely se montují na stavbě jeřábem před vlastní realizací stropní konstrukce. Příčky montované z úzkých vertikálních dílců. Tento druh příček byl zejména využíván v prefabrikované bytové výstavbě. Jedná se o příčky z vertikálních dílců o hmotnosti do max. 90 kg, které tak umožňují ruční montáž a demontáž. Výhodou těchto příček je rychlá montáž bez nutnosti použití zvedacích mechanismů. Příčkové dílce se vyrábějí z autoklávovaného plynosilikátu nebo plynobetonu. Pro montáž příček je nutné po jejich vytyčení na podlaze osadit ližinu z ocelového profilu 50/80 mm a osadit stropní vodicí lištu z tenkostěnného ocelového profilu. Vodicí lišta se připevňuje nastřelovacími hřeby nebo připevněním vruty do dřevěných špalíků, které jsou předem osazeny do železobetonových prefabrikátů svislé a vodorovné nosné konstrukce. V případě hladkých styčných ploch příčkových dílců se dílce spojují tmelem. Pro zajištění spolupůsobení dílců se po výšce obvykle ne třech místech vkládaly plechové hmoždinky zasazené do plochy příčky v místě styku dílců. Příčky kostrové s opláštěním konstrukčními deskami. Příčky se skládají z nosné dřevěné nebo častěji ocelové (pro snadnější rektifikaci) kostry, která je tvořena obvodovým rámem se sloupky, v případě potřeby i příčníky. Nosná kostra příčky je pak opláštěná konstrukčními deskami (Obr. 4.38, Obr. 4.39, Obr. 4.40), např. sádrokartonovými, cementotřískovými, deskami z recyklovaných nápojových kartonů aj.


77

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

Obr. 4.38 Stavba sádrokartonové příčky (převzato z [1]) 1 – ocelové profily, 2 – sádrokartonová deska

Obr. 4.39 Detaily sádrokartonových příček do kovových rámů (převzato z [1])

Obr. 4.40 Detaily sádrokartonových příček do dřevěných rámů (převzato z [1])

Kostrové konstrukce příček s opláštěním konstrukčními deskami lze realizovat jako jednoduché nebo dvojité, alt. instalační. Nejběžněji používané sádrokartonové příčky lze navrhovat se zvýšenou požární odolností, odolností proti vlhkosti a se zvýšenými izolačními schopnostmi – tepelně technickými i akustickými (lze navrhnout i jako mezibytové dělicí stěny za dodržení bezpečnostních požadavků,


78

4.

SVISLÉ KONSTRUKCE

integrace plechu min. tl. 0,6 mm do skladby příčky). Lehké kostrové příčky lze s výhodou použít při dodatečných vestavbách podkrovních místností. Příčky přemístitelné. Přemístitelné příčky jsou dělicí stěny, které umožňují jejich stavbu po dokončení povrchových úprav na finální konstrukci podlahy. Opětovná snadná demontovatelnou takto konstruované příčky umožňuje velkou dispoziční variabilitu prostoru i po do končení stavby. Přemístitelné příčky by měly splňovat následující kritéria: - minimální plošná hmotnost - plošná hmotnost přemístitelné příčky by neměla přesáhnout 30 kg/m2 a hmotnost jednotlivých prvků příčky by měla být nejvýše 90 kg, tak aby byla možná ruční montáž i demontáž příčky, - snadno rozebíratelné spoje – by měly usnadnit přesnou suchou montáž a demontáž příčky a umožňovat rychlé změny dispozičního řešení bez významnějších narušení okolních prvků a přilehlých stavebních konstrukcí, - variabilní řešení otvorů – konstrukce přemístitelné příčky by měla umožňovat dodatečné zřizování a rušení otvorů nebo změnu jejich polohy v prostoru omezeném nosnými konstrukcemi, - vedení instalací – přemístitelné příčky by měly umožňovat vedení instalací, zejména elektrické energie, pomocí instalačních drážek v tenkostěnných profilech příčky nebo pomocí speciálních instalačních lišt.


79

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Stropní konstrukce rozdělují objekt po výšce na podlaží a vytvářejí nosnou konstrukci pro uvažovaný provoz a pro další konstrukce nutné k jeho zajištění (příčky, technické vybavení aj.). Strop se skládá z nosné konstrukce stropu, podlahové konstrukce a konstrukce podhledu. Kromě statické funkce musí zajišťovat především funkci akustickou, protipožární a tepelně-technickou.

5.1 5.1.1

POŽADAVKY NA STROPNÍ KONSTRUKCE Architektonické požadavky

Půdorysná variabilita konstrukce objektu souvisí nejenom s charakterem svislých nosných konstrukcí, ale především s typem stropu, jeho rozpony, způsobem podepření, možnostmi vykonzolování a řešení vertikálních prostupů. Se zvětšujícím se rozponem stropu zpravidla narůstá plošná hmotnost stropu, větší zatížení na ostatní konstrukce (stěny, sloupy, základy aj.) a tím i celkové náklady. U historických (někdy i současných) staveb se setkáváme s podhledy stropů, které tvořily součást výzdoby interiérů. Příkladem jsou malované dřevěné trámové a kazetové stropy nebo stropy s podhledy zdobenými štukovou výzdobou. 5.1.2


Hlavní funkcí stropu je vytvářet únosnou a spolehlivou konstrukci pro uvažovaný provoz a zajišťovat přenos všech na něj působících zatížení do svislých konstrukcí. Únosnost stropu Konstrukce stropu musí spolehlivě a s dostatečnou rezervou přenášet zatížení od uvažovaného provozu (užitné zatížení) a zatížení od vlastní tíhy stropní konstrukce, příček apod. (stálé zatížení). Tuhost stropu ve svislém směru (odolnost proti průhybu) Stropní konstrukce musí vyhovovat z hlediska průhybu. Posouzení průhybu je důležité nejenom z důvodů estetických, ale i z hlediska vztahu (interakce) stropu s dalšími konstrukcemi. Nadměrná deformace stropu může např. způsobit poruchy podhledu, podlahové konstrukce nebo příček. Tuhost stropu v horizontální rovině Tuhost stropní konstrukce v horizontální rovině souvisí se schopností stropu zajistit přenos vodorovného zatížení (od větru) působícího na objekt do svislých nosných konstrukcí. Stropní konstrukce je přitom namáhána normálovými a smykovými silami působícími v rovině stropu (Obr. 5.1). Horizontální tuhost stropu tak má zásadní význam pro zajištění prostorové tuhosti objektu. Z hlediska horizontální tuhosti dělíme stropní konstrukce na tuhé a netuhé. Příklady horizontálně netuhých stropů jsou dřevěné stropy, strop s keramickými vložkami Hurdis, strop s keramickými nosníky a keramickými vložkami aj. Typické příklady tuhých stropů jsou železobetonové monolitické stropy, železobetonové prefabrikované stropy (za předpokladu zajištění tuhé stropní tabule vhodnými styky dílců a zálivkovou výztuží), železobetonové prefamonolitické konstrukce (typu fíligran), ocelobetonové stropní konstrukce aj. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

80

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Obr. 5.1 Působení větru na nosnou konstrukci objektu s horizontálně tuhými stropy; l - sloup, 2 - ztužující stěna, 3 - horizontálně tuhá stropní konstrukce, 4 - tlak větru, 5 - sání větru, 6 - reakce ztužující stěny

Požadavek minimální vlastní hmotnosti stropu Vlastní tíha nosné konstrukce stropu představuje zpravidla rozhodující složku zatížení, ovlivňující dimenze nejenom stropu samotného, ale i dimenze svislých nosných konstrukcí a základů. Hmotnost stropu má tak zásadní význam na efektivnost návrhu konstrukce jako celku. Především při návrhu stropů na větší rozpětí (více než 6 m) je vlastní tíha zcela rozhodující. Proto je výhodné stropy na velké rozpony vylehčovat dutinami nebo vkládáním vložek z lehčích materiálů. 5.1.3

Protipožární funkce a požadavky

Stropy představují z požárního hlediska jedny z nejdůležitějších konstrukcí. Rozdělují objekt po výšce na úseky, které jsou často totožné s požárními úseky. Stropy tak musí splňovat příslušné požadavky z hlediska požární odolnosti a stupně hořlavosti použitých stavebních hmot. Minimální normou požadovaná požární odolnost stropu je 15 minut, maximální je 180 minut. Stupeň hořlavosti materiálů ve stropech limituje jejich použití u vyšších objektů. 5.1.4

Akustické požadavky

Pro návrh skladby stropu jsou rozhodující akustické požadavky. Strop musí vyhovovat požadavkům na vzduchovou neprůzvučnost a na kročejovou neprůzvučnost. Problém neprůzvučnosti je spojen nejenom s vlastní skladbou, ale i se způsobem uložení stropu na svislé konstrukce, s kotvením příček a s řešením všech svislých konstrukcí oddělujících prostory. Vzduchová neprůzvučnost Stavební vzduchová neprůzvučnost má zajistit dostatečný „odpor" konstrukce vůči průniku zvuku ze vzduchu jedné místnosti přes konstrukci do místnosti druhé. Problém lze řešit na základě dvou principů a jejich kombinace: -

Princip hmotnostní: Vzduchová neprůzvučnost je úměrná plošné hmotnosti stropu tzn., že strop musí mít určitou minimální plošnou hmotnost (orientačně min. 250-350 kg/m2) tak, aby mohla být zajištěna požadovaná stavební vzduchová neprůzvučnost. Tento požadavek je zpravidla splněn u železobetonových stropů, kleneb a stropů s násypy nebo nabetonovanými vrstvami dostatečné tloušťky.


81

5. -

STROPNÍ KONSTRUKCE Princip rozdělených hmot se vzduchovou mezerou: V případě lehčích konstrukcí lze navrhnout systém různě hmotných vrstev oddělených vzduchovou mezerou s výplní akustickou izolací (např. vrstvou rohože z minerálních nebo skelných vláken).

Kročejová neprůzvučnost Zajištěním dostatečné kročejové neprůzvučnosti se brání přenosu zvuku, který se do konstrukce dostává prostřednictvím mechanických impulzů (chůze, dynamické účinky zařízení aj.). Ochranu proti kročejovému hluku lze řešit oddělením nášlapné vrstvy podlahy od nosné konstrukce stropu prostřednictvím dvou konstrukčních principů: -

-

Plovoucí podlaha: Konstrukce podlahy je dilatačně oddělena od nosné konstrukce stropu i po obvodě od svislých konstrukcí zvukoizolační pružnou vrstvou s malou dynamickou tuhostí (např. desky z minerálních vláken, plsť, mikroporézní pryž). Zvukoizolační podlahový povlak: Jednodušším (ale často i méně účinným) principem je použití nášlapné vrstvy podlahy (koberce), která tlumí účinek dopadajícího mechanického impulzu.

5.1.5


Z hlediska tepelně technického musí stropní konstrukce splňovat požadovaný součinitel prostupu tepla U [W.m-2.K-1], jehož normou požadovaná hodnota je závislá na rozdílu teplot v prostorách, které jsou stropem odděleny. Proto jsou větší požadavky na stropy nad průjezdy nebo nevytápěnými vnitřními prostorami, na stropy vykonzolované nad vnějším prostorem a na stropy tvořící konstrukci zastřešení. Naopak požadavky na velikost prostupu tepla stropů mezi vytápěnými prostorami jsou malé. Kromě omezení prostupu tepla je třeba zajistit, aby pokles dotykové teploty podlahy byl menší než normou stanovený požadavek pro daný provoz. Toho se dosahuje vhodným typem nášlapné vrstvy podlahy. Požadavek tepelné stability místnosti souvisí s tepelnou jímavostí všech konstrukcí včetně stropu. Zpravidla velká plošná hmotnost běžných stropních konstrukcí je z tohoto hlediska dostatečná. Na styku obvodové konstrukce a stropu je třeba vyřešit problém omezení tepelného mostu překrytím konstrukce tepelnou izolací tak, aby pokles vnitřní povrchové teploty byl co nejmenší a aby nemohlo ani v případě extrémních rozdílů vnitřní a vnější teploty dojít ke kondenzaci na vnitřním povrchu (způsobující zvlhnutí omítky a vytvářející podmínky pro vznik plísní aj.).

5.2 5.2.1

PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ STROPŮ Konstrukčně statické principy

Z hlediska konstrukčně statického dělíme stropní konstrukce na: klenbové konstrukce, nosníkové konstrukce a deskové konstrukce. V rámci uvedených konstrukčních variant se z důvodů zvýšení efektivity působení výsledné konstrukce kombinují různé materiály, tak aby byly co nejlépe využity jejich mechanické vlastnosti. Pro přenášení tahových namáhání se využívá především ocelových prvků, tlak je výhodné přenášet betonem, keramikou apod. Při kombinaci materiálů je třeba zajistit jejich účinné spolupůsobení (např. soudržnost oceli s betonem v železobetonu). Typickými konstrukčními principy využívajícími kombinace různých konstrukčních materiálů a prvků jsou vyztužování (železobeton, vyztužené dřevěné profily aj.), předpínání (předepjatý Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

82

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

beton, předepnuté ocelové a dřevěné konstrukce aj.) a spřažení (spolupůsobení konstrukčních prvků a materiálů - např. prefa- monolitické betonové konstrukce). 5.2.2

Konstrukční varianty stropních konstrukcí

Stropní konstrukce lze roztřídit podle konstrukčního, materiálového nebo technologického hlediska. Dále jsou varianty stropů probrány ve skupinách roztříděných podle rozhodujících znaků, i když to neodpovídá přesnému třídění podle některého z výše uvedených hledisek: - klenby, - dřevěné stropy, - železobetonové stropy, - železobetonové vložkové stropy, - sklobetonové stropy, - ocelové stropy a ocelobetonové stropy.

5.3

KLENBY

Klenby jsou jedním z nejstarších typů stropních konstrukcí. Jde o obloukové tlačené konstrukce z cihel, kamene, od 20. století i z prostého betonu nebo železobetonu. Poslední časté používání kleneb pro stropní konstrukce bylo v období výstavby činžovních obytných domů v minulém a na začátku tohoto století. Výhodou kleneb je vzhledem k použitému materiálu (plné cihly, kámen) jejich nehořlavost, požární odolnost a větší trvanlivost (příliš nepodléhají degradaci v důsledku zvýšené vlhkosti a stáří). Proto se klenbové stropní konstrukce používaly v tradičních bytových objektech pro stropy nad podzemím a přízemím a stropy ve středních chodbových traktech. Klenby mají vzhledem k velké hmotnosti velmi dobré akustické vlastnosti. Nevýhodou kleneb je především velká hmotnost, pracnost, konstrukční rozměry (velká tloušťka stropní konstrukce vyžadující větší konstrukční výšku podlaží) a z toho vyplývající značná spotřeba materiálu. 5.3.1

Statické působení kleneb

Klenba je oblouková konstrukce zpravidla složená z kusových dílců (cihel, kamenů), která vzhledem k existenci spár mezi dílci není schopná přenášet tahová namáhání a veškeré vnější zatížení se přenáší tlakem v průřezu klenby. Výslednici vnitřních sil (obloukovou tlakovou sílu) lze rozložit do složky N - kolmé k ložné spáře a složky Q ve směru ložné spáry (Obr. 5.2). Působiště výslednic vnitřních sil musí zůstat vždy uvnitř tzv. jádra průřezu. Klenba vyvozuje velké vodorovné síly v uložení, které jsou tím větší, čím je menší vzepětí klenby (Obr. 5.3). Působení klenby je tak podmíněno dokonalým nepoddajným podepřením pat klenby. Pro únosnost a stabilitu klenby mají velký význam i klenbová nadezdívka a zásyp klenby.


83

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Obr. 5.2 Působení vnitřních sil ve zděné klenbě l - klenák, 2 - ložná spára, 3 - oblouková tlaková čára, e - excentricita působiště vnitřních sil, N - normálová síla kolmá k ložné spáře, Q - smyková síla ve směru ložné spáry

Obr. 5.3 Statické působení klenby L - rozpětí klenby, f - vzepětí klenby, H - vodorovná reakce v uložení, V - svislá reakce v uložení

5.3.2

Konstrukce klenby

Vlastní klenba je charakteristická tvarem čelního oblouku, tj. příčného řezu kolmo k hlavní ose klenby. Nejčastější je čelní oblouk kruhový, kruhový segmentový nebo eliptický (Obr. 5.4). V určitých historických obdobích se používaly i speciální tvary lomených, tudorských nebo španělských oblouků.

Obr. 5.4 Tvary čelních oblouků A - oblouk kruhový, B - kruhový segmentový, C - eliptický, D - tudorský, E -lomený, F - španělský


84

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Podhled klenby - líc klenby je obloukového tvaru (Obr. 5.5). Tradiční klenby se vyzdívaly z tzv. klenáků na podpůrné celoplošné bednění nebo na ramenáty. Klenba se zdila od patek k závěru klenby na vazbu s ložnými a styčnými spárami obdobně jako u zdiva stěn. Ložné spáry probíhají kolmo na čelní oblouk klenby a směřují radiálně do středu křivosti. Klenby vyvozují v uložení velké šikmé tlaky, které je třeba zachycovat opěrami (patkami kleneb) nebo ocelovými táhly.

Obr. 5.5 Konstrukční prvky valené klenby; l - opěra klenby, 2 - klenák, 3 - vrcholový klenák (závěrák), 4 - styčná spára, 5 - ložná spára, 6 - pateční spára, 7 - líc klenby, 8 - rub klenby, 9 - klenbová nadezdívka

5.3.3

Konstrukční varianty kleneb

Valená klenba Nejčastěji používaný tvar klenby je klenba valená, ze které jsou odvozeny ostatní typy kleneb. Tvar valené klenby je dán pohybem tvořicí křivky čelního oblouku po řídicích přímkách. Valená klenba je uložená na dvou podporách - nosných stěnách, klenebních pásech nebo ocelových nosnících. Normálové síly (tlaky) působí ve směru kolmém k povrchovým přímkám a přenášejí se do podpor (Obr. 5.6).

Obr. 5.6 Tvar a statické působení valené klenby l - čelní oblouk, 2 - trajektorie tlakových sil v klenbě, 3 - reakce v podporách klenby

Klášterní klenby Klenba klášterní vzniká průnikem dvou nebo i více valených kleneb, jejichž vrchové přímky jsou rovnoběžné s přilehlými podporami (Obr. 5.7). Ve styku dvou valených kleneb vzniká tupé žebro. Klášterní klenba vyžaduje podpory (stěny, klenební pásy, ocelové nosníky) po celém obvodu zaklenuté půdorysu. Mezi klášterní klenby řadíme klasickou klášterní klenbu, neckovitou klenbu a zrcadlovou klenbu (Obr. 5.8). Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 85

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Obr. 5.7 Tvar a statické působení klasické klášterní klenby l - čelní oblouk valené klenby, 2 - čelní oblouk valené klenby v kolmém směru, 3 – tupé žebro v průniku dvou valených kleneb, 4 – trajektorie tlakových sil, 5 - reakce v podporách klenby

a

b

Obr. 5.8 Varianty klášterních kleneb; a - neckovitá klenba (l – čelní oblouk, 2 - tupé žebro v průniku dvou valených kleneb), b – zrcadlová klenba (l - zrcadlo, 2 - vouta, 3 - tupé žebro v průniku dvou valených kleneb)

Křížové klenby Křížová klenba vzniká průnikem dvou nebo i více valených kleneb o stejné výšce, jejichž povrchové přímky jsou kolmé ke ztužujícím klenebním pásům nebo obvodovým stěnám v krajních čelních obloucích (Obr. 5.9). Ve styku dvou valených kleneb vzniká ostré žebro, žebra se sbíhají ve vrcholu klenby. Části klenby mezi žebry se nazývají prsa klenby. Normálové síly (klenbové tlaky) působí ve směru kolmém k povrchovým přímkám a přenášejí se do žeber a žebry do rohů zaklenutých prostor. Křížová klenba tak může být otevřená, podepřená pouze v rozích pilíři nebo sloupy, mezi nimiž jsou vyklenuty ztužující klenební pásy.

Obr. 5.9 Tvar a statické působení klasické křížové klenby 1 - čelní oblouk valené klenby, 2 - čelní oblouk valené klenby v kolmém směru, 3 - ostrá žebra v průniku dvou valených kleneb, 4 - prsa kleneb, 5 - trajektorie tlakových sil, 6 - lokální reakce v podporách klenby


86

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Lunetové klenby Lunetová klenba vzniká průnikem valených kleneb s nestejnou výškou (Obr. 5.10). Do vyšší (základní) klenby vbíhá kolmo orientovaná valená klenba nižší - luneta. Lunety se používaly především pro otevření valených nebo klášterních kleneb a pro vytvoření okenních nebo dveřních otvorů.

Obr. 5.10 Lunetová klenba; l - valená klenba, 2 - luneta, 3 - žebro lunety

Kromě uvedených základních typů tradičních kleneb existují další varianty lišící se tvarem a způsobem vyklenutí: kopule, česká klenba, pruská klenba apod.

Novodobé klenby V počátcích rozvoje betonových konstrukcí se používaly betonové klenby. Tloušťka klenby z prostého betonu je 70-160 mm. S rozvojem železobetonu docházelo k vylehčování kleneb a kromě tlakového působení se uvažovalo i přenášení tahů a ohybových momentů železobetonovým deskovým průřezem. Tím byla z konstrukce kleneb odvozena konstrukce železobetonových skořepin (Obr. 5.11). Skořepiny se používají především pro zastřešení velkých rozponů.

Obr. 5.11 Železobetonová válcová skořepina

5.4

DŘEVĚNÉ STROPY

Dřevěné stropy patří mezi tradiční konstrukce, používané stejně jako klenby již od počátků stavitelství. Až do 30-tých let 20. století byly dřevěné trámové stropy převažujícím typem stropů pro bytové i občanské stavby a nyní se s nimi setkáváme při rekonstrukcích budov. V současnosti se používají novější typy dřevěných stropů, které mají menší spotřebu dřeva a nevyžadují trámy velkých průřezů. Výhodou dřevěných stropů je malá plošná hmotnost, možnost zajištění dobré tepelné izolace a nenáročná technologie výstavby (snadná doprava stavebních dílců, snadná montáž aj.). Nevýhodou dřevěných stropů je především hořlavost (omezující použití pro vyšší objekty) a náchylnost k napadení dřevokaznými škůdci (dřevokazný hmyz, dřevokazné houby, plísně aj.). Většina Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

87

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

dřevokazných škůdců se aktivuje ve vlhkém prostředí, a proto je nevhodné používat dřevěné stropy ve vlhkých prostorách (nad sklepy, v místě koupelen aj.). Dřevěné stropy jsou netuhé v horizontální rovině a jsou poddajnější z hlediska svislého zatížení. Dřevěné stropy mají často malou plošnou hmotnost a z toho vyplývají horší akustické vlastnosti. 5.4.1

Konstrukční řešení dřevěných stropů

Konstrukčně lze dřevěné stropy rozdělit na (Obr. 5.12): - deskové konstrukce: nosná konstrukce je tvořena dřevěnými trámy uloženými vedle sebe na sraz a vzájemně spojenými pro zajištění spolupůsobení (povalové stropy); konstrukce zatěžuje podpírající stěny spojitě po celé délce uložení, - nosníkové konstrukce: hlavními nosnými prvky jsou dřevěné nosníky (trám, lepený nosník, příhradový nosník), na které je uložena podpůrná konstrukce podlahy a podhled; nosníky zatěžují stěny lokálně v místech uložení zhlaví.

Obr. 5.12 Konstrukční varianty dřevěných stropních konstrukcí A - desková konstrukce (povalový strop), B - nosníková konstrukce se záklopem

Zhlaví trámů je třeba z důvodů zabránění vzlínání vlhkosti ze zdiva do dřeva ukládat na podkladky (např. z tvrdého impregnovaného dřeva tl. 25-50 mm) podložené kusem hydroizolačního pásu a mezi zdivem a zhlavím trámu ponechat vzduchovou mezeru šířky 30-50 mm (Obr. 5.13). Styk trámu se zdí je ze statického hlediska kloubový s umožněným vodorovným posuvem. Vlastní konstrukce dřevěného stropu je horizontálně netuhá.

Obr. 5.13 Uložení dřevěného trámu do obvodové zděné konstrukce l - dřevěný trám, 2 - vzduchová mezera 30-50 mm, 3 - impregnovaný podkladek, 4 - izolace proti vlhkosti, 5 - zhlaví trámu ošetřené proti působení vlhkosti

Pro zvýšení stability nosných zdí se některé dřevěné stropnice kotví ke zdi ocelovými kotvami připevněnými na zhlaví trámu a zakotvenými do zdi. V dřívějších dobách se pro tuto funkci používaly tzv. trámové kleště zakotvené prostřednictvím závlače do vnějšího líce obvodové zdi (Obr. 5.14). Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 88

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Obr. 5.14 Zakotvení dřevěného trámu do zdi pomocí trámových kleští 1 - zhlaví trámu, 2 - impregnovaný podkladek, 3 - ocelové kleštinové táhlo z páskové oceli, 4 - ocelová závlač

U dřevěných stropů je třeba zajistit dostatečnou protipožární bezpečnost ochranou dřevěné konstrukce nehořlavými vrstvami. Tento požadavek byl dříve zajišťován provedením násypu na záklop (škvára, stavební rum, hrubozrnný písek) a omítaného podhledu. Minimální tloušťka násypu mezi dvěma dřevěnými konstrukcemi byla 80 mm. Spodní líc dřevěných stropů se z protipožárních důvodů opatřoval omítkou prováděnou na jednoduchou nebo dvojitou, křížem kladenou rákosovou rohož. V pozdějších dobách byly rákosové rohože nahrazovány keramidovým nebo drátěným (rabicovým) pletivem. U současných dřevěných konstrukcí a rekonstrukcí se podhled často navrhuje ze sádrokartonových desek. Dřevěné nosníky se nesmí z důvodů požární bezpečnosti ukládat do zdiva komínu. V těchto místech se provede výměna (dřevěná nebo ocelová), přenášející zatížení do sousedních nosníků nebo se nosník uloží na ocelovou konzolu. Vzdálenost dřevěné konstrukce od omítnutého vnějšího líce komínového zdiva je min. 50 mm. 5.4.2

Konstrukční varianty dřevěných stropů

Povalové stropy Nosnou část stropu tvoří dřevěné trámy - povaly kladené těsně vedle sebe a vzájemně spojené ve styčných spárách dřevěnými klínky nebo železnými skobami (Obr. 5.15). Vzniká tak desková konstrukce, která tvoří současně rovný podhled. Povaly jsou zpravidla ze tří stran hraněné trámy, u některých nenáročných objektů jsou povaly z kulatiny. Na horní líc povalů může být provedena vrstva hliněné mazaniny nebo násyp s podlahou na polštářích. Nevýhodou je, že uložení povalového stropu je po celé délce stěny a dochází tak ke značnému zeslabení nosného zdiva. Povalové stropy se dělaly do rozponu 4,5 m, výjimečně až do 6 m. Povalové stropy mají velkou spotřebu dřeva, a proto se používaly tam, kde byl dostatek levného dřeva.

Obr. 5.15 Povalový strop - typická skladba 1 - dřevěné povaly, 2 - ocelové skoby, 3 - násyp, 4 - konstrukce podlahy, 5 - rákosová omítka


89

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Dřevěné trámové stropy tradiční konstrukce Nosná konstrukce je tvořena dřevěnými trámy (stropnicemi), uloženými do kapes ve zdivu, eventuálně na jinou konstrukci (dřevěný nebo ocelový průvlak aj.). Vzdálenost dřevěných trámů je obvykle v rozmezí 0,8-1,2 m, u novějších konstrukcí jsou při použití menších profilů vzdálenosti menší. Dřevěné trámové stropy se používají pro rozpony 5-6,5 m. Záklop z prken tl. 26 nebo 33 mm je uložen buď na dřevěné trámy, nebo mezi trámy na latě připevněné k bokům trámů (zapuštěný záklop). Na záklopu je z akustických a protipožárních důvodů násyp, eventuálně jiná těžší nespalná vrstva. Konstrukce podhledu se připevňuje buď přímo na trámy, nebo na tzv. „rákosníky,, , tj. samostatné dřevěné trámy nesoucí podhled nezávisle na nosné konstrukci stropu. Trámový strop s omítnutým podhledem a násypem (Obr. 5.16) je tradiční konstrukce stropu, často používaná při výstavbě bytových domů v 19. a začátkem 20. století. Na dřevěné trámy je přibit záklop z prken nebo fošen. Na záklopu je násyp, do kterého se kolmo na směr trámů ve vzdálenosti 0,6-0,8 m kladly polštáře (trámky průřezu 50x100 až 80x 120 mm) a na ně se přibíjela dřevěná podlaha. Spodní líc trámů se opatřil podbíjením z prken tl. 13 mm s rákosovými rohožemi a omítkou.

Obr. 5.16 Tradiční trámový strop s omítnutým podhledem a násypem (tzv. polospalný strop); 1 - trám, 2 - záklop, 3 - lišta, 4 - násyp, 5 - polštář kolmo na stropní trámy, 6 - hrubá podlaha z prken, čistá podlaha, 8 - podbití z prken, 9 - rákosová omítka, 10 - omítka, 11 - podlahová lišta

Nevýhodou dřevěných stropů je jejich velká konstrukční tloušťka. Alternativou předchozího typu stropu je trámový strop se zapuštěným záklopem (Obr. 5.17), u kterého bylo možné snížit tloušťku stropu o výšku polštáře tj. o 80-100 mm. Záklop byl osazen na latích mezi stropní trámy a polštáře se kladly rovnoběžně s trámy ve vzdálenosti minimálně 80 mm od trámu.

Obr. 5.17 Trámový strop se zapuštěným záklopem, l - trám, 2 - lať 30x50 mm, 3 - prkenný záklop, 4 - násyp, 5 - polštář rovnoběžně se stropními trámy, 6 - hrubá podlaha

Dřevěné stropní konstrukce vykazují značné změny průhybů při měnícím se zatížení. Pro případy, kdy by mohlo docházet k nežádoucímu porušení celistvosti podhledu (např. u podhledů zdobených Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 90

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

štukovou dekorací) se prováděly trámové stropy s rákosníky (Obr. 5.18). Nosná konstrukce podhledu byla provedena na samostatných trámech - tzv. rákosnících a byla oddělena mezerou od vlastní nosné konstrukce podlahy. Oddělením podhledu od nosné konstrukce se zlepší také akustické vlastnosti stropu. Nevýhodou je větší tloušťka, větší spotřeba dřeva a dvojité kapsy v uložení, oslabující únosnost nosných stěn.

Obr. 5.18 Trámový strop s rákosníky, l - trám, 2 - rákosník, 3 - záklop, 4 - podbití + omítka

Novodobé konstrukce dřevěných trámových stropů Viditelné trámy v podhledu stropu jsou z architektonických důvodů používány i v současné době. Konstrukčně lze tento požadavek řešit buď nepravými trámy v podhledu stropu, nebo i novodobými konstrukcemi trámových stropů. Konstrukce stropů, kde dřevěné trámy mají nosnou funkci a zároveň jsou ponechány viditelné v podhledu, lze však používat pouze u nízkých staveb, kde není na závadu menší protipožární odolnost (rodinné domy, jednopodlažní stavby aj.) nebo je třeba opatřit trámy protipožárním obkladem. Zvýšení požární odolnosti konstrukce lze zajistit i zakrytím dřevěných trámů protipožárním podhledem. Podhled může být proveden z dřevocementových desek opatřených rabicovým pletivem a omítkou nebo ze sádrokartonových desek připevněných na dřevěný nebo kovový rošt. Fošnové stropy Ve srovnání s trámovými stropy má fošnový strop o 30-40 % menší spotřebu dřeva. Stropnice jsou tvořeny fošnami v osových vzdálenostech 400-600 mm, na které je přitlučen záklop z prken a vlastní podlaha (Obr. 5.19). Fošny jsou pro zajištění stability rozepřeny ve vzdálenostech 1,2-1,5 m šikmými rozpěrami z latí nebo prken. Vhodný rozpon fošnového stropu je do 5 m. Podhled může být omítaný s podbitím z prken, dřevocementových desek nebo ze sádrokartonových desek. Fošnový strop má vzhledem k malé plošné hmotnosti horší akustické vlastnosti. Jejich zlepšení lze dosáhnout zatěžovací vrstvou a plovoucí podlahou stejně jako u stropů trámových. Fošnový strop se používá pro výstavbu nízkých staveb, tj. tam, kde není na závadu jeho menší požární odolnost a malá tuhost v horizontální rovině.

Obr. 5.19 Fošnový strop l - stropnice z fošen, 2 - rozpěry, 3 - záklop, 4 - násyp, 5 - polštář, 6 - podlaha, 7 - podbití + omítka


91

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Stropy z lepených, sbíjených a příhradových nosníků Stropy z lepených, sbíjených a příhradových nosníků mají výrazně menší spotřebu dřeva. Zpravidla jsou lehké a mají tak horší akustické vlastnosti. Nevýhodou těchto stropů je zpravidla velká konstrukční výška a v případě lepených lamelových nosníků i relativně vysoká cena. Výhodou je: - využití dřeva menších rozměrů (průřezů i délek): možnost vytváření lepených nosníků z tenkých nastavovaných lamel, použití kratších a tenčích prken u příhradových a sbíjených nosníků, - využití levnějšího materiálu v méně namáhaných částech: použití prvků z aglomerovaného dřeva, použití řeziva nižší jakostní třídy aj., - efektivní využití materiálu z hlediska statického: průřez je navržen tak, aby hmota byla soustředěna v místech největšího namáhání (průřez tvaru I). Nosníky tak lze navrhnout i pro větší rozpětí. Skladba stropu se liší pouze použitými nosníky, podlahové a podhledové konstrukce jsou v běžných případech konstrukčně obdobné s ostatními typy dřevěných stropů. Lepené nosníky se vyrábějí lamelové (z lamel vodorovně nebo svisle uložených), slepené z prken nebo fošen (průřezu tvaru I) nebo kombinované nosníky se stojinou z aglomerovaného dřeva vlepenou do pásnic z kvalitního řeziva nebo lepených pásnic (Obr. 5.20).

Obr. 5.20 Lepené stropní nosníky A - lepený lamelový nosník, B, C - lepené nosníky z prken nebo fošen, D - kombinovaný nosník se stojinou z překližky, l - lepený spoj dřevěných lamel, 2 - lepený spoj prvků, 3 - stojina z aglomerovaného dřeva

Obr. 5.21 Typy průřezů nosníků sbíjených z prken, fošen a hranolů, l - hřebíkový spoj

Sbíjené nosníky jsou sbity z prken, fošen nebo hranolů. Průřez je zpravidla tvaru I nebo komůrkového uzavřeného profilu. Jednoduché sbíjené nosníky se vzhledem k menší únosnosti sbíjených spojů používají do rozponu 6 m (Obr. 5.21). Příhradové nosníky se vzhledem k velké konstrukční výšce využívají především pro konstrukce zastřešení větších rozponů. Dřevěné nosníky lze vyztužovat ocelovou výztuží ve spodní části, umožňující předepnutí nosníku nebo výztuží zabudovanou přímo v průřezu lamelového lepeného nosníku. Vyztužené a předepnuté dřevěné nosníky lze používat i na velké rozpony (více než 10 m) a velká zatížení.


92

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

5.5

ŽELEZOBETONOVÉ STROPY

Nejčastěji používaným typem stropů jsou v současné době konstrukce ze železobetonu. Z původní železobetonové trámové konstrukce se postupně vyvinuly deskové typy stropů, stropy prefabrikované, předepnuté a stropy spřažené prefa-monolitické. Výhodou železobetonových stropů je jejich velká únosnost, tuhost ve svislé i horizontální rovině, možnost téměř libovolného tvarování konstrukce, nehořlavost a velká protipožární odolnost. V případě prefabrikovaných železobetonových stropů je výhodná rychlost výstavby a snadnější předepínání stropních dílců za účelem dosažení větších rozponů a větších únosností. Nevýhodou monolitických železobetonových stropů je značná staveništní pracnost, omezení výstavby v zimním období a nutnost technologických přestávek. Nevýhodou prefabrikovaných železobetonových stropů jsou zpravidla velké dopravní náklady (v závislosti na vzdálenosti výrobny od staveniště) a potřeba těžké mechanizace pro montáž. Velká objemová hmotnost železobetonu je na jedné straně nevýhodná vzhledem ke značnému zatížení svislých konstrukcí, základů i vlastní konstrukce stropu, na straně druhé je výhodná z hlediska vzduchové neprůzvučnosti. Nevýhodou železobetonových stropů je i malý tepelný odpor, náročná demontáž, demolice a nákladná recyklace materiálu. Celkově je fyzická životnost a trvanlivost železobetonových stropů velká, i když i železobeton podléhá degradaci v důsledku karbonatace a koroze výztuže. V případě stropů v chráněném vnitřním prostředí jsou však účinky okolního prostředí minimální. 5.5.1

Konstrukční řešení železobetonových stropů

Konstrukčně lze železobetonové stropy rozdělit na: - trámové konstrukce: nosná konstrukce je tvořena železobetonovými trámy (Obr. 5.22), mezi kterými je pnuta železobetonová deska; trámy mohou být orientovány v jednom nebo ve dvou event. více směrech (kazetové a roštové konstrukce), - deskové konstrukce: nosnou konstrukci tvoří železobetonová deska pnutá v jednom směru nebo ve dvou (event. více) směrech (Obr. 5.23). Deska pnutá v jednom směru je podepřena na dvou protilehlých stranách, deska pnutá ve dvou směrech je nepoddajně podepřena po celém obvodě (tuhými průvlaky nebo stěnami) nebo lokálně podepřena (sloupy, pilíři, krátkými stěnami). Z technologického hlediska rozlišujeme tři skupiny železobetonových stropů: - monolitické železobetonové stropní konstrukce: konstrukce jsou vybetonovány do bednění přímo na místě svého budoucího působení, - prefabrikované železobetonové stropní konstrukce: konstrukce se na stavbě skládají (montují) z předem vyrobených dílců - prefabrikovaných železobetonových panelů, nosníků případně vložek; prvky se vzájemně stykují a styky zalijí stykovým betonem a dochází tak k tzv. zmonolitnění konstrukce, -

prefa-monolitické železobetonové stropní konstrukce: stropní konstrukce jsou tvořeny prefabrikovanými deskami nebo nosníky s vložkami, na které nebo mezi kterými se vybetonuje monolitická železobetonová deska; po zatvrdnutí dojde ke spřažení prefabrikované a monolitické části, které ve výsledné konstrukci staticky spolupůsobí.


93

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

V důsledku smršťování a dotvarování dochází k deformaci konstrukce, která může ovlivnit rovinnost podhledu i podlahy. Účinky dotvarování jsou u prefabrikovaných stropů zpravidla menší než u stropů monolitických, protože podstatná část hydratace betonu proběhne ve výrobně a na meziskládce v nezatíženém stavu.

Obr. 5.22 Trámové železobetonové konstrukce stropů; A -jednosměrný trámový strop, B - obousměrný roštový strop, C - jednosměrný žebrový strop, D - obousměrný kazetový strop

Obr. 5.23 Deskové železobetonové konstrukce stropů; A - jednosměrné pnutá deska, B - obousměrně pnutá deska podepřená po celém obvodu, C - lokálně podepřená deska, D – hřibová konstrukce stropu

5.5.2

Monolitické železobetonové stropy

Vývojem monolitické technologie došlo k redukci jejích tradičních nevýhod. Toho bylo dosaženo především: - používáním systémových bednění, - transportem betonu z centrálních výroben betonu, - urychlováním tuhnutí a tvrdnutí betonu na stavbě, - technologickými postupy umožňujícími betonáž i v zimním období, - používáním přísad do betonu (zlepšení zpracovatelnosti betonové směsi), - používáním předem vyrobených výztužných sítí, rohoží a koster, - vývojem technologie předpínání monolitických konstrukcí na stavbě. Rozhodujícím kritériem je pracnost a cena bednění. Požadavek rovného podhledu (a tím i jednoduššího rovného bednění) při zachování statických výhod trámových, žebrových a kazetových stropů lze řešit využitím tzv. ztraceného bednění (dřevěné bedničky, keramické tvarovky aj.). V těchto případech lze využít výhodnějšího plošného podbednění, přičemž vlastní železobetonová konstrukce je trámová, žebrová nebo kazetová s výplní mezi žebry. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 94

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Pro vytvoření bednění kazetových nebo trámových stropů lze využít i plastových nebo kovových vaničkových výlisků nebo dílců z lehkých materiálů, uložených na rovné bednění. Po zatuhnutí stropu se z konstrukce vyjmou pro další použití nebo se ve stropní konstrukci ponechají. Vyztužování deskových konstrukcí se v současnosti provádí nejčastěji svařovanými výztužnými sítěmi, které výrazně zjednodušují a zrychlují práci na staveništi. Do trámů a průvlaků se vkládají předem vyrobené výztužné prostorové kostry a výztužné mřížoviny („žebříčky“). Monolitické železobetonové stropy deskové Výhodou deskových železobetonových stropů je jednoduchost bednění a vyztužování, ale i rovný podhled konstrukce umožňující snadnou povrchovou úpravu tenkovrstvou štěrkovou omítkou. Desky jsou buď jednosměrně pnuté, nebo pnuté ve dvou event. více směrech. Při větších rozponech neúměrně roste spotřeba betonu i výztuže v porovnání s trámovými a žebrovými stropy. Uložení desek na podporách (stěnách a průvlacích) může být buď kloubové, nebo mohou být desky do podpor vetknuté (Obr. 5.24). Desky souvisle probíhající přes více podpor jsou desky spojité. Délka uložení desky na zdivu má být minimálně rovná tloušťce desky, nejméně však 100 mm. Monolitické železobetonové desky pnuté v jednom směru jsou podepřené na dvou protilehlých stranách. Prostě (kloubově) podepřené plné desky je efektivní navrhovat do rozpětí cca 4,0 m, vetknuté a spojité desky do 4,5-6 m. Minimální tloušťka železobetonové desky je 50 mm. Orientační tloušťku jednosměrné železobetonové lesky lze stanovit z následujících vztahů: - prostě (kloubově) uložená deska: h = 1/20 až 1/25 L - vetknutá nebo spojitá deska: hs = 1/30 až 1/35 L

Obr. 5.24 Jednosměrně pnuté železobetonové desky A - prosté (kloubové) uložení, B - deska vetknutá do průvlaků, C - deska spojitá

Monolitické železobetonové desky pnuté ve dvou nebo více směrech po obvodě nepoddajně podepřené stěnami nebo průvlaky jsou vzhledem k obousměrnému působení hospodárnější (menší spotřeba betonu i výztuže). Výztuž v desce je uložená ve dvou zpravidla na sebe kolmých směrech (Obr. 5.25). Křížem vyztužené desky tak lze použít i pro větší rozpony a zatížení. V závislosti na způsobu podepření je lze použít i pro rozpony 6x6 m, 7,2x7,2 m i více. Křížem vyztužené desky jsou nejvýhodnější pro čtvercové půdorysy a lze je použít pro obdélníkové půdorysy s poměrem stran do max. Lx : Ly = 1,5:1. Orientační tloušťku obousměrné železobetonové desky lze stanovit z následujících vztahů: - prostě (kloubově) uložená deska:

hs = 1/75 (Lx+Ly)

- vetknutá nebo spojitá deska:

hs = 1/105 (Lx+Ly) až 1/90 (Lx+Ly)


95

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Obr. 5.25 Obousměrně pnuté železobetonové desky; A - deska prostě podepřená, B - deska vetknutá

Monolitické železobetonové desky lokálně podepřené jsou železobetonové křížem vyztužené deskové konstrukce, lokálně podepřené sloupy s viditelnými nebo skrytými hlavicemi (Obr. 5.26). Hlavice zajišťují přenos zatížení od stropu do podporujícího sloupu. Vzhledem k tomu, že jde o obousměrnou konstrukci, je nejvhodnější čtvercová osnova podpor (sloupů) nebo obdélníková do poměru stran max. 1:1,3. Stropní konstrukce by měla být spojitá v obou směrech minimálně přes 3 pole, přičemž rozpony polí by měly být přibližně shodné. Rozhodující pro navrhování lokálně podepřených deskových stropů je posouzení na protlačení (porušení desky v oblasti lokálního podepření sloupem). V případě potřeby se do styku sloupu s deskou vkládají ocelové hlavice nebo se navrhují viditelné hlavice (hřibové stropy). Minimální tloušťka deskového stropu lokálně podepřeného je 160 mm, zpravidla je však větší. Deskové stropy tak mají velkou plošnou hmotnost. Pro snížení plošné hmotnosti je výhodné desku mezi hlavicemi vylehčit kazetami nebo vylehčovacími vložkami. Lokálně podepřené deskové stropy jsou technologicky jednodušší než stropy s viditelnými průvlaky a viditelnými hlavicemi. Používají se pro menší užitná zatížení (< 5 kN/m2) a rozpony do 7 m. Lokálně podepřené desky mají zpravidla větší průhyby a větší spotřebu výztužné oceli. Výhodná je kombinace lokálně podepřené desky s obvodovými průvlaky nebo parapety zajišťujícími prostorovou tuhost a tvořícími nosnou část obvodového pláště.

Obr. 5.26 Monolitická železobetonová deska lokálně podepřená A - axonometrie, B - příklad ocelové hlavice vložené do desky l - sloup, 2 - deska konstantní tloušťky, 3 - ocelová hlavice ve styku sloupu s deskou

Desky s viditelnými hlavicemi - hřibové stropy jsou výhodné pro velká užitná zatížení (> l0 kN/m2) a větší rozpony stropů. Nevýhodou je nerovný podhled, který komplikuje bednění stropu i řešení interiéru (Obr. 5.27). Tloušťka desky mezi hlavicemi má být min. 1/35 L a zároveň min. 100 mm. Hřibové stropy s viditelnými hlavicemi se používají především pro průmyslové objekty, skladiště, obchodní domy aj. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

96

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Obr. 5.27 Lokálně podepřená deska s viditelnými hlavicemi A - hřibový strop axonometrie; B - příklady tvarů železobetonových hlavic 1 - sloup, 2 - železobetonová deska, 3 - viditelná železobetonová hlavice

Monolitické železobetonové stropy trámové a žebrové Monolitické trámové a žebrové stropy jsou staticky efektivnější než deskové konstrukce. Nosníky jsou monoliticky spojeny s deskou a vytvářejí tak staticky výhodný průřez, ve kterém tahová namáhání v mezipodporovém průřezu přenáší výztuž ve spodní části nosníku a tlak je přenášen betonem v horní části nosníku a desky. Trámová konstrukce má v porovnání s deskovou konstrukcí zpravidla menší plošnou hmotnost. Nevýhodou je pracnost bednění, pracnější vyztužování a nerovný podhled. Proto byly vyvinuty různé typy trámových a žebrových stropů se ztraceným bedněním trámů a žeber. Pokud lze stropní konstrukci podepřít po celém obvodu půdorysu, s výhodou se využívá kazetové konstrukce s trámy orientovanými ve dvou nebo i více směrech. Monolitický železobetonový strop s viditelnými trámy v jednom směru je klasická železobetonová konstrukce typu Hennebique (Obr. 5.28). Vzhledem k pracnosti se v současnosti používá pouze ojediněle a to zpravidla pro větší zatížení a rozpony, kde se uplatní její statické výhody. Konstrukce stropu je tvořena trámy v osových vzdálenostech 1,2 až 3,0 m podporujícími železobetonovou desku.

Obr. 5.28 Monolitický železobetonový trámový strop typu Hennebique l - sloup, 2 - průvlak, 3 - trám, 4 - deska

Výška trámu závisí na rozponu, způsobu uložení a na zatížení, šířka trámů se navrhuje 1/2 až 1/3 h. Orientační výšky trámů a průvlaků lze stanovit z následujících vztahů: - prostě (kloubově) uložený trám:

h = 1/17 až 1/10 L

- vetknutý nebo spojitý trám:

h = 1/20 až 1/15 L

- průvlak nebo značně zatížený trám: h = 1/10 až 1/12 L Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

97

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Žebrové stropy jsou variantou trámového stropu, u kterých jsou trámy (žebra) v menších osových vzdálenostech 0,5 až 1,0 m (Obr. 5.29). Žebra jsou užší - pouze 60 až 120 mm a horní železobetonová deska je 50-70 mm.

Obr. 5.29 Železobetonový žebrový strop A - žebrový strop bez podhledu, B - žebrový strop s rovným omítaným podhledem l - žebro, 2 - deska, 3 - dřevěná lať, 4 - podbiti z prken, 5 - omítka podhledu

Monolitické železobetonové trámové a žebrové stropy se často opatřovaly rovným podhledem připevněným na trámech resp. žebrech. Nosná část podhledu byla tvořena podbíjením na latích zakotvených do žeber nebo se na ocelové kotvy zavěsila síť, na kterou se připevnilo keramidové pletivo jako podklad pro omítku. V současné době lze dodatečný podhled provést ze systému kostrových sádrokartonových podhledů. Monolitické železobetonové stropy bedničkové jsou žebrové stropy s podhledovou železobetonovou deskou tl. 30 až 45 mm monoliticky spojenou s žebry stropu (Obr. 5.30). Podhledová deska se vybetonuje na bednění a na ní se umístí dřevěné bedničky, které tvoří bednění žeber a horní železobetonové desky. Po zabetonování zůstávají bedničky v konstrukci (ztracené bednění). Do podhledové desky se někdy umísťovaly topné ocelové hady sálavého ústředního vytápění (systém CRITTAL). Konstrukce bedničkového stropu je pracná a vzhledem ke značné spotřebě dřeva velmi nákladná, a proto se již nepoužívá.

Obr. 5.30 Železobetonový bedničkový strop l - žebro, 2 - deska, 3 - podhledová železobetonová deska, 4 - dřevěná bednička, 5 – železobetonový věnec, 6 - omítka

Monolitické železobetonové stropy s trámy ve dvou nebo více směrech (kazetové a roštové). Zastropované půdorysy by měly být stejně jako u obousměrných železobetonových desek čtvercové nebo mírně obdélníkové o poměru stran do 1:1,5. Vzhledem k obousměrnému vyztužení má konstrukce výhodnější statické parametry. Stropy jsou velmi únosné a lze je používat pro velká zatížení i velké rozpony (až 15x15 m).


98

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Obr. 5.31 Kazetový lokálně podepřený deskový strop A - axonometrie, B - půdorys tvaru l - sloup, 2 - kazetová deska, 3 - plná železobetonová desková hlavice, 4 - žebro, 5 - horní železobetonová deska

Křížící se trámy vytvářejí kazety zakryté tenkou železobetonovou deskou (Obr. 5.31). Vzdálenost žeber kazetového stropu se pohybuje od 500 do 1200 mm. Pro usnadnění bednění kazet lze použít plastových výlisků, nebo kovových forem. Stropy s žebry ve větších vzdálenostech, mezi kterými je pnutá křížem vyztužená deska se označují jako roštové stropy. 5.5.3

Prefabrikované železobetonové stropy

Hlavní nevýhody monolitických stropů (pracné a drahé bednění, pracné vyztužování na stavbě, delší doba výstavby) jsou odstraněny u prefabrikované technologie. Výhodou prefabrikovaných stropů je: - rychlá a snadná montáž, kratší doba výstavby, menší pracnost na stavbě, - montáž na stavbě je méně ovlivněna klimatickými vlivy, - snadné předepínání prvků a z toho vyplývající možnost realizace stropů o větších rozponech a únosnostech, - vylehčování panelů dutinami vedoucí k menší plošné hmotnosti stropu a k úspoře materiálu nejenom vlastního stropu, ale celé podporující konstrukce, - kratší doba výstavby - stropní konstrukce je ihned po montáži únosná. Nevýhodou jsou vzhledem k velké hmotnosti prvků značné náklady na dopravu a manipulaci prvků. Prefabrikované železobetonové stropy panelové Nosná konstrukce stropu je tvořena prefabrikovanými železobetonovými panely. Panely jsou nejčastěji vyztužené v jednom směru a ukládají se na dvě protilehlé podpory (stěny nebo průvlaky). Průmyslová výroba panelů na speciálních linkách umožňuje jejich snadnější vylehčování a předepínání. Tím lze dosáhnout větších rozponů (12 m i více). Omezení hmotnosti a velikosti panelů (maximální šířka panelu < 2,4 někdy až 3,6 m) je dáno transportními a manipulačními možnostmi. Typické skladebné šířky železobetonových panelů jsou 300, 600, 1200, l 800 a 2400 mm. U prefabrikovaných stěnových soustav se vyráběly i panely šířky 3000 mm. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

99

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Po vyskládání stropní konstrukce z panelů je třeba zajistit spolupůsobení dílců. Proto jsou boky panelů tvarované tak, aby po zalití stykovou maltou bylo zajištěno jejich vzájemné spolupůsobení (obr. 5.32). Do spár mezi panely se vkládá zálivková výztuž, která zajišťuje přenášení tahových a smykových namáhání ve stropní konstrukci a zajišťuje tak vytvoření tuhé stropní tabule.

Obr. 5.32 Podélný styk stropních železobetonových panelů A - příčný řez, B - pohled na bok panelu l - příklad vytvarování boku panelu, 2 - zálivková výztuž, 3 - zálivka stykovým betonem

Při použití prefabrikované technologie je třeba řešit otázku vertikálních prostupů stropem pro instalace. Na rozdíl od monolitických stropů, kde prostupy lze v konstrukci vynechat při betonáži, je třeba u prefabrikovaných stropů použít vhodných instalačních panelů nebo předem objednat atypickou úpravu prefabrikátů. Někdy se problém prostupů řeší monolitickým dobetonováním s vynecháním příslušných otvorů. Malé prostupy (průměru max. 100-180 mm) lze v případě dutinových panelů provést vysekáním v dutině mezi žebry. Plné železobetonové panely se používají zpravidla pro menší rozpony (do 4,2 m) a menší zatížení (Obr. 5.33). Tloušťka plných panelů se pohybuje v závislosti na rozponu od 65 mm do 160 mm. Obousměrně pnuté panely jsou zpravidla čtvercového nebo mírně obdélníkového tvaru s kratší stranou, která by z transportních důvodů neměla překročit 3,5 m.

Obr. 5.33 Plné železobetonové panely A - jednosměrně pnuté panely, B - obousměrně pnuté panely

Dutinové železobetonové panely. Za účelem snížení vlastní hmotnosti se panely vylehčují podélnými dutinami kruhového nebo oválného tvaru (Obr. 5.34). Vzniká tak průřez, který má hmotu výhodně rozloženou při okrajích a uprostřed v blízkosti neutrální osy je průřez vylehčen. Tím dojde nejenom ke snížení spotřeby materiálu, ale i ke snížení namáhání panelu od vlastní tíhy. Železobetonové dutinové panely se vyrábějí až do rozponů 6,6 m v tloušťkách od 140 do 250 mm.


100

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Obr. 5.34 Dutinové železobetonové panely l - vylehčovací dutina, 2 - oko z oceli pro transport nebo montážní spoj, 3 - tvarované boky panelu, 4 - možnost vertikálních postupů prosekáním dutin

Prefabrikované stropy z panelů z předpjatého betonu Stropy z předpjatých dutinových panelů: Průřez panelů je analogický s panely dutinovými nepředpjatými (Obr. 5.35). Hlavní nosná výztuž panelů ve spodní a někdy i horní části průřezu je předepnutá. Vzhledem k předpětí lze prvky navrhovat na velké rozpony. Panely SPIROLL v tloušťkách 250 a 300 mm se používají do rozponů 12 m, panely tl. 400 mm až do rozponu 20 m. Stropy z žebrových předpjatých panelů jsou vhodné pro velké rozpony (až do 24 m) a velká zatížení. Používají se na průmyslové objekty, zastřešení hal, obchodní domy apod. Panely mají nejčastěji tvar TT nebo obráceného tvaru U (Obr. 5.36). Výška žeber je 300, 450, 600 nebo 750 mm. Tuhá stropní tabule se zajišťuje svařením stykových destiček na okrajích horní betonové desky nebo nabetonováním s výztužnou sítí.

Obr. 5.35 Varianty průřezů předpjatých dutinových panelů, l - vylehčovací dutiny, 2 - předpínací kabely

5.5.4

Obr. 5.36 Varianty průřezů předpjatých žebrových panelů TT

Prefa-monolitické železobetonové stropy

Prefa-monolitická konstrukce je konstrukcí kombinovanou z prefabrikované části a části monolitické realizované na stavbě. Prefabrikovaná část zpravidla vytváří bednění pro část monolitickou. V konečném stavu prefabrikovaná část spolupůsobí s monolitickou částí ve výsledné spřažené konstrukci. Prefa-monolitické konstrukce stropů tak eliminují nevýhody monolitických stropů (pracnost a cena bednění, značná staveništní pracnost a dlouhá doba výstavby) a nevýhody prefabrikovaných stropů Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

101

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

(náklady na dopravu a manipulaci na stavbě aj.). Proto jsou prefa-monolitické konstrukce v současné době značně rozšířenou technologickou variantou železobetonových konstrukcí. Prefa-monolitické železobetonové stropy z nosníků a vložek Základním nosným prvkem jsou prefabrikované nosníky, které se po osazení keramických vložek, vložek z lehkého betonu apod. dobetonují a tím vznikne prefa-monolitický žebrový strop schopný přenášet požadovaná zatížení. Princip tohoto typu stropu je detailněji probrán v kapitole 5.6. Prefa-monolitické železobetonové stropy deskové Stropní konstrukce se skládá z prefabrikované železobetonové desky, na kterou se na stavbě nabetonuje horní monolitická část. Prefabrikovaná deska má v sobě zabudovanou hlavní nosnou výztuž stropu, ze které zpravidla vyčnívá prostorová příhradová výztuž (smykové žebříčky), která slouží ke spřažení prefabrikované části s částí monolitickou (desky typu filigran - Obr. 5.37). Spřažení obou částí je zajištěno i drsným horním povrchem desky zajišťujícím smykové spolupůsobení. V některých případech jsou desky vyráběny bez příhradové výztuže a spolupůsobení je zajištěno pouze drsným povrchem desky. Pro větší rozpony se používají předepjaté desky. Prefabrikované desky mají tloušťku 60 až 80 mm. Maximální šířka a délka desek závisí na výrobci (max. šířka je zpravidla 2400 mm, maximální délka prvku se pohybuje od 7,2-7,6 m). Výsledná tloušťka spřažené desky je v závislosti na rozponu a zatížení od 150 do 250 mm (Obr. 5.38).

Obr. 5.37 Prefabrikovaná deska s prostorovou výztuží (typu filigran) A - perspektiva, B - řez deskou, l - železobetonová deska se zabudovanou nosnou výztuží, 2 - prostorová příhradová výztuž, 3 – hrubý (drsný) horní povrch desky pro smykové spolupůsobení, 4 - hladký podhled desky

Obr. 5.38 Prefa-monolitický spřažený deskový strop l - prefabrikovaná deska s příhradovou výztuží typu filigran, 2 - monolitická vrstva betonu, 3 - výztužná síť v horní části monolitické desky

Prefabrikované desky je třeba před betonáží dočasně podepřít zpravidla ve třetinách rozponu liniovými podpěrami. Nabetonovaná deska zajišťuje roznášení zatížení v rámci stropu a nemůže tak docházet k Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

102

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

rozdílným průhybům jednotlivých desek. Spodní líc desky má zpravidla vysokou kvalitu umožňující provedení tenké štěrkové omítky nebo povrchového nátěru. Výroba desek pro prefa-monolitické spřažené stropy umožňuje maximální variabilitu tvaru. Výrobce obvykle předepisuje pouze maximální délku a šířku prvku, přičemž vlastní půdorysný tvar může být libovolný (Obr. 5.39). Prostupy do rozměrů 150x150 mm lze v místech mezi výztuží prosekat v desce před betonáží, větší prostupy je možno vyrobit při výrobě prefabrikované desky.

Obr. 5.39 Tvary prefabrikovaných desek pro prefa-monolitické spřažené stropy A - variabilní možnosti tvarování čel, B - možnosti navrhování postupů

5.6

ŽELEZOBETONOVÉ VLOŽKOVÉ STROPY

Nevýhodou trámových a žebrových stropů je pracné bednění a nerovný podhled. Proto se postupně vyvinula řada typů stropů, ve kterých se pro vytvoření ztraceného bednění žeber a desky monolitického žebrového stropu využívá lehkých výplňových prvků (keramických dutinových prvků, výplňových prvků z pórobetonu, dutinových prvků z lehkého betonu z pórovitého kameniva, dutinových prvků z cementotřískových desek, výplňových prvků z plastů apod.). Výplňové prvky (vložky) se umístí na bednění, do místa budoucích žeber se vloží výztuž a konstrukce se zabetonuje. Spodní líc vložek tvoří podhled stropu. Výhodou vložkových stropů je jednodušší bednění, zpravidla rovný podhled, relativně malá plošná hmotnost, únosnost, nižší spotřeba oceli a betonu, snadné řešení vertikálních prostupů, dobré tepelné vlastnosti, vysoká protipožární odolnost a větší architektonická variabilita (vhodné pro nepravidelné půdorysy). Nevýhodou je především větší pracnost v porovnání s prefabrikovanými a prefa-monolitickými systémy stropů. 5.6.1

Konstrukční řešení vložkových stropů

Žebra jsou zpravidla v osových vzdálenostech 300-750mm a jejich šířka je od 60 do 120 mm. Výška žebra je dána součtem výšky vložky a tloušťky horní betonové desky. Vložky se vyrábějí ve výškách od 140 do 250 mm. Někteří výrobci dodávají celou řadu různě vysokých vložek doplněných o nástavce tak, že je možné vybrat optimální tloušťku stropu pro dané zatížení a rozpon. V závislosti na výšce Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 103

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

vložek tak lze navrhovat vložkové stropy i na velké rozpony a pro velká zatížení. Tloušťka horní betonové desky je 30-70 mm. Pro zajištění horizontálně tuhého stropu je třeba, aby horní deska byla minimálně 50 mm tlustá a vyztužená sítí. V případě menších zatížení se používají tvarovky na celou konstrukční tloušťku stropu, které zjednodušují realizaci stropu. Mezi tvarovky se vloží výztuž a žebra se zabetonují do roviny horního líce keramických vložek. Tento druh stropu lze použít pouze pro nízké objekty, kde nevadí menší tuhost stropu v horizontální rovině. 5.6.2

Konstrukční varianty vložkových stropů

Na principu vložkových stropů existuje celá řada systémů stropů monolitických, prefabrikovaných a prefa-monolitických, které využívají vložek nebo tvarovek přímo na stavbě nebo pro výrobu prefabrikátů (prefabrikované keramické panely) nebo prefabrikovaných nosníků, na které se na stavbě uloží tvarovky a žebra s deskou se zabetonují (prefa-monolitické stropy z nosníků a vložek). Stropy monolitické vylehčené keramickými tvarovkami: Použitím keramických tvarovek ve formě ztraceného bednění vzniká železobetonová žebrová konstrukce s keramickou výplní mezi žebry (Obr. 5.40). Spodní líc keramických tvarovek umožňuje snadné omítání. Konstrukce je pracná. Výhodou je velká variabilita umožňující zastropení půdorysů téměř libovolného tvaru.

Obr. 5.40 Monolitický keramicko-betonový deskový strop; l - keramická tvarovka, 1 - monolitické žebro, 3 horní železobetonová deska, 4 - výztužná síť, 5 - výztuž žebra, 6 - železobetonový věnec, 7 - tepelná izolace věnce, 8 - konstrukce plovoucí podlahy, 9 - omítka podhledu

Stropy prefabrikované z panelů vylehčených vložkami: Při výrobě panelů se nejčastěji využívá keramických vložek, jejichž spodní líc umožňuje provedení definitivní úpravy podhledu betonovou nebo omítkovou vrstvou (Obr. 5.41). Na horním líci vložek je bud' vybetonována železobetonová deska tl. 30-50 mm nebo jsou keramické tvarovky na celou výšku panelu a železobetonová žebra jsou pouze mezi tvarovkami.

Obr. 5.41 Keramicko-betonové panely; A - alternativa s horní železobetonovou deskou, B - alternativa s korunovými vložkami, C - výplň tvořena tvarovkami na celou výšku panelu


104

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Stropy z železobetonových panelů vylehčených keramickými vložkami se používají do rozponů 6,0 m, v případě předepnutí výztuže mohou být použity i na větší rozpony (do 7,2 m) a zatížení. Tloušťky panelů jsou od 140 do 250 mm. Prefa-monolitické stropy vložkové se spřaženými nosníky: Prefabrikovaný nosník je složen z betonové nebo keramicko betonové patky, do které je zabetonována hlavní nosná příhradová výztuž typu „filigran". Po osazení na podpory se nosník provizorně podepře (zpravidla ve třetinách rozponu) a teprve po té lze na nosníky osadit vložky a celou konstrukci zabetonovat (Obr. 5.42). Po dosažení potřebné pevnosti betonu se dočasné podepření nosníků odstraní. Systém nevyžaduje plošné podbednění stropu a tím je celá realizace rychlejší a levnější.

Obr. 5.42 Prefa-monolitický vložkový strop A - varianta s vložkami z pórobetonu, B - varianta s keramickými vložkami, l - pórobetonová stropní vložka, 2 - nosník s příhradovou výztuží a betonovou patkou, 3 - keramická dutinová vložka typu MIAKO, 4 - nosník s příhradovou výztuží a keramicko-betonovou patkou, 5 - keramická nosníková tvarovka, 6 - beton

Na uvedeném principu se vyrábí celá řada nosníků a vložek pro různé rozpony, rozteče nosníků a zatížení. Tloušťky nosné konstrukce stropů jsou podle výšky tvarovek a výšky nabetonování od 190 mm do 300 mm. V závislosti na zatížení a tloušťce stropu lze tento typ konstrukce používat až do rozponů 7,5 i více metrů. V případě větších zatížení, např. pod příčkami, lze nosníky zdvojit a vytvořit tak v konstrukci širší únosnější žebro.

5.7

SKLOBETONOVÉ STROPY

Sklobetonové stropy jsou průsvitné stropní konstrukce tvořené železobetonovým žebírkovým roštem, u kterého jsou pole mezi žebírky vyplněna skleněnými tvarovkami. Skleněná tvárnice s železobetonem tak vytváří deskovou nebo žebírkovou konstrukci. Vzhledem k průsvitnosti skleněných tvarovek se sklobetonové stropy používají pro horní osvětlení rozptýleným světlem z roviny střech (např. průchodů a pasáží, výrobních prostor aj.) nebo k zastropení šachet pro osvětlení podzemních prostor. 5.7.1

Konstrukce sklobetonových stropů

Konstrukčně jde o železobetonové monolitické žebírkové konstrukce se skleněnými výplněmi kazet mezi žebry. Kombinace železobetonu a skla je umožněna vzhledem k malému rozdílu v teplotních součinitelích délkové roztažnosti obou materiálů. Nosnou část tvoří železobetonová žebírka mezi skleněnými tvarovkami orientovaná ve dvou na sebe kolmých směrech. Vzniká tak obousměrně vyztužená stropní konstrukce. Pokud se uvažuje Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 105

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

obousměrné statické působení, měl by být poměr stran max. 1:1,5. Žebírka jsou subtilní - šířky 40-50 mm. Vzdálenost žebírek odpovídá typu použitých skleněných tvarovek a je nejčastěji 150x150 mm až 250x250 mm. Výška tvarovek je cca 60-100 mm (Obr. 5.43). Strop musí být v uložení oddilatován od svislé konstrukce. V podélném směru je třeba strop rozdělit dilatacemi po max. 5 m. Pro větší rozpětí stropů se sklobetonová konstrukce ukládá na hlavní nosné železobetonové trámy nebo průvlaky. Vzniká tak kazetový (roštový) strop se sklobetonovými výplňovými deskami.

Obr. 5.43 Sklobetonový strop, A - skleněná tvarovka, B - půdorys stropu l - žebírka, 2 - skleněná tvárnice, 3 - maximální vzdálenost dilatačních spár

5.7.2

Konstrukční varianty sklobetonových stropů

Deskové sklobetonové stropy Výhodou deskových konstrukcí je jednodušší rovné bednění stropu, na které se přímo položí skleněné tvarovky, mezi tvarovky se uloží nosná výztuž a konstrukce se zabetonuje. Celková tloušťka stropu je shodná s výškou žebírek a výškou tvarovek, tj. cca 60-100 mm (Obr. 5.44). Jednosměrné pnuté sklobetonové deskové stropy se navrhují do rozpětí 1,5 m. Žebra ve druhém směru jsou konstrukčně vyztužena pro roznášení zatížení. Obousměrně pnuté sklobetonové deskové stropy jsou křížem vyztužené a navrhují se na rozpětí 2,0x2,0 m až 2,5x2,5 m.

Obr. 5.44 Deskový sklobetonový strop; A - dilatační uložení u okraje desky, B - dilatační uložení nad vnitřní podporou; l - skleněná tvarovka, 2 - železobetonové žebírko, 3 - dilatační vložka

Žebírkové sklobetonové stropy Konstrukce žebírková je obdobou deskové konstrukce s rozdílem, že má vyšší žebra, než je tloušťka skleněné tvarovky a umožňuje tak realizaci sklobetonového stropu na větší rozpětí v závislosti na dimenzi žebírek. Pro vytvoření žebírek se používá plechové formy (korýtkové nebo krabicové), která se ukládá na rovné bednění.


106

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Sklobetonové klenby a báně Sklobetonové klenby jsou ze statického hlediska tlačené konstrukce přenášející vnější zatížení převážně normálovou tuhostí žebírek. Při nerovnoměrném zatížení se uplatní ohybová tuhost žebírek. Používají se nejčastěji pro zastřešení průchodů a pasáží.

5.8

OCELOVÉ A OCELOBETONOVÉ STROPY

Ocel je tradičním materiálem používaným pro stropní konstrukce nosníkového typu. Železné a litinové prvky se používaly pro konstrukce stropů mnohem dříve, než byl vynalezen železobeton. V současné době se kromě ocelových nosníkových stropů používají ve velké míře spřažené ocelobetonové stropy z ocelových nosníků, ocelových profilovaných plechů a betonové desky. Výhodou ocelových stropů je jejich velká únosnost při relativně malé hmotnosti vlastní ocelové konstrukce, snadná a rychlá montáž a možnost snadné recyklace materiálu. Ocelové stropy se používají na velká rozpětí i zatížení. V případě ocelobetonových spřažených stropů je výhodně využito kombinace oceli pro přenášení především tahových namáhání a betonu pro přenášení tlaku. Nevýhodou ocelových stropů je především vyšší cena materiálu, malá protipožární odolnost a nutnost antikorozních úprav. Vzhledem k malé hmotnosti ocelových prvků má vlastní nosná konstrukce horší akustické vlastnosti. Kombinace s betonovou deskou v případě ocelobetonových stropů je tak výhodná i z akustického hlediska. 5.8.1

Konstrukční řešení ocelových a ocelobetonových stropů

Konstrukčně lze ocelové a ocelobetonové stropy rozdělit na: - nosníkové konstrukce: nosná konstrukce stropu je tvořena nosníky (stropnicemi), které podepírají stropní desku (Obr. 5.45), nebo klenbu na malé rozpětí. Nosníky mohou být buď ocelové (z válcovaných, příhradových nebo plnostěnných svařovaných profilů) nebo spřažené ocelobetonové (ocelový nosník spřažený prostřednictvím trnů s nabetonovanou deskou). Deska může být tvořena ocelovým profilovaným plechem, železobetonovou deskou, plechobetonovou deskou (betonová deska vybetonovaná do profilovaného plechu) nebo keramickými deskami. - deskové konstrukce: nosnou konstrukci tvoří ocelový profilovaný plech, který může přenášet veškerá zatížení nebo spolupůsobí s nabetonovanou deskou (Obr. 5.46). Někdy je profilovaný plech dimenzován pouze na montážní zatížení a funguje jako ztracené bednění železobetonové žebírkové desky.

Obr. 5.45 Ocelová nosníková konstrukce stropu l - ocelový nosník, 2 - záklop z profilovaného plechu, 3 - lokální reakce do podpor


107

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Obr. 5.46 Ocelová desková konstrukce stropu l - profilovaný plech, 2 - nabetonovaná deska, 3 - spojitá reakce do podpor

Koroze Životnost ocelových konstrukcí je značně ovlivněna korozí oceli. I když stropní konstrukce nejsou bezprostředně vystaveny povětrnostním vlivům, mohou korodovat v důsledku působení atmosférické vlhkosti nebo od kondenzace vodní páry. Především v případech dřívějších staveb se lze setkat se stropními nosníky procházejícími z vnitřní konstrukce stropu do vnějšího prostředí (např. u ocelových pavlačí). V zimním období docházelo na chladném povrchu těchto ocelových nosníků ke kondenzaci vodní páry a tím byla urychlena koroze nosníků i degradace okolních konstrukcí (dřevěných prvků, zdiva aj.). Z uvedených důvodů je třeba vždy provádět antikorozní úpravu ocelových prvků. V případě obetonování ocelové konstrukce působí betonová vrstva jako antikorozní ochrana. Protipožární ochrana Ačkoliv je ocel materiál nehořlavý je třeba jej s ohledem na změny pevnostních charakteristik při vysokých teplotách chránit protipožární ochranou. Při teplotách vyšších než 350 °C se pevnost oceli začne rychle snižovat a při prohřátí nad teplotu cca 500 °C se konstrukce může zhroutit. Toto nebezpečí je především u stropů, které jsou nejvíce ohroženy požárem v prostoru pod nimi. Ocelové konstrukce stropů je z uvedeného důvodu třeba chránit protipožárními nástřiky, protipožárními obklady nebo obetonováním, popř. obezděním (Obr. 5.47). Zabetonování ocelové konstrukce zvyšuje protipožární odolnost vzhledem k teplotní akumulační schopnosti betonu. Protipožární obklady a podhledy se dělají z deskových materiálů na bázi minerálních vláken, sádrokartonových desek aj.

Obr. 5.47 Protipožární ochrana ocelových nosníků A - protipožární nástřik, B - protipožární obklad nebo omítnutí na pletivo, C - obetonování, D - zazdění nebo vybetonování vnitřních částí profilu, E - protipožární ochrana podhledem a konstrukcí podlahy, 1 - ocelový nosník bez vlastní protipožární ochrany, 2 - protipožární konstrukce záklopu s podlahou, 3 - protipožární podhled


108

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

5.8.2

Ocelové stropy

Nosnou konstrukci stropu tvoří ocelové prvky, ostatní části mají funkci ochrannou, stavebně fyzikální a architektonickou. Ocelové stropnice a průvlaky jsou buď plnostěnné (válcované nebo svařované), nebo příhradové. Ocelové prvky se dopravují na stavbu zpravidla v definitivních rozměrech a na stavbě se montážně stykují svary nebo šrouby. Složitější konstrukční části (příhradové nosníky aj.) se předem vyrobí ve výrobně. Realizace na stavbě je rychlá a není omezena klimatickými podmínkami. Ocelové nosníky se používají i jako průvlaky na větší rozpětí, které podepírají jinou konstrukci stropu (dřevěný trámový strop, klenbu aj.). Ocelové stropy z válcovaných nosníků Stropnice jsou tvořeny válcovanými nosníky zpravidla průřezu I a méně často průřezu U, na jejichž spodní nebo horní příruby se ukládají stropní desky. Vzdálenost stropnic závisí na konstrukci desky a bývá v rozmezí 0,9 m až 3 m. Maximální rozpony stropů z ocelových válcovaných nosníků závisí na zatížení, osové vzdálenosti a dimenzi nosníků. Při větších výškách nosníků (cca > 300 mm) mohou být i rozpony větší než 9 metrů. Ocelové stropy z válcovaných nosníků a kleneb. V dřívějších dobách se používaly klenby tl. 150 mm valené do ocelových nosníků osazených v menších vzdálenostech (do 2 m - Obr. 5.48). Klenby měly malé vzepětí a opíraly se o spodní příruby nosníků zpravidla prostřednictvím keramických patek. Při požadavku rovného podhledu se realizovaly tzv. přímé klenby, u kterých bylo vzepětí minimální (30-50 mm) a vyrovnávalo se omítkou do rovného podhledu. Osová vzdálenost ocelových nosníků byla v tomto případě 0,75 m až 1,25 m.

Obr. 5.48 Strop z ocelových válcovaných nosníků a kleneb, l - ocelový nosník I, 2 - cihelná valená klenba

Dalším typem historických stropů je ocelový strop z válcovaných nosníků a cihelných desek - Kleinův strop. Mezi ocelové nosníky se na bednění vyzdila rovná deska z plných cihel, vyztužená ve spodní části styčných spár páskovou ocelí nebo kruhovou ocelovou výztuží. Ocelový strop s keramickými deskami typu Hurdis. Strop s deskami Hurdis byl vyvinut z přímých kleneb ve snaze zjednodušit realizaci přímých stropů ukládaných do ocelových profilů. Jde o tradiční konstrukci stropu, která se používá i v současnosti. Hurdiskový strop byl dříve velmi oblíbený pro svoji technologickou nenáročnost především v individuální bytové výstavbě. V současnosti se používá méně vzhledem k vyšším cenám oceli. Hlavní nosné prvky tvoří ocelové válcované nosníky I, na jejichž spodní příruby se osazují keramické patky a na ně do maltového lože keramické dutinové desky Hurdis se šikmým čelem (Obr. 5.49). Desky Hurdis mají výšku 80 mm a vyrábějí se ve dvou šířkách 200 a 250 mm. Vzdálenost ocelových nosníků závisí na délce desek a je odstupňována po 100 mm od 900 do 1300 mm. Ocelové nosníky se po osazení desek musí obetonovat (zpevnění v uložení, ochrana proti korozi) a na desky se provede vrstva násypu (škvára aj.) nebo vrstva z lehkého betonu do výšky horních přírub nosníků. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

109

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Obr. 5.49 Strop z ocelových válcovaných nosníků a keramických desek Hurdis l - ocelový nosník I, 2 - keramická patka, 3 - keramická deska Hurdis s šikmými čely, 4 - násyp, 5 - obetonování nosníku, 6 - betonová vrstva tl. 40-50 mm, 7 – omítka

Ocelové stropy z válcovaných nosníků a železobetonových desek. Na spodní příruby ocelových nosníků se uloží prefabrikované železobetonové dutinové desky nebo se mezi nosníky vybetonuje železobetonová monolitická deska. Spodní příruby nosníků se překryjí drátěným pletivem tak, aby byly eliminovány poruchy na styku dvou rozdílných materiálů - ocel a beton. V případě umístění železobetonových desek na horní příruby nosníků lze provést zavěšený podhled z drátěného pletiva a omítky nebo lehký montovaný podhled ze sádrokartonových desek. Ocelové stropy z válcovaných nosníků a profilovaných plechů se v současnosti používají pro svoji jednoduchost a univerzálnost. V závislosti na dimenzích plechu a na jeho funkci (nosná plechová deska, ztracené bednění železobetonové desky, součást spřažené plechobetonové konstrukce) může být deska realizována na různá rozpětí (od 1,5 do 4,0 m i více) a tím i různé vzdálenosti stropnic. Plechy by měly být připevněny k ocelovým stropnicím pomocí svarů přes podložku, závitořeznými šrouby nebo trny, tak aby byly stropnice zajištěny proti klopení. Ocelové stropy z plnostěnných svařovaných a příhradových nosníků Únosnost ohýbaných nosníků je nejvíce ovlivněna hmotou soustředěnou v největší vzdálenosti od neutrální osy průřezu nosníku, tj. v horním a spodním pásu. Proto se průřezy svařovaných a příhradových nosníků navrhují nejčastěji v tvaru, který se blíží průřezu I nebo v tvaru uzavřeného skříňového průřezu. Vzhledem k menšímu statickému významu svislé stěny stropnice lze v ní provádět otvory vhodné pro vedení instalací přímo stropní konstrukcí. Na příruby stropnic se ukládají buď prefabrikované železobetonové desky, nebo se provede plechobetonová stropní deska. Podhled může být klasický zavěšený omítaný na síti nebo lehké kostrové konstrukce opláštěné sádrokartonovými deskami. Plošná hmotnost těchto konstrukcí je zpravidla malá a proto je třeba do konstrukce stropu vkládat zvukovou izolaci - např. z desek z minerálních rohoží.

Obr. 5.50 Příklady průřezů svařovaných ocelových nosníků, l - svařovaný průřez, 2 - ocelová výztuha, 3 - zvětšení tloušťky pásu přivařením ocelové příložky v místě největšího namáhání, 4 - svar


110

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Ocelové stropy se svařovanými nosníky. Plnostěnné svařované nosníky lze navrhnout optimálně tak, aby byl ze statického hlediska maximálně využit materiál průřezu. Horní i spodní pás je výhodné v nejvíce namáhaných částech stropnice (uprostřed rozpětí) zesílit navařením dalšího pásu (Obr. 5.50). Těmito způsoby lze optimalizovat využití materiálu pro přenášení požadovaného zatížení. Pro návrh stropních konstrukcí se používá i tenkostěnných stropnic z tvarovaných plechů. Spojením plechových průřezů lze vytvořit různé typy tenkostěnných stropnic. Alternativou svařovaných nosníků jsou nosníky prolamované vyrobené z válcovaných nosníků rozříznutých na dvě části. Obě tyto části se proti sobě posunou a svaří ve výsledný prolamovaný nosník (Obr. 5.51). Prolamovaný nosník má stejnou hmotnost jako výchozí válcovaný profil, ale jeho výška je výrazně větší a tím jsou i lepší statické parametry nosníku.

Obr. 5.51Prolamované ocelové nosníky, l - rozříznuto, 2 - svařeno, 3 - ocelová vložka

Ocelové stropy z příhradových nosníků. Horní i spodní pás stropních nosníků je vytvořen z úhelníků nebo z tenkostěnného plechového profilu, diagonály jsou z ploché nebo kruhové oceli. Konstrukce stropu je lehká i pro větší rozpony. Výhodou příhradových nosníků je možnost vedení instalací stropem v obou směrech, nevýhodou nutnost řešení zvukové izolace doplňujícími vrstvami (Obr. 5.52).

Obr. 5.52 Příklad lehké ocelové konstrukce stropu l - lehký ocelový příhradový nosník, 2 - sádrokartonová podhledová deska, 3 - cementotřísková podlahová deska, 4 - akustická izolace - rohož z minerálních nebo skelných vláken

Ocelové stropy deskové z profilovaných plechů Konstrukce stropu se skládá z profilovaných plechů a vrstvy betonu. Plechy mají malou hmotnost, snadno se dopravují a montují. Vlastní plech je velmi tenký (tl. 0,63-1,5 mm) a je za studena zohýbán do desek s vlnami výšky 30-158 mm (Obr. 5.53). Skladebná šířka profilovaných plechů je v rozmezí 600 až 1000 mm. Plechy na sebe snadno navazují v příčném i v podélném směru (nastavení plechů Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 111

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

překrytím). V závislosti na konstrukčním řešení, zatížení a dimenzích plechu lze realizovat stropní desky s profilovanými plechy až do rozponu 7,0 m. Stropní desky s profilovanými plechy se používají ve třech základních konstrukčních alternativách: - ocelový deskový strop: profilované plechy přenášejí veškerá zatížení na ně působící, ostatní vrstvy mají jiné funkce a představují pro plech zatížení, - železobetonový strop vybetonovaný do profilovaných plechů: profilované plechy slouží jako ztracené bednění železobetonového žebírkového stropu a jsou dimenzovány pouze na montážní zatížení (zatížení čerstvým betonem, výztuží a dalším nutným montážním zatížením během betonáže), - ocelobetonové spřažené desky: profilovaný plech je upraven tak, že je zajištěno spolupůsobení s nabetonovanou deskou, plech se podílí na přenášení tahu, beton přenáší tlak.

Obr. 5.53 Ocelové deskové stropy, A - typy profilovaných plechů, B - skladba ocelového deskového stropu, l - profilovaný plech, 2 - beton, 3 - plovoucí konstrukce podlahy, 4 - lehký zavěšený podhled, 5 - vzduchová mezera umožňující vedení instalací, 6 - možnost vloženi akustické nebo protipožární izolace (izolační rohože)

5.8.3

Ocelobetonové stropy

Ocelobetonové spřažené konstrukce stropů vycházejí z principu spřažení ocelových prvků (přenos tahu) a železobetonové desky (přenos tlaku). V případě ocelobetonových stropů jsou ocelové nosníky a plechy ve spodní části spřaženého průřezu a na ně se nabetonuje železobetonová deska. Stropní konstrukce je tuhá v horizontální rovině. Spřažená ocelobetonová konstrukce je tak vhodná i pro vícepodlažní a výškové objekty. Rozhodujícím problémem je zajištění spolupůsobení ocelové a betonové části prostřednictvím spřahujících prvků přenášejících smyková namáhání: - ocelové trny a zarážky, - přivařená betonářská výztuž, - výlisky v profilovaném plechu. Ocelobetonové stropy se spřaženými nosníky Ocelové spřahující trny se přivařují buď přímo na horní pásnici nosníku, nebo se v případě zaklopení profilovanými plechy přivařují přes plechy (Obr. 5.54). Trny se umísťují v jedné nebo ve dvou řadách a Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

112

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

ve vzdálenostech vycházejících ze statického výpočtu. Po zabetonování vznikne spřažený ocelobetonový T průřez, ve kterém ocelový nosník přenáší tah a betonová deska se spolupodílí na přenášení tlaku v horní části průřezu. Vlastní konstrukce stropu - podlaha a podhled jsou obdobné jako u ostatních ocelových konstrukcí stropů.

Obr. 5.54 Spřažení ocelového nosníku s železobetonovou deskou A - použití ocelových spřahovacích trnů, B - použití ocelových zarážek, l - ocelový spřahovací trn poloautomaticky přivařený k pásnici nosníku, 2 - železobetonová deska, 3 - ocelová zarážka

Ocelobetonové stropy spřažené deskové z profilovaných plechů (plechobetonové desky) Plechobetonová deska se skládá z profilovaného plechu a do něj vybetonované desky. Během montážního stavu přenáší plech zatížení od čerstvého betonu a po zatvrdnutí betonu profilovaný plech přenášení tahová namáhání a betonová deska tlaková namáhání spřaženého deskového průřezu. Spřažení mezi profilovaným plechem a železobetonovou deskou se zajišťuje buď prolisy v profilovaném plechu, třecím spojením u profilů se samosvorným průřezem nebo navařenou výztužnou sítí na vlny plechů (Obr. 5.55). Spřažení se doplňuje o koncové kotvení plechů pomocí přivařených ocelových trnů (v místech ocelových nosníků). Minimální celková tloušťka spřažené plechobetonové desky je 80 mm, tloušťka betonu nad vlnami plechu je min. 40 mm.

Obr. 5.55 Spřažení profilovaného plechu s železobetonovou deskou; A - prolisy v profilovaném plechu, B samosvorné profily, C - navařená výztužná síť, D - koncové kotvení plechů pomocí přivařených ocelových trnů v místech ocelových nosníků

5.9 5.9.1

PODLAHY A PODHLEDY Podlahy

Podlahy jsou kompletační konstrukce (jednovrstvé nebo vícevrstvé) tvořící povrchovou úpravu stropu. Podkladem podlah je nosná část stropní konstrukce, v nejnižším podlaží pak podkladní vrstva, Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

113

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

zpravidla betonová (železobetonová). Stropní konstrukce vč. podlahy a podhledu je třeba navrhovat a posuzovat jako souvrství tvořící jeden funkční celek. Skladba podlah Návrh skladby jednotlivých vrstev podlahy, volba jejich materiálu a tloušťky závisí na účelu místnosti, od kterého se odvíjí druh a intenzita provozu, kterému jsou podlahy vystaveny. Podlahy jsou navrhovány jako: - kontaktní – jednotlivé vrstvy podlahy jsou vzájemně plnoplošně spojeny, - nekontaktní – souvrství podlahy obsahuje vzduchovou mezeru. Základními vrstvami podlah z hlediska jejich funkce jsou: - nášlapná vrstva – tvoří vlastní povrch finální podlahy a zahrnuje se do ní i spojovací hmota připojující nášlapnou vrstvu k předchozím vrstvám (lepidlo, tmel, aj.), - roznášecí vrstva – tvoří podklad pro nášlapné vrstvy a roznáší lokální zatížení do větší plochy a následně zpravidla přes pružnou izolační vrstvu do nosné konstrukce stropu, - izolační vrstva – má funkci ochrannou, zpravidla je v souvrství podlahy s ohledem na splnění požadavků tepelně technických, akustických nebo jako ochrana proti vodě (příp. vlhkosti), záření, plynům (např. radon) aj. Základní funkce a požadavky Mechanická odolnost. Užitné zatížení se prostřednictvím podlahy přenáší na nosnou část stropní konstrukce nebo na podkladní vrstvu nejnižšího podlaží. Všechny vrstvy podlahy tak musí být schopny odolávat mechanickému namáhání bez toho, aby došlo k jejich porušení či ztrátě funkčnosti. Při návrhu podlahy je třeba uvažovat i s nesilovými účinky zatížení od přetvoření (průhybu) stropní konstrukce, příp. objemových změn materiálů souvrství vlivem změn vlhkosti či teploty apod. Na funkčnost podlahy tak nesmí mít vliv těchto nesilových účinků zatížení. Z hlediska mechanické odolnosti jsou sledovány a zkoušeny následující vlastnosti: - pevnost v tlaku – sleduje se u nášlapných a roznášecích vrstev podlahy, - přídržnost (tahová pevnost) – rozhodující je pro spojení podkladu (zpravidla roznášecí vrstvy) a povlakových nášlapných vrstev, - odolnost proti nárazu – je požadována dle druhu provozu (týká se dlažeb, mazanin apod.), - odolnost proti soustředěnému zatížení – vyhodnocuje se především u pružných nášlapných vrstev podlah jako jejich trvalá deformace, - tvrdost povrchu – vyjadřuje odolnost povrchu proti vnikání těles z jiných materiálů působením vnější síly, sleduje se u tvrdých a nepružných nášlapných vrstev, - odolnost proti opotřebení (obrusu) – je vyhodnocována skrze úbytek tloušťky nášlapné vrstvy a vyjadřuje schopnost nášlapné vrstvy podlahy odolávat zatížení vyvolanému provozem (pěší, doprava aj.), - pružnost – pružnost povrchu (nášlapné vrstvy) je sledována především u sportovních staveb, je vyžadován rovnoměrný pružný průhyb v ploše podlahy při dynamickém namáhání. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

114

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Akustické požadavky. Akustické požadavky jsou stanoveny pro celé souvrství stropní konstrukce. Jsou hodnoceny dva parametry: vzduchová a kročejová neprůzvučnost, které již byly popsány v kapitole 5.1.4. Tepelně technické požadavky. Z hlediska tepelně technického je u stropní konstrukce jako celku sledováno několik normativních parametrů, jsou to především: součinitel prostupu tepla U [W.m-2.K-1], kondenzace vodní páry v souvrství a nejnižší vnitřní povrchová teplota, které již byly zmíněny v kapitole 5.1.5. Specificky u podlah je sledována tepelná jímavost podlahy. Je stanovena měřením jako pokles teploty chodidla po 10 minutách kontaktu s nášlapnou vrstvou podlahy o výchozí teplotě 17°C. Pro různé účely místností jsou normativně dané maximální přípustné hodnoty poklesu tzv. dotykové teploty. Mezi další požadavky na podlahy nebo jejich specifické vrstvy patří: - odolnost proti vodě – odolné proti vlhkosti a vodě musí být podlahy (vrstvy podlah), které jsou těmto účinkům dlouhodobě a často vystaveny. V prostorách vlhkých a mokrých provozů (sprchy, umývárny, varny apod.) a v místnostech čištěných proudem vody je nutné zabránit pronikání vody a vlhkosti do navazujících konstrukcí zpravidla hydroizolační vrstvou umístěnou ve skladbě podlahy. - optické vlastnosti – významný vliv na odražené složky osvětlení ve vnitřních prostorách, rozložení jasu a světelného toku v místnostech má zejména nášlapná (povrchová) vrstva podlahy. U podlah jsou sledovány a normativně limitovány především rušivé jevy, např. reflexe, - bezpečnost provozu – je sledována skluznost povrchu podlah, posuzován je součinitel tření nášlapné vrstvy podlah, - požární bezpečnost – stropy jako celek musí splňovat příslušné požadavky z hlediska požární odolnosti a stupně hořlavosti použitých stavebních hmot, v chráněných únikových cestách je normativně omezen přípustný index šíření plamene po povrchu nášlapné vrstvy, - hygienická nezávadnost – použití hygienicky nezávadných materiálů, které do místností neuvolňují škodlivé látky a jsou odolné vůči biologickým škůdcům, - odolnost vůči chemikáliím – vyžadována u specifických provozů (průmyslové výrobny, laboratoře apod.) zpravidla na konkrétní druh chemikálií (např. kyseliny, louhy, tuky, oleje, chloridy apod.), - elektrické vlastnosti – sleduje se především dostatečný měrný odpor podlahy, který omezuje možnost úrazu elektrickým proudem v prostorách s elektrospotřebiči. Příliš velký odpor má však za následek vznik a hromadění statické elektřiny, což je s ohledem na provoz nežádoucí. - estetické požadavky – uplatnění geometrie, barevného řešení, velikost a uspořádání jednotlivých prvků nášlapné vrstvy. Požadavky jsou zejména kladeny na stálobarevnost povrchů, odolnost vůči vysokým teplotám a teplotním změnám, odolnost vůči slunečnímu záření apod., - požadavky na údržbu a čištění – vyžadována snadná čistitelnost podlah vč. styků se stěnami, v některých provozech je vyžadováno bezespáré řešení povrchů podlah, alt. se speciálně provedenými spárami apod.


115

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Zásady konstrukčního návrhu podlah Konstrukční řešení podlah lze dle uspořádání jednotlivých vrstev a jejich vlastností rozdělit na tři typy: tuhé podlahy, plovoucí podlahy a dvojité podlahy. Tuhé podlahy. Tuhé podlahy neobsahují ve své skladbě měkkou podložku (tzv. kročejovou izolaci) tlumící hluk (Obr. 5.56). Při celkové tloušťce podlahy do 20 mm se používá název nulová podlaha (Obr. 5.57). Nášlapná vrstva je tak u nulové podlahy kladena rovnou na vyrovnávací vrstvu podkladu (nosné konstrukce nebo podkladního betonu podlaží na terénu). U nulových a tuhých podlah lze omezeného útlumu kročejového hluku docílit použitím vhodné nášlapné vrstvy (textilní povlak nebo povlak z PVC s tenkou měkkou podložkou na spodní straně aj.).

Obr. 5.56 Tuhá podlaha 1 – keramická dlažba, 2 – tmel, 3 – betonová mazanina vyztužená kari sítěmi, 4 – separační vrstva (hydroizolace), 5 – keramický obklad soklu

Obr. 5.57 Nulová podlaha 1 – PVC povlak, 2 – textilní podložka, 3 – samonivelační vyrovnávací stěrka, 4 – PVC lišta

Plovoucí podlahy. Skladba plovoucí podlahy se skládá z nášlapné vrstvy, roznášecí vrstvy a vrstvy izolační, které jsou uspořádány kontaktním způsobem. Tuhá konstrukce podlahy (nášlapná a roznášecí vrstva) je dilatačně oddělena od nosné konstrukce stropu i po obvodě od svislých konstrukcí zvukoizolační pružnou vrstvou s malou dynamickou tuhostí (např. desky z minerálních vláken, speciální druhy pěnového polystyrenu, mikroporézní pryž aj.). - těžká plovoucí podlaha (Obr. 5.58) – plošná hmotnost nášlapné a roznášecí vrstvy podlahy je navrhována ≥ 75 kg/m2. Větší hmotnost souvrství zlepšuje vzduchovou a kročejovou neprůzvučnost stropní konstrukce a s výhodou se proto využívá především u lehčích typů nosných částí stropních konstrukcí.

Obr. 5.58 Těžká plovoucí podlaha 1 – keramická dlažba, 2 – tmel, 3 – betonová mazanina vyztužená kari sítěmi, 4 – separační vrstva (ochrana kročejové izolace), 5 – kročejová izolace z minerálních vláken, 6 – keramický obklad soklu

Obr. 5.59 Lehká plovoucí podlaha 1 – dřevěné lamely, 2 – pružná podložka, 3 – konstrukční desky (např. OSB), 4 – kročejová izolace z minerálních vláken, 5 – soklová krycí lišta


116

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

- lehká plovoucí podlaha (Obr. 5.59) – pro její konstrukci se používají nášlapné a roznášecí vrstvy s menší plošnou hmotností, ≥ 15 kg/m2. V případě požadavku na splnění vzduchové neprůzvučnosti stropní konstrukce je možné lehkou plovoucí podlahu navrhnout pouze u těžké stropní konstrukce s plošnou hmotností více než 350 kg/m2 nebo u stropní konstrukce, kde tuto akustickou funkci plní podhled (viz kapitola 5.9.2). Dvojité podlahy. U dvojitých podlah je nášlapná vrstva oddělena od podkladu vzduchovou dutinou, která zpravidla slouží pro vedení rozvodů TZB (elektrorozvody silnoproudu a slaboproudu, vytápění aj.) nebo k odvětrání vlhkosti či škodlivin (např. radonu). U sportovních staveb se dvojitá podlaha navrhuje z důvodu dosažení pružnosti podlahy (Obr. 5.60).

Obr. 5.60 Dvojitá dřevěná podlaha pro sportovní účely (převzato z [2]) A – jednoduchá palubovka, B – dvojitá palubovka; 1 – pružná podložka, 2 – roznášecí lať, 3 – palubky

Příklad dvojité podlahy s výškově rektifikovatelnými stojkami je na Obr. 5.61.

Obr. 5.61 Dvojitá podlaha (převzato z [2]) 1 – rektifikovatelná stojka, 2 – spojovací rošt, 3 – roznášecí deska

Vrstvy podlah Podkladní a vyrovnávací vrstvy. Podklad pro podlahu tvoří zpravidla nosná část stropní konstrukce nebo podkladní beton, který je potřeba navrhovat zejména na účinky vlastní tíhy podlahy a užitného zatížení (min. 2,0 kN/m2). S ohledem na navazující vrstvy podlahy je u podkladu nutno sledovat zejména jeho vlhkost. Vyrovnávací vrstva slouží k srovnání nerovností horního povrchu podkladu, v případech, kdy podlaha neobsahuje ve své skladbě roznášecí vrstvu, která by byla schopna účelně tyto nerovnosti vyrovnat a tyto nerovnosti by jinak mohly negativně ovlivnit provedení a funkci nášlapné vrstvy. Dnes se nejčastěji využívají samonivelační vyrovnávací stěrky a tmely v tloušťkách několika mála milimetrů. Izolační vrstvy. V běžných případech se v podlahách využívají tři druhy izolací: i) zvukové izolace pro zajištění kročejové neprůzvučnosti stropní konstrukce, ii) tepelné izolace pro splnění především požadavků na součinitel prostupu tepla stropní konstrukce nebo podlahy na terénu a iii) izolace proti vodě jako ochrana proti zemní vlhkosti a vodě u podlah na terénu a jako ochrana proti provozní vodě v mokrých a vlhkých provozech (bazény, sprchy, umývárny, prádelny aj.). Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

117

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Roznášecí vrstvy. Hlavní funkcí roznášecích vrstev je roznášet soustředěné zatížení na větší plochu podkladu nebo izolační vrstvy, u těžkých plovoucích podlah mohou přispět k zlepšení vzduchové neprůzvučnosti stropní konstrukce. Roznášecí vrstvy se provádějí buď mokrou technologií (betonové mazaniny, cementové či anhydritové potěry) nebo suchou technologií (zpravidla 2 – 3 vrstvy konstrukčních velkoplošných desek na bázi sádry (sádrokarton) nebo dřevní hmoty (dřevotřískové desky, dřevocementové desky, aj.). Nášlapné vrstvy. Nášlapné vrstvy tvoří horní povrch podlahového souvrství a musí tak vyhovovat všem požadavkům (mechanická odolnost, bezpečnost provozu, hygiena, estetika atd.) v závislosti na druhu provozu. 5.9.2

Podhledy

Stropní podhledy jsou kompletační konstrukce, které neslouží jako samostatné funkční celky, ale jsou konstrukcemi přídavnými k stropním nosným konstrukcím. Základní funkce a požadavky Stropní podhledy plní tyto základní funkce: - dělicí - svým uspořádáním v konstrukčním systému stropní podhledy oddělují vertikálně jednotlivé části podlaží (nad podhledem zpravidla prostor pro vedení instalací nebo podhled plní některou z dalších funkcí), - akustické – realizují se pro zajištění požadované vzduchové neprůzvučnosti stropní konstrukce nebo jako podhledy absorpční - plášť podhledu není těsný, je zpravidla perforovaný nebo ve spojích opatřen štěrbinami, používá se v případech, kdy je potřeba upravit dobu dozvuku, nebo snížit hladinu rušivého hluku (velkoprostorové kanceláře, chodby, haly apod.), - tepelně izolační – pro zajištění potřebné hodnoty součinitele prostupu tepla stropní konstrukce oddělující prostory s odlišným teplotním režimem, - protipožární – podhledy můžou zajistit požadovanou hodnotu požární odolnosti stropní konstrukce v případě, kdy nosná konstrukce stropu tento požadavek není schopna sama zajistit (např. u některých dřevěných nebo ocelových stropních konstrukcí), - architektonické – estetické. Konstrukční rozdělení podhledů Z hlediska konstrukčního stropní podhledy dělíme na: - samonosné – s nosným roštem podhledu, dnes zpravidla z ocelových tenkostěnných profilů, kotveným do svislých konstrukcí po obvodu místnosti. Samonosné podhledy se realizují do cca 5,5 m světlosti místnosti (Obr. 5.64), - zavěšené – konstrukčními částmi zavěšených podhledů jsou kotvení, závěs, nosná kostra podhledu a plášť. Z hlediska principu konstrukčního řešení zavěšené podhledy dělíme na kostrové (zpravidla s celistvým pláštěm nebo lamelové) a panelové (kazetové), viz Obr. 5.62. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

118

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Obr. 5.62 Principy zavěšených podhledů, vlevo kostrový, vpravo panelový 1 – kotvení, 2 – závěs, 3 – nosná kostra podhledu, 4 – plášť

Nosnou kostru zavěšených podhledů tvoří soustava nosných, příp. i rozdělovacích prvků. Prvky nosné kostry jsou nejčastěji tenkostěnné ocelové profily nebo ohnuté plechy, lišty ze slitiny hliníku nebo ze dřeva či materiálů na bázi dřeva. Závěsy s nosnou kostrou podhledu musí umožňovat rektifikaci ve svislém i vodorovném směru ± 30 mm. Plášť podhledu je zhotoven z velkoplošných konstrukčních desek, kazet nebo lamel. U principu panelového řešení jsou tyto prvky samonosné. Pláště podhledů jsou vyráběny z deskových materiálů, dnes nejčastěji ze sádrokartonu, příp. z materiálů na bázi dřeva (dřevovláknité, cementotřískové desky apod.), plechu, skla, anebo z tvarovaných a profilovaných plechů a plastů, případně z vrstvených nebo složených prvků. Podle funkce pláště se stropní podhledy dělí na: - plášťovací – mají především funkce estetické a hygienické, - izolační – podhledy tepelně izolační a podhledy akustické, vč. podhledů absorpčních, příp. regulujících dobu dozvuku, - protipožární – podhledy zajišťující požární odolnost stropní konstrukce, zpravidla celistvé podhledy se zajištěnou těsností spár, - dekorační – mají především funkci architektonickou, - integrované – slouží zpravidla více účelům, mohou v sobě integrovat např. prvky TZB. Jsou-li stropní podhledy navrhovány pro vnější prostory budovy (exteriér), je třeba uvažovat s jejich zatížením klimatickými vlivy v souladu s požadavky na obvodový plášť budovy (např. vliv změn teploty, vlhkosti, zatížení větrem – tlak, sání, apod.).

Obr. 5.63 Celistvý zavěšený podhled s dvojitým opláštěním pomocí sádrokartonových desek (převzato z [4])


119

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Celistvé podhledy. Nejčastěji se realizují jako zavěšené (Obr. 5.63) nebo příp. jako samonosné (Obr. 5.64) s pláštěm ze sádrokartonových desek (alt. z jiných konstrukčních desek na bázi dřeva nebo z desek z recyklovaných nápojových kartonů aj.). S ohledem na celistvost pláště podhledu je možno tento typ podhledu navrhovat jako protipožární, zpravidla s dvojitým opláštěním ze sádrokartonových desek.

Obr. 5.64 Celistvý samonosný podhled s jednoduchým opláštěním pomocí sádrokartonových desek Knauf (převzato z [4])

Kazetové podhledy. Zpravidla se realizují jako zavěšené (Obr. 5.65) s nosnou kostrou z tenkostěnných ocelových profilů s pláštěm ve formě samonosných desek - kazet (sádrokartonových, sádrovláknitých, kalciumsilikátových aj.). Kazetové podhledy nejčastěji plní funkci plášťovací, dekorační nebo izolační – akustické podhledy zpravidla absorpční (Obr. 5.66).

Obr. 5.65 Zavěšená nosná kostra kazetového podhledu, (zdroj internet)

Obr. 5.66 Kazetový stropní podhled, (zdroj internet)

Lamelové podhledy. Lamelové podhledy se realizují jako zavěšené s nosnou kostrou z tenkostěnných ocelových profilů (Obr. 5.67). Vlastní lamely jsou nejčastěji z tenkých profilovaných plechů (Obr. 5.68) zajišťujících někdy v kombinaci se zvukovou izolací absorpční vlastnosti akustického podhledu. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 120

5.

STROPNÍ KONSTRUKCE

Obr. 5.67 Konstrukce zavěšeného lamelového podhledu, (zdroj internet)

Obr. 5.68 Lamelový podhled s integrovaným stropním svítidlem, (zdroj internet)

Vícefunkční podhledy. Jsou podhledy zajišťující mimo základní plášťovací nebo izolační funkce ještě nějakou další funkci. Nejčastěji se jedná o kombinaci protipožárního podhledu a akustického absorpčního podhledu (Obr. 5.69).

Obr. 5.69 Vícefunkční pohled, kombinace protipožárního a akustického (převzato z [4])


121

6.

PŘEDSAZENÉ KONSTRUKCE

6.


Předsazené konstrukce zasahují před hlavní nosnou konstrukci do vnějšího nebo do většího vnitřního prostoru a působí tak na ně vlivy prostředí tohoto prostoru (teplota, vlhkost, sníh, vítr, chemické a biologické vlivy aj.). Rozhodující pro volbu konstrukčního řešení předsazené konstrukce jsou způsob statického podepření a v případě předsazené konstrukce do vnějšího prostředí omezení tepelného mostu ve styku předsazené konstrukce s hlavní nosnou konstrukcí objektu. Z hlediska účelu a funkce se mezi předsazené konstrukce řadí: balkony, lodžie, pavlače, arkýře, římsy, markýzy a sluneční clony. Předsazené konstrukce představují architektonický prvek, tvořící a ovlivňující výraz budovy v exteriéru nebo interiéru. Římsy, balkony, arkýře a pavlače se dříve používaly nejenom z důvodů provozních, ale často z důvodů výtvarných. Pomocí profilovaných říms, zdobených balkonů a arkýřů se vyjadřovala monumentálnost nebo střídmost architektury objektu. Předsazené konstrukce umožňují i v současnosti individuální ztvárnění vnějšího vzhledu konstrukce.

6.1 6.1.1

POŽADAVKY NA PŘEDSAZENÉ KONSTRUKCE Provozní požadavky

Velikost vyložení balkonů, pavlačí a hloubky lodžií závisí na způsobu jejich využívání. Minimální hloubka by neměla být menší než 0,9 m, běžná je 1,2 m. V případě využívání balkonu nebo lodžie i pro stolování a odpočinek by však měla být hloubka větší - alespoň 1,5 m. Při větších vyloženích je třeba posoudit zastínění prostoru v nižším podlaží. Výhodné mohou být balkony a lodžie rozšířené pouze v části určené ke stolování (Obr. 6.1). Volné strany balkonů, lodžií a pavlačí je třeba opatřit zábradlím. Požadavky na konstrukci zábradlí jsou shodné jako u schodišťového zábradlí. Podlaha vnějších balkonů, lodžií, teras a pavlačí by měla mít nášlapnou vrstvu s protiskluzovou a nenamrzavou úpravou.

Obr. 6.1 Vliv hloubky balkonu (nebo lodžie) na zastínění spodního podlaží

6.1.2


Rozhodující zatížení působící na předsazené konstrukce jsou zatížení od vlastní hmotnosti a užitné zatížení od uvažovaného provozu. Klimatická zatížení (větrem, sněhem, námrazou a teplotou) se týkají Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

122

6.


konstrukcí předsazených do vnějšího prostředí. Hodnoty zatížení jsou dány příslušnými normami. Zatížení vlastní hmotností předsazené konstrukce představuje často rozhodující složku zatížení. Proto je vhodné volit lehčí konstrukční skladby a materiály tak, aby namáhání nosných prvků vlastní předsazené konstrukce i nosné konstrukce objektu bylo co nejmenší. Pro konstrukce markýz, slunečních clon a říms se v současnosti často využívá lehkých zavěšených prvků na bázi kovů, plastů, dřeva a skla, zatěžujících nosnou konstrukci objektu minimálně. 6.1.3


Konstrukce předsazené do vnějšího prostoru jsou vystaveny přímému působení změn vnější teploty. Styk předsazené konstrukce s nosným systémem musí být proto řešen tak, aby nedocházelo ke kondenzaci vodní páry na vnitřním povrchu konstrukce. Kondenzace je příčinou vlhnutí konstrukčních materiálů s nebezpečím následné koroze nebo mikrobiální koroze (vznik plísní, hub, živočišných škůdců aj.) a tím znehodnocení vlastní konstrukce i okolního prostředí z hygienického hlediska. Problém tepelných mostů tak souvisí nejenom s aspektem energetickým (únik tepla) a estetickým (vlhkostní mapy) ale i s požadavkem zajištění hygienické nezávadnosti a statické spolehlivosti. Na vnitřním povrchu konstrukce je proto třeba zajistit, aby povrchová teplota byla vždy vyšší než teplota rosného bodu. Kotevní ocelové prvky procházející z vnějšího prostředí přes tepelnou izolaci do vnitřního prostředí je třeba provést v antikorozní úpravě tak, aby nemohly být narušeny kondenzující vlhkostí. Možným řešením je přerušení konstrukce (např. oddilatováním v případě zavěšených a podepřených konstrukcí) nebo vložení tepelně izolačních prvků (např. ISO-nosníků). 6.1.4

Vliv účinků objemových změn

Vnější předsazené konstrukce jsou bezprostředně vystaveny cyklickým změnám teplot v čase (v průběhu dne a roku) a změnám vlhkosti. Měnící se teplota, případně i měnící se vlhkost způsobují objemové změny konstrukčních prvků (změny rozměrů). Aby se omezily případné poruchy předsazené konstrukce i nosné konstrukce objektu v důsledku objemových změn, je třeba navrhnout vhodný způsob připevnění (např. oddělením zavěšené nebo podepřené konstrukce, použitím ISO-nosníků aj), rozdělit konstrukci na dilatační úseky, případně opatřit konstrukci tepelnou izolací zmenšující dilatační pohyby. Délky dilatačních úseků předsazených konstrukcí jsou vzhledem k přímému působení vnější teploty výrazně menší než dilatační úseky hlavní nosné konstrukce. 6.1.5

Odolnost konstrukce vůči vnějším vlivům

Vedle přímého vlivu teploty působí na povrchové vrstvy mechanické a chemické účinky srážkové vody, vzdušné vlhkosti, proudění vzduchu a slunečního záření. Voda nebo vzduch obsahují chemické nebo biologické prvky, které mohou být agresivní vůči konstrukci. Důsledkem je koroze kovových prvků, koroze betonu (karbonatace) nebo mikrobiální koroze. Pro zajištění správné funkce a dlouhodobé životnosti konstrukce je třeba opatřit povrchy ochrannými nátěry, izolačními povlaky nebo izolačními skladbami zajišťujícími ochranu před degradací povrchu a před postupem koroze do hlubších vrstev prvků.


123

6.


6.2

PRINCIPY KONSTRUKČNÍHO ŘEŠENÍ PŘEDSAZENÝCH KONSTRUKCÍ

Z hlediska konstrukčně statického dělíme předsazené konstrukce na: - konzolové konstrukce, - podepřené konstrukce, - zavěšené konstrukce. 6.2.1

Konzolové předsazené konstrukce

Předsazená konstrukce může být vetknuta do obvodové nosné stěny, překladu nebo průvlaku, nebo realizována jako spojité vykonzolování stropu. Hlavním problémem je omezení tepelného mostu v místě přechodu konzolové konstrukce přes obvodovou konstrukci. Vykonzolování z obvodové zděné konstrukce Vykonzolování menších vyložení (římsy, markýzy, menší balkony) lze realizovat vetknutím do obvodové zděné konstrukce. Rozhodující je dostatečně velká svislá reakce stálého zatížení od konstrukcí nad uložením konzoly, zajišťující s dostatečnou rezervou vetknutí konzoly (Obr. 6.2).

A

B

Obr. 6.2 Vykonzolování předsazených konstrukcí z obvodové zděné konstrukce A - stabilita konzoly zajištěná tíhou konstrukcí nad uložením předsazené konstrukce, B - stabilita konzoly zajištěná ocelovým táhlem a tíhou konstrukcí nad uložením, F - síla vyvozená vlastní tíhou konstrukcí nad uložením, Ft - síla v táhle, R - součinitel bezpečnosti (běžně R = 2,0)

Vetknutí konzoly do věnce, průvlaku nebo železobetonové stěny Je-li železobetonový věnec stěnového systému, průvlak nebo překlad dostatečně tuhý v kroucení, lze předpokládat vetknutí konzoly do tohoto prvku (Obr. 6.3). Uvedený způsob řešení je vhodný pro menší vyložení a zatížení.

Obr. 6.3 Vykonzolování předsazené konstrukce vetknutím do věnce, průvlaku a stěny a - vykonzolování železobetonové desky z železobetonového věnce, b - vykonzolování z ocelového průvlaku, c - vykonzolování železobetonové desky z železobetonové nosné stěny


124

6.


Vykonzolování stropní konstrukce Větší vyložení předsazených konstrukcí lze řešit spojitým vykonzolováním stropu, nejčastěji ve směru jeho pnutí (Obr. 6.4). Při koncepčním návrhu konstrukce objektu je tak vhodné zvážit typ a směr pnutí stropu v souvislosti s požadavky na jeho vykonzolování. Optimální velikost vyložení konzoly je přibližně 1/3 rozpětí přilehlého pole stropu.

Obr. 6.4 Vykonzolování stropní konstrukce; typický průběh ohybových momentů od rovnoměrného spojitého zatížení na spojité desce s konzolou

6.2.2

Podepřené předsazené konstrukce

Předsazená konstrukce může být na jedné straně kloubově uložena do obvodové nosné konstrukce a na vnější straně podepřena sloupy nebo vzpěrami (Obr. 6.5). Předsazené balkony a pavlače mohou být řešeny i jako nezávislé samonosné konstrukce podepřené sloupy založenými na vlastních základech a kotvené v úrovních jednotlivých podlaží k nosnému systému objektu (Obr. 6.6).

Obr. 6.5 Podepřené předsazené konstrukce - principy podepření

Tlačené sloupy a vzpěry by měly být subtilní, aby nezastiňovaly průčelí objektu. Navrhují se nejčastěji z ocelových profilů nebo ze dřeva.

Obr. 6.6 Předsazená samonosná konstrukce l - kotvení ke konstrukci objektu, 2 – dilatační spára, 3 - nezávislý základ předsazené konstrukce

Při návrhu je třeba uvažovat teplotní roztažnost ocelových podpěr vystavených působení vnějšího prostředí. Proto musí spára mezi předsazenou konstrukcí a průčelím umožňovat natočení v důsledku teplotní dilatace podpěr a v důsledku eventuálního rozdílného sedání základů. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 125

6.


U podepřených konstrukcí lze snadněji řešit omezení tepelného mostu ve styku s objektem, buď podepřením pouze v lokálních místech s ponecháním průběžné mezery cca 20-40 mm, nebo pomocí smykových ISO-nosníků. V případě podepření arkýřů nebo jiných konstrukcí, jejichž vnitřní prostředí je vytápěno, je třeba řešit problém tepelného mostu v místě styku podpírající konstrukce a předsazené konstrukce. 6.2.3

Zavěšené konstrukce

Z hlediska statického i tepelně technického je efektivní zavěšování předsazených konstrukcí na nosnou konstrukci prostřednictvím ocelových táhel. Předsazená konstrukce je kloubově připevněna na průčelí a na vnějším okraji podepřena diagonálními táhly připevněnými ve vyšší úrovni nosné obvodové konstrukce. Vzhledem k tomu, že ocelová táhla jsou tažená, vychází jejich průřez malý, v minimální míře omezující výhled z objektu (Obr. 6.7). Navrhují se ocelová táhla kruhového profilu nebo z páskové oceli. Táhla se připevňují buď navařením kotevních prvků na kotevní destičky, nebo pomocí nosných ocelových rozpěrných kotev upevněných do otvorů v betonu.

Obr. 6.7 Zavěšené předsazené konstrukce; A - zavěšená balkonová deska nebo markýza, B - zavěšená konstrukce balkonu - táhla kotvená do stropní konstrukce, C - zavěšená konstrukce balkonu - táhla kotvená do železobetonové stěny, l - ocelové táhlo, 2 - kotvení táhla do nosné konstrukce, 3 - nosná konstrukce zábradlí, 4 - kloubové podepření, 5 - železobetonová stěna, 6 - nenosné zábradlí

Při návrhu zavěšených konstrukcí je třeba uvažovat teplotní roztažnost ocelových táhel, vzhledem k přímému působení teplot od slunečního záření. Proto je třeba řešit spáru s obvodovým pláštěm objektu dilatačně. Výhodné je ponechat mezeru cca 20 až 40 mm mezi zavěšenou předsazenou konstrukcí a obvodovou konstrukcí. Pro styk balkonové desky s nosnou konstrukcí lze použít i kloubového podepření s využitím ISO-nosníků přenášejících smykové a normálové síly. 6.2.4

Tepelně technické řešení předsazených konstrukcí

Konstrukčním úkolem je přerušit nebo omezit tepelný most a zabránit tak kondenzaci na vnitřním povrchu konstrukce. Lze využít několik principů: - obalení předsazené konstrukce tepelnou izolací, Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

126

6.


- částečné přerušeni vloženou tepelnou izolací u žebrových konstrukcí, - použití systému ISO nosníků u železobetonových konstrukcí, - oddělení konstrukce s ponechanou dilatační mezerou. Balkony, lodžie a pavlače lze z energetických i užitných důvodů opatřit zasouvacími prosklenými stěnami, které se uplatní především v chladnějších měsících a mohou zajistit ochranu konstrukce před nízkými teplotami. Obalení předsazené konstrukce tepelnou izolací Vnější povrch předsazené konstrukce se obalí vrstvou tepelné izolace (Obr. 6.8). Výhodou je relativně snadné provádění, nevýhodou vyšší náklady na tepelnou izolaci a z architektonického hlediska větší tloušťka konzoly.

A

B

Obr. 6.8 Obalení železobetonové desky tepelnou izolací, A - tepelná izolace markýzy nebo balkonové desky, B - tepelná izolace balkonové desky včetně zábradlí, t - větší celková tloušťka konstrukce

Použití systému ISO-nosníků u železobetonových konstrukcí U železobetonových deskových konstrukcí lze pro přerušení tepelného mostu využít ISO-nosníků vložených do železobetonové desky v místě, kde přechází přes obvodovou konstrukci. ISO-nosníky se vyrábějí v několika typech lišících se statickým působením a konstrukčním použitím. Statická funkce je zajištěna ocelovou výztuží, která je ve střední části z nekorodující ušlechtilé oceli, na kterou jsou v ochranné atmosféře přivařeny pruty betonářské oceli. Střední část výztuže prochází deskou tepelné izolace nebo je opatřena polyamidovou manžetou uzpůsobenou k vložení izolačních mezikusů z pěnového polystyrenu. Souvislá vrstva tepelné izolace ISO-nosníků rozděluje železobetonovou desku na vnější „studenou" a vnitřní „teplou" část. U jednovrstvé obvodové konstrukce se tepelná izolace ISO-nosníku osazuje do úrovně vnějšího líce zdiva, u vícevrstvé konstrukce do svislé roviny tepelné izolace. Ze statického hlediska rozlišujeme dva základní typy ISO-nosníků: - konzolové ISO-nosníky (Obr. 6.9) určené k přenášení ohybových momentů a posouvajících sil u konzolových předsazených konstrukcí, - ISO-nosníky pro přenášení smykových a normálových sil (Obr. 6.10) určené pro prosté (kloubové) podepření, např. v případě podepření lodžií. Vyložení balkonových konzol s použitím ISO-nosníků lze v závislosti na zatížení a tloušťce betonové desky realizovat až do 2,0-2,4 m.


127

6.


Obr. 6.9 Použití konzolového ISO-nosníku pro železobetonovou konzolu; l - konzola, 2 - stropní konstrukce, 3 - tažený prut z nekorodující oceli, 4 - tlačený prut s tlačnými destičkami z nekorodující oceli, 5 - smykový prut z nekorodující oceli, 6 – výztuž stropní desky, 7 - svařeno v ochranné plynové atmosféře, 8 - manžeta z polyamidu, 9 - tepelně izolační deska z pěnového polystyrenu

Obr. 6.10 Použití ISO-nosníků pro přenášení smykových sil; 1 - vnější konstrukce, 2 - stropní konstrukce, 3 - smykový prut z nekorodující oceli, 4 - prut pro přenášení normálových sil, 5 – výztuž stropní desky, 6 - deska z pěnového polystyrenu

6.2.5

Ochrana před povětrnostními vlivy

Předsazené konstrukce musí být z horní strany chráněny před přímým působením vody a sněhu hydroizolací nebo konstrukcí střešní krytiny. V návaznosti na hydroizolaci horního povrchu je třeba provést oplechování okraje s přesahem min. 20-25 mm. Spodní plocha předsazené konstrukce musí být opatřena okapní drážkou nebo okapním nosem zamezujícími podtékání vody po ploše podhledu (Obr. 6.11). Povrchy konstrukcí je třeba opatřit úpravou omezující degradaci materiálu (antikorozní ochrana ocelových prvků, nátěry apod.).

A

B

Obr. 6.11 Okapní drážky a okapní nosy; A - okapní nos, B - okapní drážka, l - okapní nos vytvořený v omítce, 2 - okapní drážka v železobetonové desce, 3 - železobetonová deska, 4 - omítka, 5 - oplechování okapu


128

6.


6.3

BALKONY

Balkony jsou buď ze tří stran otevřené, nebo umístěné v zalomení průčelí - otevřené ze dvou stran. Balkon může být i polozapuštěný, konstrukčně představující kombinaci balkonové konzoly a lodžie (Obr. 6.12).

Obr. 6.12 Tvary balkonů, A - balkon předsazený před rovinu obvodové konstrukce, B - balkon v zalomení průčelí, C - polozapuštěný balkon, D - balkon nárožní, E - velkoplošný balkon podepřený, šipky představují hlavní směr pnutí konstrukce balkonové desky

Konstrukčně mohou být balkony konzolové, podepřené, zavěšené nebo kombinované konstrukce. Z hlediska materiálu použitého pro nosnou konstrukci rozlišujeme: kamenné balkony, dřevěné balkony, ocelové balkony, železobetonové balkony a konstrukce balkonů materiálově kombinované. Kamenné balkony Nosná konstrukce je tvořena kamennými krakorci zazděnými do obvodové zdi, na které jsou uloženy bud' kamenné desky nebo je deska mezi krakorci vyklenuta z ploché nebo přímé valené klenby. Místo kamenných konzol se někdy používaly ocelové válcované profily opláštěné sádrovými nebo betonovými napodobeninami kamenných konzol. V současnosti se lze setkat s napodobeninami kamenných balkonů s ocelovou nebo betonovou konstrukcí opláštěnou lehkými plášťovými dílci ze sklocementu nebo přímo z prefabrikovaných železobetonových dílců. Dřevěné balkony Dřevěné balkony mohou být podepřené nebo konzolové. Často jde o kombinaci, kdy stropní trámy jsou vykonzolované přes obvodovou zeď, někdy jsou podepřené šikmými vzpěrami zakotvenými do obvodové stěny (Obr. 6.13).

Obr. 6.13 Tradiční podepřená dřevěná konstrukce balkonu l - dřevěná vzpěra, 2 - vykonzolovaný dřevěný trám, 3 - dřevěné zábradlí


129

6.


Ocelové balkony Konzolové balkony ocelové konstrukce se používaly především u tradičních zděných objektů. Ocelové nosníky jsou vetknuty do obvodové zdi nebo jsou stropnice vykonzolovány přes obvodovou zeď. V dřívějších dobách byla mezi ocelovými nosníky klenuta plochá valená klenba nebo se na ně ukládal profilovaný plech, eventuálně dřevěné fošny. V současnosti se často používají i ocelové konstrukce zavěšených balkonů (Obr. 6.14). Výhodou je jednodušší řešení tepelné izolace objektu bez vzniku tepelných mostů v místě ocelových konzol.

A

B

Obr. 6.14 Ocelové konstrukce balkonu A – ocelový nosník vykonzolovaný ze stropní konstrukce, B – zavěšená konstrukce ocelového balkonu

Železobetonové balkony Nejčastějším případem je vykonzolování železobetonové desky ze stropní konstrukce. Vždy je třeba se zabývat otázkou omezení tepelného mostu při průchodu železobetonové konstrukce obvodovým pláštěm. Vhodným řešením je použití ISO-nosníků nebo dilatačně uložených prefabrikovaných prvků (obr. 6.15). Okraj desky by měl mít zvýšenou obrubu o cca 30 mm, aby bylo zabráněno stékání dešťové vody na průčelí. Horní povrch balkonové desky by měl být ve spádu 1-2 % od objektu.

Obr. 6.15 Lokálně podepřený železobetonový rohový balkon; 1 - prefabrikovaná balkonová deska, 2 - sloup, 3 - obvodová konstrukce, 4 - podpěra z nekorodující oceli, 5 - dilatační mezera, 6 - zvýšený okraj

6.4

LODŽIE

Lodžie jsou otevřené do vnějšího prostoru pouze z jedné strany. Boční strany jsou tvořeny obvodovým pláštěm (zapuštěné lodžie) nebo předsazenou svislou nosnou konstrukcí lodžie (předsazené lodžie). Lodžie mohou být částečně nebo plně zapuštěné (Obr. 6.16). Charakteristické pro lodžie je, že mají vždy zastropení nebo zastřešení. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

130

6.


Obr. 6.16 Typy lodžií; A - lodžie zapuštěná, B - lodžie předsazená, C - lodžie částečně zapuštěná, šipky představují hlavní směr pnutí lodžiové desky

Vzhledem k možnosti podepření lodžiové desky na obou protilehlých stranách lze použít konstrukčně jednoduššího kloubového podepření. Pro omezení tepelných mostů lze využít smykových ISO-nosníků. Výhodou předsazených lodžií je možnost dilatačního oddělení od hlavní konstrukce objektu (Obr. 6.17). Ve styku jsou umístěny pouze kotvy pro stabilizaci jinak samonosné konstrukce. Kotvy musí mít antikorozní úpravu a měly by umožňovat posuny v důsledku případného rozdílného sedání a objemových změn. Do styku lze vložit tepelnou izolaci nebo ponechat volnou vzduchovou mezeru.

Obr. 6.17 Předsazená samonosná lodžie; l - prefabrikovaná lodžiová deska, 2 - nosné boční stěny, 3 - stabilizační kotvy z nekorodující oceli, 4 - zvýšený okraj, 5 - dilatační mezera volná nebo vyplněná tepelnou izolací, 6 - spád směrem od objektu

6.5

PAVLAČE

Pavlače slouží jako přístupové komunikace k jednotlivým bytům. V minulém a na začátku tohoto století se používaly především u bytových objektů nižší kategorie. V současnosti se používají převážně v oblastech s mírnějším klimatem u bytových objektů s menším počtem podlaží. Konstrukce pavlačí je v podstatě totožná s konstrukcí balkonů. Novodobé pavlače jsou nejčastěji samonosné ocelové, betonové nebo kombinované, kotvené k nosné konstrukci objektu. Styk předsazených samonosných pavlačí s nosnou konstrukcí objektu se řeší dilatačně z hlediska statického i tepelně technického. V klimatických podmínkách ČR je třeba zvážit vhodnost otevřených pavlačí vzhledem k možnosti namrzání a vytváření návějí sněhu v zimním období.

6.6

ARKÝŘE

Arkýře jsou předsazené konstrukce opláštěné obvodovým pláštěm a střechou, které začínají v úrovni stropní konstrukce 2. N.P. nebo výše (Obr. 6.18). Nosná vodorovná konstrukce arkýře je zpravidla tvořena vykonzolováním stropu a musí být dimenzována i na zatížení od obvodové konstrukce. Proto je vhodné volit obvodový plášť arkýře co nejlehčí, aby příliš nezatěžoval konzolové vyložení stropu. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

131

6.


Obr. 6.18 Novodobá konstrukce arkýře s lehkým opláštěním - svislý řez konstrukcí l - vykonzolování železobetonového stropu, 2 - železobetonová stropní konstrukce, 3 - dřevěná kostra arkýře s tepelně izolační výplní, vnitřním pláštěm ze sádrokartonu a vnějším pláštěm z měděného plechu

6.7

ŘÍMSY

Římsy jsou předsazené konstrukce, jejichž hlavní funkcí je chránit obvodový plášť před deštěm a sněhem. Často jsou navrhovány čistě z důvodů architektonických. Hlavní římsa ukončuje objekt pod konstrukcí střechy, kordonové římsy probíhají v úrovních stropů. Minimální vyložení římsy uvažované pro ochranu před přímým působením deště je 250-300 mm. Při návrhu říms je třeba posoudit stabilitu a nebezpečí vzniku tepelného mostu. Z materiálového a technologického hlediska rozlišujeme: římsy kamenné, cihelné, dřevěné, železobetonové - monolitické nebo prefabrikované a římsy lehké konstrukce. Tradiční cihelná konstrukce římsy se realizuje vyložením cihelného zdiva (do max. 400 mm), větší vyložení lze provést ze speciálních cihel větších rozměrů nebo s pomocí kamenných desek (Obr. 6.19A). Tradiční železobetonové římsy se prováděly jako desky vykonzolované ze zdiva nebo z konstrukce stropu (Obr. 6.19B). V případech, kdy je římsa v úrovni vytápěných prostor, je třeba návrh posoudit z hlediska nebezpečí kondenzace na vnitřním povrchu.

Obr. 6.19 Tradiční konstrukce říms; A - římsa z cihelného zdiva, B - železobetonová římsa l - kamenná deska pro vyložení římsy, 2 - nadokapní žlab, 3 - železobetonová římsová deska, 4 - půdní nadezdívka, 5 - v případě vytápěného podkroví nebezpečí kondenzace na vnitřním povrchu stěny


132

6.


Klasická profilovaná konstrukce římsy je pracná a proto se v současnosti používají prefabrikované římsy dvojího typu: - systémy lehké montované kapotáže ze sklocementových prvků vytvarovaných do požadovaného tvaru římsy, - železobetonové prefabrikované římsy s definitivní úpravou povrchu (obr. 6.20).

Obr. 6.20 Příklady prefabrikovaných říms; A - římsa ve vnější vrstvě vrstveného obvodového pláště, B - korunová římsa u atiky, C - římsa jako součást prefabrikovaného parapetu, l - železobetonová prefabrikovaná římsa - imitace kamene, 2 - kotevní úhelníky, 3 - ocelové rozpěrné kotvy do betonu, 4 - tepelná izolace

6.8

MARKÝZY A SLUNEČNÍ CLONY

Markýzy slouží jako ochrana před deštěm a sněhem nad vstupy do objektů, sluneční clony ke stínění oken před přímým dopadem slunečních paprsků. Markýzy mají v porovnání s římsami zpravidla větší vyložení. Je třeba zajistit odvedení vody žlábkem nebo dešťovým žlabem tak, aby voda nestékala na vstupující osoby. V současnosti se markýzy a sluneční clony často provádějí jako lehké zavěšené konstrukce. Často jde o ocelovou kostru z tenkostěnných profilů opláštěnou např. bezpečnostním sklem, polykarbonátovými deskami apod.


133

7.

SCHODIŠTĚ A ŠIKMÉ RAMPY

7.


Schodiště je konstrukce spojující mezi sebou prostory umístěné v různých výškách, nejčastěji podlažích budov. Každé podlaží budovy a každý užitný půdní prostor musí být přístupné alespoň jedním schodištěm (hlavní schodiště). Další schodiště (pomocná) se navrhují především při řešení únikových, popřípadě zásahových cest, nebo z provozních důvodů.

7.1 7.1.1

ZÁKLADNÍ TERMINOLOGIE A TŘÍDĚNÍ SCHODIŠŤ Základní terminologie

Schodišťové rameno je šikmá konstrukce, která má nejméně 3 stupně a spojuje dvě různé výškové úrovně. Nástupní rameno je to, na kterém se při výstupu nastupuje z úrovně podlaží, výstupní rameno - kterým se na úroveň podlaží vstupuje. Schodišťový stupeň – část schodišťového ramene - konstrukční prvek umožňující překonávat určitou výšku jedním krokem. Podesta (dříve odpočívadlo) je vodorovná plošná konstrukce spojující schodišťová ramena ve stejné úrovni. Hlavní podesta je umístěna v úrovni podlaží, vedlejší podesta v jiné výškové úrovni. Zrcadlo je volný prostor mezi schodišťovými rameny a podestami. Zábradlí ohraničuje volné strany schodišťových ramen a podest, zabraňuje pádu a slouží jako opora. Výstupní čára je myšlená čára, spojující přední hrany schodišťových stupňů v teoretické ose výstupu. Sklon schodišťového ramene je úhel mezi vodorovnou rovinou a výstupní čárou. Je určen poměrem výšky a šířky schodišťových stupňů.

Obr. 7.1 Schodiště 1 – mezipodesta, 2 – podesta, 3 – výstupní rameno, 4 – nástupní rameno, 5 – schodišťová stěna, 6 – zábradlí, 7 - zrcadlo


134

7.


Obr. 7.2 Typy schodišť podle tvaru a smyslu výstupu, počtu, A, B – jednoramenné přímé, C, D – jednoramenné smíšené pravotočivé, E – dvojramenné přímé, F – jednoramenné smíšené pravotočivé, G – dvojramenné přímé pravotočivé, H – jednoramenné smíšené pravotočivé, I – dvojramenné přímé pravotočivé, J – trojramenné přímé pravotočivé, K – větvené, L – čtyřramenné přímé pravotočivé

7.1.2

Třídění schodišť

a)

Podle umístění se schodiště dělí na vnitřní (uvnitř budovy) a vnější (vně budovy, nechráněné proti povětrnosti)

b)

Podle funkce rozlišujeme schodiště hlavní: základní vertikální spojení v objektu, pomocné: další schodiště se specifickou funkcí ve vazbě na určitý provoz, bezpečnost aj. a vyrovnávací: k vyrovnání různých výškových úrovní stejného podlaží.

c)

Podle půdorysného tvaru (Obr. 7.2) jsou schodiště přímá: výstupní čára je přímka, zakřivená: výstupní čára je křivka nebo smíšená: výstupní čára je složen a z přímek a křivek.

d)

Podle smyslu výstupu jsou víceramenná schodiště pravotočivá: vystupující osoba se otáčí doprava a levotočivá: vystupující osoba se otáčí doleva.

e)

Podle počtu a uspořádání ramen: jednoramenná, výšková úroveň je překonána jedním ramenem, bez mezilehlé podesty, dvojramenná, výšková úroveň je překonána dvěma rameny, mezi kterými je umístěna podesta, trojramenná, čtyřramenná a větvená (např. nástupní rameno se větví do dvou výstupních ramen aj.).

f)

Podle sklonu schodišťových ramen rozlišujeme: -

rampová, se sklonem od 10° do 20°; výšky stupňů jsou 85 – 130 mm, mírná, se sklonem od 20° do 25°; výšky stupňů jsou 130 – 150 mm, běžná, se sklonem od 25° do 35°; výšky stupňů jsou 150 – 180 mm, strmá, se sklonem od 35° do 45°; výšky stupňů jsou 180 – 210 mm, žebříková, se sklonem od 45° do 58°; výšky stupňů jsou 210 – 240 mm.


135

7.


Obr. 7.3 Schodiště podle sklonu

7.1.3

Schodišťové stupně

Schodišťové stupně mohou být samostatné, ze kterých se sestavují schodišťová ramena, nebo se tvarují společně se schodišťovým ramenem a tvoří s ním jeden celek. Stupnice je horní vodorovná plocha schodišťového stupně, na kterou se našlapuje. Podstupnice je přední plocha stupně. Čelo stupně je boční plocha stupně, viditelná z prostoru zrcadla (Obr. 7.4). Šířka stupně se měří jako vodorovná vzdálenost schodišťových hran v místě výstupní čáry. Výška stupně je svislá vzdálenost schodišťových hran (Obr. 7.5).

Obr. 7.4 Plochy schodišťového stupně a – stupnice, b – podstupnice, c - čelo

Obr. 7.5 Schodišťové prvky a jejich rozměry b – šířka stupně, h – výška stupně, D – délka schodišťového ramene, α – sklon schodišťového ramene, stupně: 1 – jalový, 2 – běžný, 3 – výstupní, 4 – nástupní


136

7.


Nástupní stupeň je první stupeň v každém schodišťovém rameni, výstupní stupeň je stupněm posledním. Mezi nimi jsou umístěny stupně běžné. Jalový stupeň má stupnici umístěnou v úrovni podesty a tudíž nepřekonává žádnou výšku. Schodišťové stupně lze různým způsobem tvarovat v závislosti na materiálu, ze kterého jsou vlastní stupně nebo jejich povrchové vrstvy zhotoveny. Podle způsobu uložení mohou být stupně (Obr. 7.6): - plně podporované: stupně jsou plnoplošně uložené na terénu, podezdívce, klenbě nebo desce, - oboustranně podporované: podporu tvoří nosné schodišťové stěny (vřetenové), nebo schodnice, nebo zavěšení, - centricky podporované: stupně jsou podporované uprostřed schodnicí, volné konce působí jako konzoly, - jednostranně podporované: jednotlivé stupně jsou na jedné straně uloženy do stěny nebo vetknuty do průběžného železobetonového prvku, - zvláštní: (například u eskalátorů).

Obr. 7.6 Příklady uložení schodišťových stupňů a, b – plně podepřené – podezděné, c – plně podepřené – podklenuté, d – plně podepřené deskou (1), e – stupně oboustranně podepřené stěnou (1), f – stupně oboustranně podepřené stěnou a schodnicí (1), g – stupně oboustranně podepřené schodnicemi (1), h – stupně oboustranně podepřené, i – zavěšené, j – konzolovité, k – visuté: 1 – zazděný stupeň, 2 – podestový nosník


137

7.


Schodišťové stupně je možné zhotovit z nejrůznějších materiálů jako kusové prefabrikované prvky nebo jako monolitické (zhotovované na stavbě společně s celou konstrukcí schodiště), které se ještě většinou opatřují povrchovou úpravou. Cihelné stupně z tvrdých cihel kladených naostro do cementové malty lze nalézt v interiérech budov při rekonstrukcích, a to u schodišť s plnoplošně podporovanými stupni, v současnosti se navrhují pouze v exteriérech jako terénní schodiště. Kamenné stupně zhotovované z pevných málo obrusných hornin jako je žula, syenit, porfyr apod. jsou používané tradičně v historických konstrukcích, ale i v současnosti. Jejich výhodou je vysoká estetická kvalita, pevnost, celistvost, čistitelnost a zejména dlouhá životnost. Používají se především v budovách občanských s velkým provozem, jako jsou např. divadla, obchodní domy, apod., a také pro vnější schodiště vystavená povětrnostním vlivům. Nevýhodou je velká hmotnost a vysoká cena, proto se zejména v interiérech budov častěji používá kamenný obklad jako povrchová úprava stupňů i podest, kde se dají využít i další druhy kamene: např. mramor, travertin apod. Betonové stupně musí být plnoplošně podepřené, nejčastěji se vyskytují na deskových schodištích, kde se buď betonují současně s nosnou deskou schodišťového ramene, nebo dodatečně nebetonovávají. Bez povrchové úpravy se jejich stupnice mohou ponechat jen výjimečně, např. u schodišť do podružných prostor jako jsou sklepy. Obvykle se ale povrchově upravují obkladem (z kamene, keramických prvků nebo tvrdého dřeva), povlakem (textilním či na bázi PVC), případně se opatřují litou povrchovou úpravou (umělý kámen – terazzo, plastbeton). Železobetonové stupně naopak mohou být nosnými prvky schodiště, nejčastěji se používají v prefabrikované technologii, která umožňuje vylehčit je dutinami. Snahou je opatřit prefabrikované stupně finální povrchovou úpravou již ve výrobně, aby se již nemusely upravovat na stavbě. Dřevěné stupně z tvrdého nebo polotvrdého dřeva se navrhují obvykle v rodinných domech, mezonetových bytech, rekreačních objektech nebo tam, kde se využije jejich specifických estetických účinků, a to v deskové formě se stupnicemi z fošen, s podstupnicemi nebo bez nich. Dřevo lze také využít jako povrchovou úpravu stupňů v budovách s menším provozem. Kovové stupně jsou nejčastěji vyrobené z ocelových plechů (často profilovaných kvůli zamezení uklouznutí, případně ohýbaných do tvaru korýtek) nebo z roštů. Skleněné stupně se vyrábějí z tabulí z několika vrstev tvrzeného skla spojených mezi sebou fólií. Důležité je dbát na pružné osazení stupňů na nosnou část konstrukce. Sklo se může uplatnit i jako materiál dalších nosných prvků schodiště – např. schodišťových stěn. Skleněná schodiště se používají v prostorách, kde se může uplatnit jejich zvláštní estetický účinek.

7.2 7.2.1

FUNKČNÍ (PROVOZNÍ) A TECHNICKÉ POŽADAVKY NA SCHODIŠTĚ Funkční (provozní) požadavky na schodiště

Velikost a tvar prvků schodiště i velikost schodišťového prostoru jako celku musí zabezpečovat bezpečný, pohodlný a efektivní pohyb uživatelů. Přípustné rozměry schodišťových stupňů, ramen, podest i celého schodišťového prostoru jsou dány pro jednotlivé druhy staveb zvláštním předpisem nebo normovými hodnotami (ČSN 73 4130 Schodiště a šikmé rampy). Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

138

7.


Rozměry a uspořádání schodišťových stupňů Průměrná délka kroku dospělého člověka je 630 mm a z toho vychází také optimální poměr výšky stupně h k šířce stupně b: 2.h + b = 630 mm. Sklon schodiště u schodišť v bytových domech s výtahem v rodinných domech, v obytných domech do podzemí a u schodišť uvnitř bytů smí dosáhnout nejvýše hodnoty 35°. V ostatních bytových domech bez výtahu smí dosáhnout hodnoty 33°. U schodišť uvnitř bytů s konstrukční výškou menší než 3000 mm a u schodišť do podzemních podlaží je možno sklon schodišťových ramen zvýšit až na 41 °. U staveb užívaných osobami s omezenou schopností pohybu a orientace nesmí být v částech užívaných veřejností sklon schodišťového ramene větší než 28° a výška schodišťového stupně větší než 160 mm. Všechny stupně schodišťového ramene musí mít stejnou výšku. Doporučuje se dodržet stejnou výšku stupňů v celém rozsahu stejné funkce schodiště: tedy např. v nadzemní části schodiště obytné budovy, do suterénu lze navrhnout stupně jiné. Nejmenší povolená šířka přímého stupně je 210 mm, šířka stupnice 250 mm. Nejmenší povolená šířka kosých stupňů je 130 mm v jejich nejužším místě. Stupnice schodišťového stupně musí být vodorovná, bez sklonu v příčném i podélném směru. Součinitelé smykového tření povrchu musí být u stupnice při okraji schodišťového stupně nejméně 0,6, u ostatních ploch stupnice nejméně 0,3 a protiskluzové úpravy nesmí vystupovat nad povrch stupnice více než 3 mm. Největší poloměr zaoblení schodišťové hrany smí být maximálně 10 mm. Rozměry a uspořádání schodišťových ramen Důležitá je tzv. průchodná (také průchozí) šířka schodišťového ramene, což je vodorovná vzdálenost mezi stavebními konstrukcemi omezujícími průchod po schodišťových ramenech. Průchodná šířka má být násobkem jednoho komunikačního pruhu, který je potřebný pro průchod jednoho člověka. Šířka pruhu je stanovená pro ČR 550 mm, jinde obvykle 600 mm. Počet potřených komunikačních pruhů vychází z rozboru provozu na schodišti v dané budově a z potřebné kapacity schodiště při evakuaci osob.

Obr. 7.7 Průchozí šířka schodišťového ramene (bp) a, b – maximální přesah konstrukce zábradlí, madla nebo schodnice do průchozí šířky


139

7.


Nejmenší dovolená průchodná šířka schodišťových ramen, rozměry podest a mezipodest a další bezpečnostní požadavky jsou dány pro jednotlivé druhy staveb zvláštními předpisy nebo normovými hodnotami. Pro rodinné domy je to např. 900 mm, pro bytové a občanské stavby 1100 mm. Při navrhování rozměrů schodišťového prostoru se také doporučuje respektovat možnost přepravy předmětů (např. při stěhování) nebo raněných osob. Obr. 7.7 ukazuje, jakým způsobem je vymezena šířka ramene včetně přípustného zasahování některých konstrukcí do ní (zábradlí, madlo, schodnice, mezera). Délka schodišťového ramene se měří jako půdorysná vzdálenost hran nástupního a výstupního stupně (Obr. 7.5). Do jednoho ramene hlavního schodiště je možné umístit maximálně 16 stupňů (rozuměj 16 výšek), v případě pomocných schodišť a schodišť uvnitř bytů nejvýše 18. Povrch stupňů schodišť s výjimkou schodišť v rodinných domech a schodišť uvnitř bytů má být opticky odlišen od povrchu podest tak, aby bylo patrné, kde schodišťové rameno začíná a končí. Podchodná a průchozí výška Podchodná výška se měří jako svislá vzdálenost hrany schodišťového stupně a podhledu konstrukce, která leží bezprostředně nad schodišťovým ramenem (Obr. 7.9). Nejmenší přípustná podchodná výška h1 se určí v závislosti na sklonu schodišťového ramene výpočtem podle vzorce uvedeného v Obr. 7.9. Podchodná výška pomocných schodišť, schodišť v rodinných domcích a schodišť uvnitř bytů může být snížena až na 2100 mm.

Obr. 7.8 Šířka schodišťového ramene

Obr. 7.9 Podchodná a průchozí výška

Průchozí výška h2 se měří jako kolmá vzdálenost mezi výstupní čárou a konstrukcí nad ní (podhledem) – viz Obr. 7.9. Průchozí výška nesmí být menší než 1900 mm, kromě schodišť do podkroví, kde 1900 mm je hodnotou doporučenou. Nejmenší dovolená podchodná a průchozí výška nesmí být žádnou konstrukcí ani žádným zařízením snížena. Rozměry a uspořádání podest Každá podesta musí mít průchodnou šířku minimálně tak velkou, jako je průchodná šířka přilehlých schodišťových ramen, hlavní podesty min. o 100 mm větší (Obr. 7.10). Délka mezipodesty vložené Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

140

7.


mezi dvě ramena dvojramenného přímého schodiště musí délku, která je násobkem délky kroku na vodorovné rovině (630 mm) zvětšená o jednu šířku schodišťového stupně (Obr. 7.14-D). Průchodná šířka musí zůstat volná, nesmějí do ní zasahovat žádné konstrukční části, ani dveřní křídla v otevřené poloze. Dveře na podestách schodišť, kromě schodišť v podzemních podlažích a schodišť pomocných, které se otevírají do prostoru schodiště, musí být vzdáleny od hrany nejbližšího schodišťového stupně nebo zrcadla tak, aby dveřní křídlo v žádné poloze nezužovalo průchodnou šířku podesty (Obr. 7.14-B). Dveře, které se otevírají mimo prostor podesty, kromě pomocných schodišť v rodinných domech, mají mít vzdálenost vnitřní hrany zárubně od hrany nejbližšího schodišťového stupně alespoň 300 mm (Obr. 7.14-C). U pomocných schodišť musí být u dveří, které se otevírají směrem ven ze schodišťového prostoru, odstup mezi dveřním otvorem a hranou nástupního (výstupního) stupně nejméně 300 mm. U dveří, které se otevírají do schodišťového prostoru, musí být odstup od vnějšího okraje otevřeného dveřního křídla větší nejméně o 50 mm (Obr. 7.14-E). Povrch podest vnitřních schodišť musí být vodorovný, u vnějších schodišť může mít sklon ve směru sestupu nejvýše 7%. Povrch podest má být z materiálů stejných vlastností jako povrch stupnic schodišťových stupňů.

Obr. 7.10 Schodišťové podesty a jejich rozměry A: bp – průchozí šířka podesty, B – dveře otevírající se do prostoru podesty hlavního schodiště, C – dveře otevírající se mimo prostor podesty hlavního schodiště, D – délka vložené podesty přímého schodiště, E – dveře otevírající se do prostoru a mimo prostor podesty pomocného schodiště

Výstupní čára Výstupní čára je myšlená čára, která vyznačuje teoretické místo výstupu. To má význam zejména při navrhování zakřiveného schodiště, protože na výstupní čáře mají stupně své navrhované rozměry. U přímého schodiště mají stupně stále stejné rozměry, výstupní čára se proto pro jednoduchost umísťuje Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 141

7.


do jeho osy. Aby byl zajištěn bezpečný výstup a sestup také u schodišť se zakřivenými rameny, umisťuje se u nich výstupní čára blíže k vnějšímu okraji schodiště, kde je zejména sestup bezpečnější. Poloha výstupní čáry, na které se měří ideální rozměry stupně, je v tomto případě závislá na průchodné šířce ramene (Obr. 7.11) a leží od vnějšího okraje: - u průchodné šířky do 900 mm ve vzdálenosti 300 mm, - u průchodné šířky 901 až 1200 mm ve vzdálenosti 400 mm, - u průchodné šířky 1201 až 1800 mm ve vzdálenosti rovnající se 1/3 průchodné šířky, - u průchodné šířky větší než 1800 mm v 1/2 průchodné šířky jako u schodiště přímého. Na schodištích se zakřivenými rameny nemají stupně mimo místa výstupní čáry ideální rozměry.

Obr. 7.11 Výstupní čára na schodišti s rameny zakřivenými

7.2.2

Technické požadavky na schodiště

Mechanická pevnost a stabilita Při navrhování velikosti schodišťových prvků se postupuje stejně jako u všech nosných prvků na základě teorie mezních stavů. Užitné zatížení na schodištích pro různé druhy budov je dáno normou ČSN EN 1991-1-1 Zatížení konstrukcí a je zpravidla vyšší než užitné zatížení v hlavních funkčních prostorách s ohledem na možnou koncentraci osob. Pro budovy občanské je např. doporučená hodnota 3,0 kN/m2. Požadavky na zábradlí Zábradlí má především zabraňovat pádu a sloužit jako opora při výstupu i sestupu. Skládá se z nosných prvků (zpravidla sloupků), madla a výplně. Nosné prvky zábradlí a jejich kotvení musí být proto navrženy s ohledem na svislé a vodorovné zatížení. Výška zábradlí se u schodišťového ramene měří na svislici nezkosené hrany stupně. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 142

7.


Nejmenší dovolené výšky zábradlí se řídí ČSN 74 3305 Ochranná zábradlí a jsou uvedené v tabulce Tab. 7.1. Jsou závislé na hloubce volného prostoru, do něhož může dojít k neúmyslnému pádu osob z volného okraje porůzné plochy. Nejmenší dovolená výška zábradlí h v mm

snížená 900

základní 1000

zvýšená 1100

zvláštní 1200

Hloubka volného prostoru nejvýše*

do 3 m

od 3do 12 m

od 12 do 30 m

více než 30 m

Tab. 7.1 Výška zábradlí * U schodišť a šikmých ramp se zrcadlem se výška zábradlí stanoví: - je-li zrcadlo širší než 200 mm – podle hloubky volného prostoru v zrcadle, - není-li zrcadlo širší než 200 mm – podle největšího výškového rozdílu k nejblíže nižší ležící podlaze (např. podestě, schodišťovému rameni), - jestliže do zrcadla zasahuje zábradlí, měří se šířka zrcadla jako světlá šířka mezi madly

Svislé a šikmé mezery (v úhlu do 45° od svislice) mezi jednotlivými prvky výplně zábradlí (tyčemi, tabulovými prvky, sloupky apod.) nesmějí být větší než 120 mm (měřeno ve světlosti), v provozech určených pro děti 80 mm. Vodorovné a šikmé mezery (v úhlu více než 45° od svislice) nesmějí být širší než 180 mm. Na pochozích plochách s volným přístupem dětí a na komunikacích k nim nesmějí být svislé a šikmé mezery větší než 80 mm. Schodišťové rameno musí mít madlo alespoň na jedné straně u přímých ramen s průchodnou šířkou do 1050 mm a u smíšených ramen do 1100 mm. Ramena s větší průchodnou šířkou musí mít madlo po obou stranách. Schodišťové rameno širší než 2750 mm se doporučuje rozdělit mezilehlým zábradlím s madlem (přístupové schodiště ke sportovním stadionům apod.). Požární bezpečnost Velikost, umístění a uspořádání schodišť v budovách je z velké míry ovlivněno požadavky na rychlý a bezpečný únik osob z budovy ohrožené požárem a na možnost přístupu zásahových jednotek. Schodišťový prostor musí umožňovat jednak současný pobyt určitého předepsaného množství uživatelů v jeden okamžik, jednak evakuaci osob v předepsaném čase. To často ovlivní nejen půdorysnou velikost schodiště (počet komunikačních pruhů), ale často i počet schodišť v budově. Podle stupně ochrany, kterou schodiště jako úniková cesta poskytuje, jsou schodiště navrhována jako: -

nechráněná cesta – pouze pro případy: - budovy do 9 m výšky, - spojení dvou podzemních podlaží, - spojení prvního a druhého nadzemního podlaží za předpokladu, že tato nechráněná cesta je požárně oddělená nebo oddělitelná od ostatních prostor nadzemních podlaží včetně jejich chráněných únikových cest.

-

chráněná úniková cesta – podle výšky objektu a délky trvání ohrožení se rozlišují: typ A – výška budovy do 22,5 m, délka ohrožení 4 min, typ B – výška budovy do 60 m, délka ohrožení 15 min, typ C – výška budovy nad 60 m, délka ohrožení 40 min.


143

7.


Každé takové schodiště musí být odděleno od ostatních prostor nehořlavými konstrukcemi s požárními uzávěry otvorů (dveřmi), musí být větrané přirozeným nebo nuceným větráním osvětlené denním nebo umělým osvětlením. Schodiště typu B navíc musí být komunikačně napojeno na okolní prostory přes samostatnou předsíň (samostatnou místnost) o půdorysné ploše min. 5 m2 se samostatným větráním, musí mít nouzové osvětlení. Schodiště typu C oproti typu B musí být opatřeno přetlakovým větráním proti pronikání kouře s předepsaným přetlakem. Podrobné požadavky jsou uvedeny v příslušných normách. Stavebně fyzikální požadavky Pro schodišťové prostory, které jsou nejčastěji nevytápěné, nejsou formulovány žádné požadavky na tepelnou pohodu. Stěny oddělující schodiště od ostatních provozních prostor v budovách ale musí logicky splňovat všechny požadavky na ochranu tepla a úspory energie v nich v závislosti na typu budovy včetně hodnoty součinitele prostupu tepla U [W/(m2.K)].

Obr. 7.12 Zamezení přenosu kročejového hluku A – pružné oddělení nášlapných vrstev schodišťového ramene, B – pružné oddělení nášlapných vrstev podlahy na podestách, C – pružné spojení schodišťového ramene s podestou, D1, D2 – pružně uložené konstrukce podest 1 – podesta, 2 – schodišťové rameno, 3 – nášlapná vrstva, 4 – pružná podložka, 5 – propojovací prvek, 6 – omítka, 7 – pružné uložení podesty, 8 - mezera

Z hlediska akustické pohody je třeba zabránit pronikání hluku ze schodišťového prostoru do přilehlých místností. Sleduje se proto jak vzduchová neprůzvučnost konstrukcí oddělujících schodiště zejména od akusticky chráněných místností, tak zejména hluk kročejový. Zvýšení vzduchové neprůzvučnosti lze dosáhnout nejjednodušeji zvýšením plošné hmotnosti dělících konstrukcí, případně jejich zdvojením. Přenosu kročejového hluku lze zabránit oddělením veškerých konstrukcí schodiště od ostatních konstrukcí (např. zdvojením) nebo pružným oddělením všech navazujících prvků (Obr. 7.12). Schodišťový prostor musí být vždy dostatečně osvětlený denním nebo umělým osvětlením o intenzitě min. 40 lx, která zajistí možnost základní orientace.


144

7. 7.2.3

SCHODIŠTĚ A ŠIKMÉ RAMPY Návrh tvaru schodiště

Pro návrh tvaru schodiště je rozhodující překonávaný výškový rozdíl, optimální výška schodišťového stupně vyplývající z daného typu budovy a provozu v ní a stanovení základních geometrických charakteristik schodiště – výška a šířka schodišťového stupně, šířka a délka schodišťového ramene aj. Při návrhu je důležité si uvědomit, že zejména u dvojramenného nebo víceramenného schodiště má na velikost průchozí šířky podest vliv i řešení detailu jejich návaznosti na schodišťová ramena. Existuje několik možností, jak uspořádat geometrickou návaznost polohy hran nástupního a výstupního ramene a polohy hran průniku spodního líce každého ze schodišťových ramen do spodního líce podesty, ať již podesta obsahuje podestový nosník či nikoliv. Třetím parametrem v této geometrické závislosti je celková tloušťka podesty včetně podlahy. Obr. 7.13 ukazuje tři z možných řešení u deskového schodiště. Z detailů je patrná i poloha zrcadla včetně důsledků na výslednou velikost průchozí šířky podesty.

Obr. 7.13 Návaznost schodišťových ramen na podestu H – výška stupně, b – šířka stupně, p – celková tloušťka podesty, bp – průchodná šířka podesty

7.3 7.3.1

KONSTRUKČNÍ TYPY SCHODIŠŤ Vřetenové schodiště

Konstrukční princip vřetenového schodiště spočívá v tom, že jeho stupně jsou podepřeny na obou stranách. Na vnější straně schodišťovou stěnou a na vnitřní tzv. vřetenovou stěnou, u schodiště kruhového půdorysu sloupovou podporou – vřetenem. Takové schodiště je jedním z nejstarších konstrukčních typů schodišť, které známe z historických konstrukcí, hradů a zámků (Obr. 7.14). Jeho velká výhoda spočívá v tom, že všechny stupně mohou mít stejný zkosený tvar a zabírají v půdorysu málo místa. V jedné otočce kruhového schodiště bývalo 12 až 15 stupňů 180 – 200 mm vysokých. Nejběžnější konstrukce tohoto schodiště byla taková, že jednotlivé stupně měly na užších koncích vytvořeny válcové hlavy, tzv. bubny, které zapadaly do sebe a tím vytvářely vřeteno. Spojovaly se navzájem kamenickými čepy a maltou.


145

7.


Obr. 7.14 Vřetenové točité schodiště se sloupovým vřetenem 1 – sloupové vřeteno, 2 – schodišťová zeď, 3 – zazděný konec stupně, 4 – výstupní čára, 5 – dosedací plocha stupně, 6 – buben, 7 – čep bubnu

Obr. 7.15 Vřetenové schodiště dvojramenné 1 – vřetenová stěna, 2 – schodišťová stěna, 3 – zábradlí, 4 – podesta, 5 – stupeň podporovaný podestou, 6 – stupeň ukládaný do stěn

V současné době se navrhuje vřetenové schodiště zřídka, obvykle jako komunikace do podružných prostor, jako např. do sklepa. Vnitřní stěna nebo vřeteno jsou totiž překážkou pro osvětlení, transport větších předmětů, vřetenová schodiště jsou i méně uživatelsky příjemná co se týká pocitu bezpečnosti. Varianta dvojramenného vřetenového schodiště (Obr. 7.15) má stupně podporované po obou stranách stěnovou konstrukcí, nejčastěji zděnou. Stupně těchto schodišť se osazují současně s vyzdíváním zdí, mohou to být samostatné nezávislé prvky. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 146

7. 7.3.2

SCHODIŠTĚ A ŠIKMÉ RAMPY Visuté schodiště

Také tento typ schodiště se používal spíše v minulosti, než v současnosti. Konstrukční princip je založený na jednotlivých stupních (nejčastěji kamenných, možnou variantou je i železobeton), které byly jednostranně uložené do schodišťových stěn. Tyto stupně však nepůsobily pouze jako jednotlivé konzolové nosníky, ale díky vzájemnému spojení drážkou a sedlem přenášely část zatížení také klenbovým efektem do podestových a mezipodestových nosníků (Obr. 7.16). Nejvyšší přípustná šířka ramene tohoto schodiště s kamennými stupni byla 1500 mm za podmínky dostatečného zazdění stupňů do schodišťových zdí (podstatná byla hloubka zazdění i váha nadezdívky nad stupni, zdilo se na cementovou maltu).

Obr. 7.16 Schéma visutého schodiště 1 – schodišťová zeď, 2 – zazděná část stupně, 3 – běžný stupeň, 4 – zrcadlo, 5 – ukončující stupeň, 6 – podesta

7.3.3

Schodnicové schodiště

Schodnice je šikmý nosník, který podporuje schodišťové stupně nebo celé rameno a je osazen na podestové nosníky. Jedna nebo více schodnic mohou být umístěné uprostřed, na krajích i v mezilehlé poloze a to většinou pod stupni, ale mohou zasahovat i nad stupně. Schodnice může být vyrobena z řady materiálů: z kamene, dřeva, kovů, železobetonu monolitického a prefabrikovaného, i ze skla. S ohledem na materiál se schodnice dají různě tvarovat. Na Obr. 7.17 jsou znázorněny některé možnosti tvarování a polohy schodnic. Schodnicové schodiště poskytuje velkou škálu tvarových i materiálových řešení a v důsledku toho je často používáno.

Obr. 7.17 Poloha a tvar schodnice


147

7.


Obdobně jako prefabrikovanou variantu lze navrhnout i monolitickou. V tomto případě jsou jednotlivé prvky betonované na stavbě současně do připraveného bednění, které má ale poměrně komplikovaný tvar. Na Obr. 7.18 je vidět detail napojení schodišťových ramen na podestu ve dvou variantách – se schodnicí pod stupni a se schodnicí pod i nad stupni.

Obr. 7.18 Monolitické schodnicové schodiště A – stupně kusové, B – stupně monolitické 1 – schodnice nad stupni, 2 – schodnice pod stupni, 3 – stupeň, 4 – podestový nosník, 5 - podesta

Ocelová schodnice může být vyrobena ze svařovaných nebo válcovaných profilů, dokonce i ze silného plechu. Obvykle se kombinuje se stupni kovovými, ale umožňuje osazení i kamenných nebo dřevěných deskových stupňů – často bez podstupnic.

Obr. 7.19 Dřevěné schodnicové schodiště A – schodnice zboku stupňů, B – schodnice pod stupni, C – ukotvení schodnice do boční stěny, D – ukotvení schodnice do sloupku, E – osazení schodnice na dřevěný (E1) a železobetonový (E2) podestový nosník, F – osazení prvního stupně a schodnice, G – varianty spoje stupně a schodnice 1 – kotva, 2 – izolace, 3 – nástupní stupeň, 4 – stupnice, 5 – podstupnice, 6 – schodnice, 7 – podestový nosník, 9 – sloupek, 10 – svorník, 12 – začepování sloupku do prahu, 13 – obklad prahu, 14 – ocelové táhlo, 15 - lišta


148

7.


Dřevěné schodnicové schodiště se typicky využívá v rodinných domech a rekreačních objektech. Základními druhy dřeva jsou dub, modřín a borovice. Volné schodnice se ukládají na podestové trámy, jinak se mohou také kotvit do postranních schodišťových stěn. Stupně mohou být na schodnicích uložené shora (potom je schodnice stupňovitě tvarovaná), nebo leží mezi schodnicemi. Stupnice z fošen jsou do schodnic kotveny buď tesařskými spoji (začepováním), nebo pomocí kovových prvků či lišt. Podstupnice se stupnicemi se spojují na pero a drážku, případně se spojují také kovovými spojovacími prostředky. První nástupní stupeň obvykle navržen jako plný a musí se dobře zakotvit do stropní konstrukce. O tento stupeň se opírá celé rameno schodiště, neboť se do něj začepovávají schodnice. Rovněž je do něj začepován sloupek zábradlí (Obr. 7.19). U širších schodišťových ramen se stahují dřevěné schodnice navzájem ocelovými táhly, aby nedošlo k vybočení. Schodnicová schodiště mohou mít také kruhový nebo i jinak tvarovaný půdorys – elegantní variantou je využití nerezového plechu nebo ohýbaného dřeva. 7.3.4

Pilířové schodiště

Tento typ schodiště je vlastně kombinací schodnicového a vřetenového schodiště, kde vřetenová vnitřní stěna je nahrazena schodnicemi ukládanými na pilíře, které jsou umístěné uvnitř schodišťového zrcadla. Pilíře zároveň podporují podestové nosníky. Používá se všude tam, kde mají schodišťová ramena velkou šířku a v důsledku toho mají i podesty velké rozměry. Jsou to monumentální schodiště, používaná v kulturních a občanských stavbách (divadla, kulturní a společenská centra).

Obr. 7.20 Půdorysné schéma pilířového schodiště 1 – pilíř, 2 – schodnice

U starších budov lze najít pilířové schodiště s prvky kamennými a ocelovými, v současnosti se navrhuje převážně ze železobetonu. Řešení je snadnější, protože schodnice jsou do pilířů vetknuty a tvoří s nimi konstrukční celek. 7.3.5

Konzolové schodiště

Jednotlivé stupně případně celá schodišťová ramena fungují jako konzoly uložené (vetknuté) jednostranně do nosné konstrukce (Obr. 7.21). Tou může být stěna, ať již je to boční schodišťová stěna nebo stěna střední, může to být také střední sloup. Dvě poslední varianty jsou zajímavé z hlediska akustického, neboť u nich nebezpečí přenosu kročejového hluku do navazujících prostor je minimální. Z materiálů se pro nosné prvky v současnosti nejčastěji používá ocel a železobeton.


149

7.


Obr. 7.21 Konzolové schodiště A – schodišťové rameno uložené do stěny, B – jednotlivé stupně uložené do stěny, C – ramena i podesty vykonzolované ze střední stěny, D – ramena i podesty vykonzolované ze středního sloupu

7.3.6

Deskové schodiště

Desková schodiště jsou nejčastěji používaným typem schodišť. Nosnou konstrukcí ramene schodiště je železobetonová deska, na níž se jednotlivé stupně osazují nebo betonují současně s deskou, nebo se mohou betonovat i dodatečně. Stupně se na závěr opatřují povrchovou úpravou.

Obr. 7.22 Deskové schodiště monolitické A – deska vetknutá do podestových nosníků, B – jednou lomená deska, C – dvakrát lomená deska 1 – podestový nosník, 2 – účinná výška desky, 3 – hlavní výztuž, 4 – rozdělovací výztuž, 5 – deska schodišťového ramene


150

7.


U monolitických deskových schodišť (Obr. 7.22) se deska podporující stupně upíná do podestových nosníků, nebo tvoří s podestovými deskami společnou lomenou desku (jednou nebo dvakrát). Z hlediska konstrukčního uspořádání je důležitá poloha vetknutí desky schodišťového ramene do podestového nosníku a způsob napojení desky ramene na desku podesty u schodišť bez podestových nosníků (Obr. 7.13).

Obr. 7.23 Deskové schodiště průběžné A – průběžné deskové schodiště přímé, B – průběžné deskové schodiště zakřivené 1 – rameno, 2 – podesta

Desková schodiště jsou tvarově jednoduchá a elegantní, bez nosníků vystupujících z podhledu podest. Dobře se uplatňují jako víceramenná schodiště, ve kterých volný prostor zrcadla dodává konstrukci lehkost a vzdušnost. Dají se řešit jako průběžná s mezipodestami bez podpor, pouze vetknutá do stropní konstrukce v úrovni podlaží (Obr. 7.23). Prefabrikované železobetonové deskové schodiště přímé (Obr. 7.24) může být tvořeno plošnými deskami ramen, která se osazují na ozub podest, nebo dvakrát lomenými deskami ramen spojených s podestami, rameno může být také vytvořeno z prefabrikovaných pruhů. Navrhnout lze také nejrůzněji tvarovaná prefabrikovaná schodiště zakřivená a smíšená průběžná – podle prostorových potřeb. Schodišťové prvky se dodávají z výrobny kompletizované včetně povrchové úpravy, takže je lze po zabudování ihned používat.

Obr. 7.24 Prefabrikovaná schodiště desková A – varianty konstrukčního uspořádání přímého schodiště, B – varianty návaznosti ramen na podesty, C – prostorové prefabrikáty; 1 – podesta, 2 – rameno, 3 – lomená deska, 4 – dílčí pruh ramene


151

7.


7.3.7

Zavěšené schodiště

Konstrukci schodiště tvoří deskové stupně zavěšené na ocelových tyčích, kotvených do stropní, případně podlahové konstrukce (Obr. 7.25). Zavěšená schodiště jsou architektonicky velmi působivá, používají se proto jako vnitřní - interiérová schodiště, většinou pro překonání výšky jednoho podlaží. Vzhledem k tomu, že tento typ schodiště nevyžaduje, kromě táhel, žádnou jinou svislou konstrukci, může se umístit libovolně v prostoru.

Obr. 7.25 Schematický řez zavěšeným schodištěm 1 – táhlo (závěs), 2 – kotvení táhla do stropní konstrukce, 3 – zakotvení stupňů matkou do závěsu, 4 – madlo, 5 – stropní konstrukce

V praxi se ovšem často navrhují schodiště kombinovaná jak co do způsobu konstrukčního řešení, tak materiálů. Základním cílem by ale mělo zůstat kvalitní splnění základní funkce schodiště jako komunikačního vertikálního spojení různých výškových úrovní při současném respektování všech dalších požadavků.

7.4

ŠIKMÉ RAMPY

Šikmé rampy jsou sklonité stavební konstrukce určené k překonávání rozdílu výškových úrovní chůzí nebo pojížděním. Tvoří je šikmá nebo zakřivená plocha. Pro šikmé rampy platí ČSN 73 4130. Největší dovolený sklon šikmých ramp musí být: - u vnitřních ramp 1 : 6 (16,7%), - u vnějších ramp pro L 3 m 1 : 8 (12,5%), - u vnějších ramp pro L 3 m 1 : 12 (8,3%). L = půdorysná plocha rampy. Nejmenší dovolená průchodná šířka šikmé rampy určené k veřejnému používání je 1100 mm. Nejmenší dovolená podchodná výška šikmé rampy, měřená na svislici, je 2100 mm. Součinitel smykového tření povrchu šikmých ramp musí být nejméně μ = 0,3 + tg α, kde α je úhel sklonu šikmé rampy. Součinitel smykového tření povrchu šikmých ramp, na nichž se manipuluje Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

152

7.


s materiálem (např. pomocí ručních vozíků), musí být minimálně roven 0,6 + tg α, kde α je sklon rampy. 7.4.1

Šikmé rampy pro pěší

Rampy pro pěší se navrhují nejčastěji v divadlech, kinech, nemocnicích, jeslích, mateřských školkách, průmyslových provozech, parcích a všude tam, kde je třeba umožnit bezbariérový přístup do objektu nebo prostoru. Pro snadnější projíždění s dětskými kočárky se někdy budují po stranách schodišťového ramene rampové pásy. Sklon těchto rampových pásů závisí na sklonu schodišťového ramene. Příklad kombinace schodišťového ramene s rampovými pásy je na Obr. 7.34.

Obr. 7.34 Příklad schodišťového ramene kombinovaného s rampou pro kočárky

7.4.2

Šikmé rampy pro vozidla

Rampy pro vozidla se třídí na vnitřní a vnější. Podélný sklon ramp pro vozidla musí být: u vnitřních ramp

přímých zakřivených vyrovnávacích

nejvýše 14% nejvýše 13% nejvýše 17%

u vnějších ramp

vyrovnávacích ostatních

nejvýše 17% nejvýše 10%

Šířky přímých ramp s jedním nebo dvěma pruhy jsou na Obr. 7.35.

Obr. 7.35 Šířka přímých ramp s jedním a dvěma jízdními pruhy, š – šířka vozidla


153

8.

STŘEŠNÍ KONSTRUKCE

8.


8.1

TŘÍDĚNÍ STŘEŠNÍCH KONSTRUKCÍ

Střecha chrání budovu před klimatickými vlivy, zejména před nepříznivými účinky deště, větru a sněhu, a obvykle plní i funkci tepelně izolační. Na správné funkci střechy závisí do velké míry životnost celé budovy. Volba typu konstrukce zastřešení a jeho tvaru podstatným způsobem ovlivňuje celkový architektonický výraz exteriéru i interiéru budovy.

Obr. 8.1 Střecha 1 – hřeben, 2 – okap, 3 – nároží, 4 – úžlabí, 5 – štít, 6 - sběžiště

Základní prvky střechy jsou znázorněny na Obr. 8.1. Konstrukci střechy lze rozdělit na tři základní části: - nosnou konstrukci zastřešení, - střešní plášť, tj. vnější ochranné souvrství se střešní krytinou na vnější straně, - podhled střechy. Podle tvaru zastřešení a sklonu střešního pláště rozlišujeme konstrukce: - sklonité rovinné (sklon větší než 3%), - ploché (sklon do 3%), - sklonité s proměnným sklonem. Podle velikosti sklonu se volí druh krytiny. Sklonité střechy mohou mít různý tvar (Obr. 8.2): - pultová střecha, - sedlová střecha, - valbová střecha, - polovalbová střecha, - stanová střecha, Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

154

8.


- mansardová střecha, - pilová střecha, - věžová střecha.

Obr. 8.2 Druhy sklonitých střech a – pultová, b – sedlová, c – valbová, d, e – polovalbová, f - stanová, g – mansardová, h – věžová, i - pilová

Střechy s proměnným sklonem mají střešní plochy zakřiveny v jednom nebo ve dvou směrech. Podle tvaru střednice rozeznáváme střechy ve tvaru: - báně, - zborcených ploch apod.

8.2

NOSNÉ KONSTRUKCE ZASTŘEŠENÍ

8.2.1

Typy nosných konstrukcí zastřešení

Nosné konstrukce zastřešení se dělí podle konstrukčního řešení na: - tuhé konstrukce stropu (pod plochými nebo pultovými střechami), - krovy, - vazníky, - tlačené oblouky, - lomenice, - skořepiny, - tažené konstrukce (membránové a lanové). Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

155

8.


Podle materiálu jsou konstrukce: - dřevěné, - železobetonové, - kovové (ocelové, hliníkové aj.), - na bázi dalších materiálů (textilní nebo plastové membrány aj.). 8.2.2

Podmínky pro volbu hlavní nosné konstrukce zastřešení

Nosná konstrukce zastřešení přenáší do nosné konstrukce budovy vlastní hmotnost střechy a na ni působící zatížení (vítr, sníh, námrazu apod.). Na volbu nosné konstrukce zastřešení má vliv:: - uspořádání nosné konstrukce budovy. Rozhodující vliv mají rozpony dané polohou svislých nosných konstrukcí a způsobem podepření nosné konstrukce zastřešení (sloupy, průvlaky, stěnami aj.). - zatížení. Nosná konstrukce zastřešení musí přenášet jednak stálá zatížení, jako je zatížení vlastní hmotností a krytinou (skladbou střešního pláště), jednak nahodilá krátkodobá zatížení sněhem, větrem, lidmi apod. - druh krytiny. Druh krytiny, její plošná hmotnost, ohybová tuhost, event. bezporuchová poddajnost vůči deformacím mají vliv na charakter a dimenzi nosné konstrukce zastřešení. - místní klimatické podmínky mají vliv na volbu typu nosné konstrukce a především jejího sklonu. - charakter provozu objektu. Požadavky na zajištění vnitřního mikroklimatu, osvětlení, větrání apod. určují podmínky pro vhodnou volbu střešní konstrukce. - požární bezpečnost. Konstrukce zastřešení musí splňovat příslušné požadavky z hlediska požární odolnosti a hořlavosti použitých materiálů. Požární odolnost konstrukce je vyjádřena dobou v minutách, po kterou konstrukce vzdoruje ohni. V této době nesmí konstrukce ztratit nosnost a stabilitu. - architektonické požadavky. Střešní konstrukce jsou význačným a někdy hlavním článkem architektonického výrazu celého objektu, např. u sportovních hal, tribun, průmyslových jednopodlažních hal apod.

8.3 8.3.1

SKLONITÉ STŘECHY Dřevěné střešní konstrukce

Dřevo je pro své vynikající vlastnosti – výborná opracovatelnost, dostatečná pevnost, houževnatost a pružnost – materiálem používaným pro nejrozmanitější činnost. Také ve stavebnictví se dřevo zvláště v minulosti hodně používalo na stavbu nosných střešních konstrukcí – krovů. Od tradičních vázaných krovů se přechází k úspornějším fošnovým, sbíjeným a lepeným konstrukcím a využívají se i konstrukce z jiných materiálů, zejména oceli, železobetonu apod. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

156

8.


Tradiční dřevěné krovy Krov je hlavní nosnou konstrukcí zastřešení. Přenáší zatížení od vlastní hmotnosti, střešního pláště a zatížení působícího na plášť do svislých nosných konstrukcí budovy, tj. do stěn, sloupů a pilířů. Výhodné je, aby svislé nosné konstrukce budovy byly zatěžovány od krovu převážně ve svislém směru. Proto se šikmé síly, vznikající v krovu, zachycují kleštinami, ocelovými táhly nebo vazními trámy. Krovy se sestavují ze základních tesařských konstrukcí. Každý krov musí být dostatečně tuhý v příčném i podélném směru. V příčném směru se prostorová tuhost zajistí soustavou trojúhelníků, vytvořených jednotlivými konstrukčními prvky; ve směru podélném se této tuhosti dosáhne pásky nebo zavětrovacími prvky ve střešní rovině. Konstrukce krovu musí být řádně zakotvena do podporujících svislých nosných konstrukcí. Klasické dřevěné konstrukce se stále používají především v individuální bytové a rekreační výstavbě a při rekonstrukcích (Obr. 8.3). Některé soustavy dřevěných krovů se již nepoužívají, nicméně se s nimi můžeme setkat při rekonstrukcích budov.

Obr. 8.3 Novostavba rodinného domu s tradiční konstrukcí krovu

Obr. 8.4 Krov vaznicové soustavy se stojatou stolicí 1 – vazní trám, 2 – půdní nadezdívka, 3 – pozednice, 4 – vaznice, 5 – krokev, 6 – sloupek, 7 – vzpěra, 8 – pásek, 9 – kleština, 10 – jalová vazba, 11 - římsa


157

8.


Obr. 8.5 Krov vaznicové soustavy s ležatou stolicí 1 – vazní trám, 2 – půdní nadezdívka, 3 – pozednice, 4 – vaznice, 5 – krokev, 6 – šikmý sloupek, 7 – pásek, 8 – kleštiny, 9 – jalová vazba, 10 - římsa

Vaznicové soustavy. Nejrozšířenějším typem krovů je krov vaznicové soustavy (Obr. 8.4, 8.5). Vyznačuje se tím, že krokve kladené ve sklonu střechy jsou podporovány vodorovnými vaznicemi, od nichž má soustava své pojmenování. Vaznice jsou podepřeny ve vzdálenostech 4 až 4,5 m plnými vazbami (stolicemi), ve kterých vzpěry a sloupky přenášejí tíhu do hlavního (vazního) trámu. Vazní trám přenáší tíhu krovu do svislé nosné konstrukce budovy svislými silami. Současně svojí pružností eliminuje přenos dynamických účinků od zatížení větrem působícího na střešní plášť. Spodní líc vazního trámu má být ve výši alespoň 80 mm nad půdní dlažbou. Konce vazních trámů se impregnují, aby je bylo možné uložit do kapes v nosných zdech na podkladové prkénko tloušťky 25 mm, rovněž chráněné impregnačním nátěrem. Kolem zhlaví vazního trámu musí být vzduchová mezera široká 50 mm.

Obr. 8.6 Uložení krokve na vaznicích 1 – krokev, 2 – vrcholová vaznice, 3- střední vaznice, 4 - pozednice


158

8.


Krokve se kladou kolmo k okapu v osových vzdálenostech 900 až 1100 mm. Dvojice krokví je ve vrcholu spojena nárožním čepem („na ostřih“) (Obr. 8.6), tenčí krokve se jen přeplátují. Spoj je zajištěn buď dřevěným kolíkem, nebo dvěma protilehlými hřeby. Dolní konec krokví nesmí dosedat na římsu, mezi ním a římsou musí být mezera alespoň 20 mm. Krokve jsou ve vzdálenosti 3,60 až 4,50 m osedlány na vaznice. Nemá-li krov vrcholovou vaznici, může být volná délka krokve od střední vaznice k vrcholu max. 2,50 m. K vaznicím se krokve přibíjejí hřeby dlouhými 180 až 250 mm. Převislé konce krokví nemají být delší než 1 až 1,5 m. Vaznice jsou nosné vodorovné trámy, které jsou v prázdných (jalových) vazbách zatíženy krokvemi a namáhány na ohyb. Podle umístění rozeznáváme vaznici vrcholovou nebo hřebenovou, vaznici střední a vaznici okapovou. Spočívá-li tato vaznice na půdní nadezdívce, nazývá se pozednice. Pozednice roznáší hmotnost krovu na zdivo, je podepřena po celé délce, a proto je kladena naplocho. Sloupky podporují vaznice ve vzdálenostech asi 4 m a bývají čtvercového průřezu. Do vaznic, vazních trámů nebo bačkor se sloupky čepují nebo zapouštějí a spoje se zajišťují skobami nebo kolíky. U novodobých krovů se sloupky zpravidla kotví pomocí ocelové páskoviny a svorníků k horizontálně tuhým stropním konstrukcím. Kleštiny a vzpěry v plných vazbách ztužují krov v příčném směru. Kleštiny zachycují vodorovné složky šikmých tlaků vyvozovaných krokvemi. Na pozednice a vaznice se kampují, ke krokvi nebo sloupku se kleštiny připojí rovněž kampem nebo lípnutím a spoj se zajistí svorníkem. Pásky jsou začepovány do sloupků a vaznic a vyztužují spolu s vaznicemi krov v podélném směru. Pásky též zkracují volnou délku vaznic a ztužují spojení sloupku s vaznicí. Krovy vaznicové soustavy se navrhují buďto se stojatou (Obr. 8.4) nebo s ležatou stolicí (Obr. 8.5). Krovy sedlových a pultových střech. Na Obr. 8.7 a 8.8 jsou schémata řešení plných vazeb krovů pro různá rozpětí.

Obr. 8.7 Schémata plných vazeb, A – stojaté stolice, B – ležaté stolice, 1 – rozpětí 6 – 8 m, 2 – rozpětí 8 – 11 m, 3 – rozpětí 11 – 14 m


159

8.


Obr. 8.8 Vaznicové krovy pultových střech

Krovy valbových střech. Konstrukce krovu valbové střechy je (Obr. 8.9) v podstatě stejná jako u střechy sedlové. Pro určení počtu a poloh vaznic se při řešení krovu valbových střech vychází rovněž z návrhu plné vazby pro dané rozpětí. Doporučuje se vrcholovou vaznici podporovat na koncích. Střední vaznice a pozednice tvoří uzavřený vaznicový věnec, který musí být podepřen v místech lomů (tj. pod nárožím) sloupkem, a dále ve vzdálenostech asi 4 m. Krokve valby se horním koncem opírají o nárožní krokve, které tvoří rozhraní dvou střešních rovin, dolním koncem jsou uloženy na pozednici, popřípadě se mohou opírat i o střední vaznici. Nárožní krokve mají vždy větší průřez než krokve normální, neboť jejich volná délka i zatížení jsou větší než u normálních krokví. Průřez nárožních krokví má tvar pětiúhelníku, který je utvořen podle sklonu střechy, a to seříznutím podle obou sousedních střešních ploch. Stanová střecha je v podstatě speciální případ valbové konstrukce nad čtvercovým půdorysem (Obr. 8.10).

Obr. 8.9 Příklad řešení valbové střechy o rozponu 8 – 11 m 1 – vazní trám, 2 – výměna, 3 – střední vaznice, 4 – sběžiště, 5 – ztužující vodorovný pásek


160

8.


Obr. 8.10 Krov stanové střechy vaznicové soustavy – ležatá stolice

Hambalková soustava. Tradiční hambalková soustava má každý pár krokví rozepřený vodorovným trámem – hambalkem. Hambalek se osazoval tak, aby volná délka krokve od okapu nebyla delší než 4,5 m. u nejstarších typů hambalkových krovů se krokve opíraly přímo o stropní trámy, které přenášely vodorovné reakce od krokví. Později byly používány vazní trámy a pozednice. Krokve se osedlaly na pozednice a ty se kotvily k vazním trámům, tak aby byly zachyceny vodorovné síly vznikající v podporách krokví. Dnes se u hambalkových soustav krokve s pozednicemi zpravidla kotví táhly do horizontálně tuhých stropních konstrukcí. Jednoduché hambalkové konstrukce se používaly na menší rozpony 6 – 8 m. Novodobé úsporné krovové soustavy Dřevěné lepené, sbíjené a šroubované konstrukce. Pro konstrukci novodobých úsporných krovových soustav se často používají menší průřezy – např. fošny, nebo profily lepené nebo sbíjené. K výrobě lepených konstrukcí se smí použít jen zdravé jehličnaté dřevo s absolutní vlhkostí nejvýše 15%. Plochy určené k lepení musí být hladce ohoblovány. U průřezů prvků tvaru I je stojina často vytvořena překližkou nebo tvrdými dřevovláknitými deskami.

Obr. 8.11 Sbíjený příhradový vazník na rozpětí 12 m

K výrobě sbíjených konstrukcí se používají styčníkové desky nebo spoje hřebíkové. Spojení jednotlivých prvků styčníkovými deskami se provádí speciálním hydraulickým lisovacím zařízením, které pod tlakem 16 až 20 MPa zalisuje desky do dřeva. Desky se nikdy nesmějí zarážet do dřeva Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 161

8.


kladivem apod. Ke spojování zpravidla dochází ve výrobní hale. Tento způsob spojování umožňuje navrhovat konstrukce až do rozpětí 30 m a proto je jeho využité veliké – od zastřešení rodinných domů až po konstrukce střech průmyslových hal (Obr. 8.11). Obdobné konstrukce jsou vazníky se šroubovanými styky. Lepené krovy. Lepené krovy používáme buď jako vazníkové, hambalkové nebo jako krovy z lepených příhradových vazníků. Na Obr. 8.12 je uveden příklad lepeného hambalkového krovu pro rozpětí 10 m. Krov je složen z lepených profilů krokví a hambalku. Skladebná vzdálenost prázdných vazeb je 1000 až 1200 mm. Krokve jsou osedlány na pozednice 140/100 mm a jsou k nim připevněny úchytkou z pásové oceli 20/2 mm (Obr. 8.12-A). U vrcholu jsou krokve spojeny šikmým srazem a vrcholovou kleštinou z prken 18/100 mm (Obr. 8.12-B, C). Pozednice musí být dobře zakotveny do podporující nosné konstrukce domu. Výhodou hambalkového krovu je, že vytváří volný půdní prostor bez mezilehlých podpor – sloupků. Konstrukce krovu je v podélném směru ztužena Ondřejovými kříži a na spodním líci krokví podélnými ztužidly. Vodorovná složka podporových tlaků působících na pozednici je zachycena po vzdálenostech 1700 mm ocelovými kotvami zabetonovanými ve stropní konstrukci. Krokve průřezu I jsou lepené a mají stojinu složenou z tvrdých dřevovláknitých desek. Pásnice jsou složeny ze dvou latí 32/50 mm.

Obr. 8.12 Příklad lepeného hambalkového krovu na rozpětí 10 m 1 – krokev, 2 – hambalek, 3 – kleštinka, 4 – vrcholové ztužidlo, 5 – zavětrování v rovině hambalků, 6 – zavětrování v rovině střechy, 7 – zakotvení pozednice, 8 – pozednice Detail A: 1 – krokev, 2 – pozednice, 3 – podkladní prkénko, 4 – kotevní táhlo, 5 – napínač, 6 – příchytka Detail B: 1 – krokev, 2 – hambalek, 3 – zavětrování, 4 – vložka, 5 – hřebík Detail C: 1 – krokev, 2 – vložka, 3 – kleštinky, 4 - ztužidlo


162

8.


Lepené lamelové oblouky se používají pro zastropení velkých rozponů až do 80 m. Příkladem je zastřešení sportovní haly na rozpon 55 m lepeným lamelovým obloukem (Obr. 8.13).

Obr. 8.13 Řez halou zastřešenou obloukem z lepeného lamelového dřevěného průřezu 1 – dřevěný obloukový rám, 2 – střešní světlík, 3 – osvětlení pásem krytiny ze skelných laminátů, 4 – podélná ztužidla, 5 – uložení obloukových rámů

8.4

ŠIKMÉ STŘEŠNÍ PLÁŠTĚ

Šikmé střešní pláště jsou častým technickým řešením zastřešení budov. Možné tvary sklonitých střech byly již popsány v kapitole 8.1 a zobrazeny jsou na Obr. 8.2. Mezi šikmé střešní pláště lze vzhledem k obdobnému konstrukčnímu řešení zahrnout i střešní pláště strmé se sklonem větším než 45°. 8.4.1

Základní principy šikmých střešních plášťů

Schéma šikmého střešního pláště s jednotlivými konstrukčními detaily je na Obr. 8.14. Z hlediska principu řešení střešních plášťů lze navrhovat šikmé střešní pláště bez tepelné izolace nebo s tepelnou izolací (Obr. 8.15).

Obr. 8.14 Schéma šikmého střešního pláště s jednotlivými konstrukčními detaily (převzato z [2]) 1 – štít, 2 – hřeben, 3 – úžlabí, 4 – nároží, 5 – vikýř, 6 – komín, 7 – střešní okno, 8 – střešní výlez, 9 – okapový systém, 10 – hromosvod, 11 – komplet pro anténu, 12 – stoupací plošina, 13 – odvětrávací prvek, 14 – protisněhový hák, 15 – komplet odvětrání,


163

8.


Obr. 8.15 Schémata zateplených a nezateplených šikmých střech (a, b - podélné a c, d - příčné řezy) 1 – krytina, 2 – latě, 3 – kontralatě (vymezují provětrávanou vzduchovou mezeru), 4 – provětrávaná vzduchová mezera, 5 – pojistná hydroizolace, 6 – provětrávaná vzduchová mezera (v případě použití kontaktních pojistných hydroizolací není nutná), 7 – krokve, 8 – tepelná izolace (může být umístěná nad, mezi i pod krokvemi nebo v kombinaci předchozích umístění), 9 – parotěsná zábrana, 10 – vnitřní povrchová úprava (převzato z [2])

Každé souvrství šikmého střešního pláště musí být provětráváno v minimálně jedné úrovni (tj. nad pojistnou hydroizolací viz Obr. 8.16-a), v případě použití nekontaktní pojistné hydroizolace je nutné provětrávat ve dvou úrovních (Obr. 8.16-b).

Obr. 8.16 Schéma provětrávání šikmých střech (převzato z [2]) a – v jedné úrovni jen nad pojistnou hydroizolací, b – ve dvou úrovních pod a nad pojistnou hydroizolací

Tepelná izolace v šikmých střechách. Příklady možného umístění tepelné izolace ve skladbě šikmých střech jsou na Obr. 8.17. Jako tepelné izolace se ve skladbách šikmých střešních plášťů používají především desky nebo rohože z minerálních a skleněných vláken. Méně časté je využití pěnového polystyrenu nebo přírodních tepelných izolací např. z technického konopí nebo slámy.

Obr. 8.17 Schéma umístění tepelných izolací ve skladbě šikmé střechy (převzato z [2]) umístění podle a) ve většině případů není vyhovující s ohledem na současné tepelně technické požadavky, b) zpravidla je využíváno jedno z těchto řešení, 5 – pojistná hydroizolace, 7 – krokev, 8 – tepelná izolace, 9 - parozábrana


164

8.


Dříve časté řešení s tepelnou izolací pouze mezi krokvemi (řešení a) uprostřed Obr. 8.17) je z dnešního pohledu tepelně technických požadavků zcela nevyhovující, dřevěná krokev ve skladbě střešního pláště je významným systematickým tepelným mostem a je nutné ho eliminovat jedním z možných řešení na Obr. 8.17-b. V šikmých střešních pláštích se používají dva typy pojistných hydroizolací: - kontaktní – pojistnou hydroizolaci lze položit ve skladbě přímo na tepelnou izolaci, - nekontaktní – mezi pojistnou hydroizolací a tepelnou izolací je nutná provětrávaná vzduchová mezera (tj. střešní plášť provětrávaný ve dvou úrovních). Pojistné hydroizolace nejsou zpravidla odolné vůči UV záření a přímému zatížení srážkovou vodou, proto je nad nimi ve skladbě střešního pláště krytina. Funkcí pojistné hydroizolace je odolávat vlhkosti, která vznikne pod krytinou kondenzací, nebo srážkové vodě, která pronikne netěsnostmi střešní krytiny. Parotěsné zábrany mají eliminovat v maximální možné míře průnik vlhkosti do skladby střešního pláště z interiéru, jsou nezbytnou součástí souvrství zateplených šikmých střešních plášťů. Parotěsná zábrana by měla ve skladbě střešního pláště být umístěna co nejblíže k interiérovému povrchu, s ohledem na její těsnost a minimalizaci rizik poruch kotvením prvků skladby a prostupy pro instalace je vhodné ji umisťovat za povrchovou úpravu (konstrukční deska např. ze sádrokartonu) a instalační dutinu, v které jsou provedeny potřebné rozvody zejména elektroinstalace (viz např. Obr. 8.15-a, c). Odvodnění šikmého střešního pláště je ve většině případů řešeno realizací podstřešních žlabů, které jsou zpravidla pomocí okapních háků zavěšeny na krokvích. 8.4.2

Příklady skladeb šikmých střešních plášťů

a Šikmý střešní plášť provětrávaný ve dvou úrovních, zateplený se skládanou krytinou z keramických nebo betonových tašek

b Šikmý střešní plášť provětrávaný v jedné úrovni, zateplený se skládanou krytinou z vláknocementových šablon


165

8.


c Šikmý střešní plášť provětrávaný v jedné úrovni, zateplený s krytinou z asfaltových šindelů

d Šikmý střešní plášť provětrávaný v jedné úrovni, zateplený s krytinou z vlnitých desek Obr. 8.18 Příklady skladeb šikmých střešních plášťů (a – d), (převzato z [2]) 1 – krytina, 2 – latě, 3 – kontralatě, 4 – provětrávaná vzduchová mezera, 5 – pojistná hydroizolace, 6 – provětrávaná vzduchová mezera, 7 – krokve, 8 – tepelná izolace, 9 – parotěsná zábrana, 10 – vnitřní povrchová úprava, 11 – bednění

8.4.3

Střešní krytiny

Šikmé střešní pláště jsou zpravidla kryty skládanou střešní krytinou. Jedná se o prvky pokládané a příp. kotvené dle technických podmínek stanovených výrobcem krytiny, která tvoří vodotěsnou izolace šikmého střešního pláště. Nejběžnější druhy střešních krytin dle materiálu jsou: - betonové nebo keramické tvarovky (Obr. 8.19),

Obr. 8.19 Betonová střešní krytina


166

8.


- asfaltové šindele a vlnité desky, - kovové krytiny – šablony, vlnité desky nebo falcované plechy (Cu, Al, TiZn, poplastované), př. měděná falcovaná plechová krytina vikýře na Obr. 8.21, - cementovláknité šablony a vlnité desky, Obr. 8.20,

Obr. 8.20 Střešní krytina z cementovláknitých šablon

- břidličné šablony, - došky a dřevěné šindele (zpravidla jako krytina historických staveb nebo staveb v horských oblastech, Obr. 8.21), - různé tvarovky a vlnité desky ze skla, polykarbonátu aj.

Obr. 8.21 Novodobá střešní krytina z dřevěných šindelů, prozatím bez finální povrchové úpravy (Borová Lada, NP Šumava)

Nepropustnost vůči srážkové vodě se u střešních krytin zajišťuje pomocí: - prostého přesahu (velikost přesahu závisí na sklonu střešního pláště, bobrovky, šindele, aj.), - přesahu opatřeného zámkem (keramické a betonové krytiny), - klempířských spojů - ležatých a stojatých drážek (falců) u plechových krytin, - těsnících prvků umístěných do přesahu (např. plechové krytiny). Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

167

8.


8.5

PLOCHÉ STŘEŠNÍ PLÁŠTĚ

Ploché střešní pláště jsou častým technickým řešením zastřešení občanských staveb, bytových staveb, ale v posledních letech i rodinných domů. S rychle se rozvíjející materiálovou základnou zejména v posledních dvou desetiletích doznaly navrhované skladby plochých střech řady změn a modifikací, a to i s ohledem na neustále se zvyšující tepelně technické požadavky. 8.5.1

Rozdělení střešních plášťů

Mezi ploché střešní pláště se zahrnují konstrukce se sklonem vnějšího povrchu menším než 5°. Rozdělení plochých střešních plášťů podle funkce Z hlediska funkce střešní pláště rozlišujeme ploché střechy: - nepochůzné – to jsou střechy, na které je umožněn přístupu pouze pro kontrolu stavu konstrukce střechy, technických zařízení umístěných na střeše a pro jejich nezbytnou údržbu, - provozní (pochůzné, pojížděné, zelené střechy) – jedná se o střechy, které se využívají pro účely dopravy, parkování, sportu, rekreace (např. zelené střechy), umístění technologického vybavení objektů apod. Rozdělení střešních plášťů podle konstrukčního řešení Z hlediska základního konstrukčního třídění a uspořádání vrstev plochých střešních plášťů rozlišujeme: - jednoplášťové střechy – jsou nejrozšířenějším typem plochých střech, mají pouze jeden střešní plášť, jehož návrh může velmi variabilní. Podle umístění hydroizolační vrstvy ve skladbě střechy rozlišujeme: -

skladbu s hydroizolační vrstvou na vrchním líci střešního pláště, tzv. tradiční skladba (Obr. 8.22), - skladbu s hydroizolační vrstvou pod tepelnou izolací, tzv. obrácená skladba střechy (Obr. 8.23), - skladbu s hydroizolační vrstvou mezi dvěma tepelnými izolacemi, tzv. duo střecha (Obr. 8.24). Podle umístění tepelné izolace ve skladbě střechy rozlišujeme: -

skladbu s tepelnou izolací nad nosnou konstrukcí – většina realizovaných plochých střech, do této skupiny patří tradiční, obrácená i duo skladba střechy, - skladbu s tepelnou izolací pod nosnou konstrukcí – problematické skladby plochých střech s ohledem na míru kondenzace, vč. celoroční bilance vodní páry v souvrství. Podle způsobu větrání střešního pláště rozlišujeme: -

skladby s větracími kanálky – z dnešního pohledu již historické řešení jednoplášťové skladby ploché střechy. Větrací kanálky se umisťovaly co nejblíže vnějšímu povrchu střechy u skladeb s tradičním pořadím vrstev a byly napojeny na vnější prostředí,


168

8.


-

s ohledem na dimenzi větracích kanálků bylo větrání takovýchto skladeb zpravidla neúčinné, skladby bez větracích kanálků – obvyklé řešení současných jednoplášťových plochých střech.

Obr. 8.22 Příklad lepené skladby střechy s tradičním pořadím vrstev 1 – nosná konstrukce, 2 – expanzní vrstva, 3 – parotěsná vrstva, 4 – tepelná izolace (spádová vrstva ve formě spádových klínů, alt. spádovou vrstvu z např. lehčeného betonu umístit pod parotěsnou vrstvu), 5 – hydroizolační souvrství

Obr. 8.23 Příklad střechy s opačným pořadím vrstev 1 – nosná konstrukce, 2 – spádová vrstva, 3 – expanzní vrstva, 4 – hydroizolační souvrství, 5 – drenážní vrstva, 6 – nenasákavá tepelná izolace (XPS nebo pěnové sklo), 7 – filtrační vrstva, 8 – stabilizační vrstva

Obr. 8.24 Příklad duo střechy 1 – nosná konstrukce, 2 – spádová vrstva, 3 – expanzní vrstva, 4 – parotěsná vrstva, 5 – tepelná izolace, 6 – hydroizolační souvrství, 7 – drenážní vrstva, 8 – nenasákavá tepelná izolace (XPS nebo pěnové sklo), 9 – filtrační vrstva, 10 – stabilizační vrstva

- dvouplášťové střechy – vnitřní chráněné prostředí budovy oddělují od exteriéru dvěma plášti, mezi kterými je vzduchová vrstva. S ohledem na komplikovanější technické řešení nejsou dvouplášťové střechy tak rozšířené jako střechy jednoplášťové. V případě kvalitního návrhu však lze Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 169

8.

STŘEŠNÍ KONSTRUKCE dvouplášťovou střechu s provětrávanou vzduchovou vrstvou navrhnout bez kondenzace vodních par ve skladbě a je proto výhodné ji používat při zastřešení vnitřních prostorů s vlhkým provozem (např. plavecké haly). Podle způsobu větrání vzduchové mezery rozlišujeme: -

skladbu s nevětranou vzduchovou mezerou, skladbu s větranou vzduchovou mezerou (Obr. 8.25) – častější řešení dvouplášťových plochých střech.

Obr. 8.25 Příklad dvouplášťové střechy s větranou vzduchovou mezerou 1 – nosná konstrukce, 2 – expanzní vrstva, 3 – parotěsná vrstva, 4 – tepelná izolace, 5 – ochranná vrstva, 6 – větraná vzduchová mezera, 7 – nosná konstrukce horního pláště, 8 – hydroizolační souvrství

Podle hodnoty tepelného odporu horního pláště rozlišujeme: -

-

skladby s tepelným odporem horního pláště R ≥ 0,2 m2.K.W-1 – v případě splnění tohoto požadavku lze předpokládat omezení kondenzace vodní páry na vnitřním povrchu vnějšího (horního) pláště, skladby s tepelným odporem horního pláště R < 0,2 m2.K.W-1 – problematické řešení horního pláště s ohledem na riziko kondenzace vodní páry na jeho vnitřním povrchu (např. horní plášť řešený z profilovaných plechů).

- víceplášťové střechy – vnitřní chráněné prostředí budovy oddělují od exteriéru třemi nebo více plášti, mezi kterými je vzduchová vrstva. Jako ploché střešní pláště se navrhují jen výjimečně, běžnější je toto řešení u šikmých střešních plášťů. Návrh víceplášťových střech je zpravidla omezen na specifické případy, kdy požadujeme: 8.5.2

omezit odtávání sněhu na střeše, minimalizovat prohřívání podstřešního prostoru v letním období, zvýšit hydroizolační bezpečnost. Základní vrstvy střešního pláště

Základními vrstvami plochých střešních plášťů jsou: - provozní vrstva – vrstva na vnějším líci střešního pláště chránící hydroizolační vrstvu, příp. další vrstvy před nepříznivými vlivy vnějšího prostředí (zatížení silovými i nesilovými účinky, UV záření aj.) a umožňující provozní využití střechy (např. parkoviště, terasa, zelená střecha apod.), - dilatační vrstva – umožňuje vzájemné posuny sousedících vrstev střešního pláště, Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

170

8.


- stabilizační vrstva – zajišťuje svou hmotností polohu vrstev střešního pláště proti vztlaku vody a zejména sání větru, - filtrační vrstva – vrstva zachycující jemné částice sypkých látek vyplavovaných z některých (zejména vegetačních) vrstev střešního pláště nebo vodou vnášených do skladby střešního pláště, - drenážní vrstva – vrstva odvodňující souvrství střešního pláště nad hlavní nebo pojistnou hydroizolační vrstvou, - hydroizolační vrstva – vodotěsná vrstva chránící podstřešní prostory objektu a všechny vrstvy střešního pláště umístěné pod hydroizolační vrstvou před srážkovou, provozní, příp. technologickou vodou. Je-li hlavní hydroizolační vrstva na vnějším líci střešního pláště, nazývá se povlaková krytina, - ochranná vrstva – vrstva chránící hydroizolační nebo jinou vrstvu střešního pláště před nepříznivými vlivy vnějšího, příp. vnitřního prostředí (UV záření aj.), - separační vrstva – vzájemně odděluje dvě vrstvy střešního pláště z výrobních, mechanických, chemických či jiných důvodů (mechanické poškození, chemická nesnášenlivost materiálů apod.), - tepelně izolační vrstva – vrstva, která omezuje nežádoucí tepelné ztráty nebo zisky objektu, - parotěsná vrstva – vrstva zamezující nebo výrazně omezující pronikání vodní páry z vnitřního prostředí objektu do souvrství střešního pláště nad parotěsnou vrstvou, - expanzní vrstva – též vrstva mikroventilační, je tenká vzduchová vrstva nebo vrstva se značnou pórovitostí sloužící k vyrovnání rozdílných tlaků vodní páry mezi daným místem střešního pláště a vnějším prostředím, - spádová vrstva – vrstva zajišťující potřebný sklon následujících vrstev ve střešním plášti, zpravidla pro zajištění jeho odvodnění, - nosná vrstva střešního pláště – přenáší zatížení od vlastní tíhy a zpravidla tíhy dalších vrstev střešního pláště, vč. zatížení užitných a klimatických (tj. zatížení větrem, sněhem a námrazou).


171

9.

ZAKLÁDÁNÍ STAVEB

9.

ZAKLÁDÁNÍ STAVEB

Zatížení z celé budovy se přenáší základovými konstrukcemi do základové zeminy buď plochou (zpravidla vodorovnou), nebo pomocí nosných sloupů (zpravidla základových pilot). Základové konstrukce se tedy dle druhu přenosu zatížení do základové zeminy dělí na plošné a hlubinné. Tvar a konstrukční řešení základových konstrukcí jsou ovlivněny především konstrukčním systémem zakládané budovy a kvalitou základové zeminy.

9.1

PLOŠNÉ ZÁKLADY

Podle tvaru se plošné základové konstrukce dělí na: -

základové pásy,

-

základové rošty,

-

základové patky,

-

základové desky.

Podle materiálového řešení jsou základové konstrukce z: -

lomového kamene (výjimečně zděné z cihel),

-

prostého betonu,

-

železobetonu.

Podle technologického řešení se plošné základové konstrukce dělí na tradičné prováděné (zděné, monolitické) a prefabrikované (montované). 9.1.1

Základové pásy

Na základové pásy se obvykle zakládají nosné stěny spodní stavby. Základové pásy se běžně neizolují proti zemní vlhkosti, a proto se volí materiál, který je proti zemní vlhkosti odolný (lomový kámen, prostý beton, prokládaný beton a při větších dimenzích základových pásů i železobeton). Šířka základových pásů je závislá na zatížení od vrchní stavby, které se základovými pásy přenáší do základové půdy, a na vlastnostech základové zeminy.

Obr. 9.1 Základové pásy z prostého betonu (převzato z [1]) A – pás jednostupňový, B – pás dvou stupňový, a – převislá část základového pásu, t – tloušťka nadzákladového zdiva, v – výška základového pásu, α – roznášecí úhel


172

9.

ZAKLÁDÁNÍ STAVEB

Výška základového pásu se obvykle stanovuje z převislé části základového pásu tak, aby nedošlo k jeho usmyknutí reakcí základové zeminy. Roznášecí úhel α se uvažuje pro návrh výšky základového pásu z prostého betonu 60°, u lomového kamene je to obvykle 60° až 70° (Obr. 9.1). Základové pásy z prostého a prokládaného betonu se zpravidla betonují do vlastního výkopu, jen jednotlivé stupně se bední. Základové pásy se rozdělují na: z prostého betonu – základové pásy z nevyztuženého betonu dělíme na prosté, kde šířka základové spáry je stejná jako tloušťka stěny nad základem, a rozšířené jednostranně či oboustranně, ze železobetonu – železobetonové základové pásy se nejčastěji používají u skeletových konstrukcí, mají zpravidla tvar obdélníku (Obr. 9.2) nebo mají horní plochu zešikmenou (úspora materiálu) pod úhlem přibližně 35° od vodorovné roviny (Obr. 9.3). Při velké výšce základových pásů je výhodné redukovat množství konstrukčních materiálů pomocí návrhu průřezu ve tvaru obráceného T složeného z pásu a žebra (Obr. 9.2). Železobetonové pásy se realizují (vyztužení + betonáž) do předem připraveného bednění. Podkladem pro železobetonový základový pás je s ohledem na provádění vyztužení pásu betonová mazanina tloušťky 50 - 150 mm, která se zhotovuje v úrovni základové spáry.

Obr. 9.2 Tvar železobetonových základových pásů (obdélníkový a žebrový), (převzato z [1]) h – výška základového pásu

9.1.2

Obr. 9.3 Železobetonový základový pás, a – převislá část základového pásu, t – tloušťka zdiva nad základem, v – výška základového pásu, α – roznášecí úhel stanovený výpočtem (převzato z [1])

Základové rošty

Jedná se o soustavu navzájem kolmých základových pásů. Základové rošty se nejčastěji navrhují pro sloupové konstrukce založené na nestejnoměrně stlačitelných zeminách, zejména v poddolovaných územích apod. Železobetonové základové pásy roštu mají obvykle jednoduchý obdélníkový průřez, v případech, kdy je výška průřezu základového pásu větší, je potom výhodnější volit průřez pásu ve tvaru písmene obráceného T (žebrový základový pás), viz Obr. 9.2. 9.1.3

Základové patky

Pro založení skeletových konstrukcí (sloupů) se zpravidla navrhují základové patky, nejčastěji čtvercového nebo obdélníkového půdorysu. Základové patky můžeme navrhovat z prostého betonu nebo z železobetonu. V případech, kdy nejme vázáni výškou základové konstrukce, je možné navrhovat základové patky z prostého betonu. Ty se realizují buď jako jednostupňové (Obr. 9.4-a), dvoustupňové (Obr. 9.4-b) nebo vícestupňové. Roznášecí úhel α se volí nejčastěji 60°, stejně jako je tomu u základových pásů. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

173

9.

ZAKLÁDÁNÍ STAVEB

Obr. 9.4 Základové patky (převzato z [1]) a – patka z prostého betonu jednostupňová, b – patka z prostého betonu dvou stupňová, c – patka z železobetonu; a – převislá část základové patky, b – šířka sloupu, v – výška patky, α – roznášecí úhel

V případě potřeby nižších základových konstrukcí je vhodné navrhovat patky jako monolitické železobetonové, které tak mohou mít menší výšku, než by tomu bylo u základových patek z prostého betonu, viz Obr. 9.4-c. S výhodou se proto monolitické železobetonové základové patky uplatní v případech, kdy je úroveň hladiny spodní vody blízko pod základovou spárou. Roznášecí úhel α je u monolitických železobetonových patek nejméně 30°, výšku převislé části základové patky je nutno ověřit statickým výpočtem.

Obr. 9.5 Prefabrikovaná kalichová patka (převzato z [1]) 1 – prefabrikovaný sloup, 2 – zálivka betonovou směsí po osazení sloupu, 3 – úprava základové spáry podle kvality podloží

U prefabrikovaných sloupových systémů se obvykle i základové konstrukce provádějí jako montované, nejčastěji se využívá tzv. kalichová patka (viz Obr. 9.5) umožňující vetknutí prefabrikovaného sloupu do základové patky. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 174

9.

ZAKLÁDÁNÍ STAVEB

9.1.4

Základové desky

Základové desky se navrhují zpravidla u staveb, i) kdy je základová spára trvale pod hladinou podzemní vody, a ii) u staveb výškových, u nichž by jiný způsob plošného založení byl vzhledem k zatížení nereálný nebo neekonomický. Základové konstrukce ze základových desek zaujímají celý půdorysný rozsah stavby. Princip řešení základové desky je obdobný jako u stropních konstrukcí, jen je základová deska namáhána zdola reakcemi základové zeminy. U stěnových konstrukčních systémů se většinou (s ohledem na vzdálenosti stěn) navrhují monolitické železobetonové základové desky s konstantní tloušťkou obvykle 600 až 1200 mm, min. zpravidla 300 mm (viz Obr. 9.6-A). U sloupových systémů se při větším rozponu (větší šířka traktů) volí obvykle kombinace železobetonových desek a trámů (Obr. 9.6-C), nebo se desky v místech sloupů zesilují podobně jako u stropních konstrukcí hřibovými hlavicemi.

Obr. 9.6 Základové desky (převzato z [1]) A – s konstantní tloušťkou, B – zesílená hřibovými hlavicemi, C – žebrová konstrukce

9.1.5

Řešení základové spáry a její úpravy

Hloubka základové spáry Skutečná hloubka založení stavby je rozdíl výšek základové spáry a nejbližšího bodu upraveného terénu u základu, viz Obr. 9.7-A. Hloubka založení objektu se navrhuje s ohledem na: -

stabilitu a sedání stavby,

-

klimatické vlivy (promrzání a vysychání základové zeminy),

-

požadovanou hloubku podzemních podlaží,

-

stabilitu základů sousedních (stávajících) objektů,


175

9.

ZAKLÁDÁNÍ STAVEB

-

úroveň zeminy vhodné pro založení objektu,

-

úroveň hladiny podzemní vody.

Obr. 9.7 Hloubky založení (převzato z [1]) A – u vnějších stěn, B – u vnitřních stěn

S ohledem na klimatické vlivy musí být základová spára navržena v nezámrzné hloubce, tj. dle typu základového podloží zpravidla 0,8 až 1,2 m, tj. nejméně 0,8 m pod povrchem upraveného terénu přiléhajícího k základovým konstrukcím. Jestliže je základová spára tvořena celistvými zdravými a pomalu větrajícími horninami a je-li u základů vnitřních stěn chráněna proti klimatickým vlivům (promrzání základové spáry), a to i během realizace stavby, může být hloubka založení menší, minimálně však 0,4 m. Zvláštní úpravy základové spáry Úpravy horizontálních částí základů (základových spár) se vyskytují především při změně výškové úrovně základů, při zakládání v blízkosti stávajících staveb a u základů s prostupy pro vedení instalací. V případech stavby v proluce nebo obecně na hranici sousedního pozemku, kdy úroveň spodní stavby nově realizovaného objektu je nižší než úroveň stávající stavby, musíme základové spáry navrhnout v jedné úrovni, viz Obr. 9.8. U vnitřní stěny musí být pak základový pás navržen v takové úrovni, která odpovídá úhlu vnitřního tření zeminy φ, tj. běžně 30° až 45°.

Obr. 9.8 Přístavba k stávajícímu objektu s hlubším založením (převzato z [1]) 1 – vnější stěna nosné konstrukce, 2 – vnější stěna stávajícího objektu, 3 – dilatační spára, 4 – základový pás původní stavby, 5 – základový pás nové stavby, 6 – základový pás vnitřní stěny nové stavby, 7 – vnitřní stěna nové stavby, φ – úhel vnitřního tření zeminy


176

9.

ZAKLÁDÁNÍ STAVEB

V případech, kdy jsou s ohledem např. na návaznost podsklepené a nepodsklepené části objektu, prohloubení části podlaží apod. různé výškové úrovně založení objektu, je nutné základy upravit stupňovitě tak, aby byly vzájemně monoliticky propojeny (Obr. 9.9). U železobetonových základových pasů se pak změna výškové úrovně základové spáry řeší obvykle náběhem (Obr. 9.10).

Obr. 9.9 Odstupňování základového pásu u částečně podsklepeného objektu (převzato z [1]) 1 – úroveň upraveného terénu, 2 – obvodová stěna stavby, 3 – vnitřní stěna podsklepené části objektu, 4 – základová spára, α – roznášecí úhel

Obr. 9.10 Úprava základové spáry železobetonového pásu s rozdílnou výškovou úrovní 1 – základová spára, 2 – náběh, 3 – nosná stěna, 4 – izolace (převzato z [1])

9.2

HLUBINNÉ ZÁKLADY

Hlubinné základy je vhodné navrhovat v případech, kdy je únosná základová zemina ve velké hloubce a plošné základové konstrukce by nebylo ekonomické, nebo prakticky vůbec možné realizovat. Hlubinné základy je možné realizovat i v případech, kdy chceme významně omezit nebo eliminovat sedání objektů a předejít tak nutnosti jejich dilatování s ohledem na rozdílné sedání. Princip hlubinného zakládání tkví v přenosu zatížení ze stavby pomocí železobetonových základových prahů (překladů nebo bloků) do sloupů nebo pilířů (pilot, studní, šachtových pilířů apod.), které jsou nejčastěji vetknuté do únosné zeminy, alt. jsou o ni pouze opřené. V případech, kdy nelze úroveň únosné zeminy z ekonomických nebo technologických důvodů dosáhnout a hlubinný základ o ni opřít, provádějí se tzv. piloty plovoucí, které přenášejí zatížení stavbou třením mezi pláštěm piloty a zeminou, viz Obr. 9.11-B. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED 177

9.

ZAKLÁDÁNÍ STAVEB

Obr. 9.11 Hlubinné základy (převzato z [1]) A – vetknuté piloty, B – plovoucí piloty 1 – základový práh (překlad), 2 – dno stavební jámy pro vrtání pilot, 3 – vetknutá pilota, 4 – plovoucí pilota, 5 – neúnosná zemina, 6 – únosná zemina

Podle způsobu realizace se v pozemních stavbách rozlišují především tyto hlubinné základy: -

pilotové,

-

šachtové pilíře,

-

základové studny.

9.2.1

Pilotové základy

Piloty jsou tyčové prvky zpravidla kruhového průřezu, které se realizují jako vetknuté, opřené nebo plovoucí, a přenášejí zatížení ze stavby do základové zeminy. Z hlediska použitého materiálu se piloty dělí na dřevěné, ocelové, betonové, železobetonové, z předpjatého betonu a štěrkopískové. Podle průřezu dělíme piloty na: -

maloprůměrové – mají průměr piloty d = 0,2 až 0,6 m, poměr délky k průměru L:d = min. 5:1,

-

velkoprůměrové – mají průměr d > 0,6 m, poměr délky k průměru L:d = min. 3:1 nebo 2,0 m,

-

mikropiloty – mají průměr d ≤ 0,25 m.

Podle způsobu provádění se piloty dělí na: -

vháněné – jedná se o prefabrikované piloty (zhotovené předem), které se do základové zeminy vhánějí beraněním, vibrováním, vtlačováním, vplachováním nebo šroubováním,

-

vrtané – realizují se na místě zpravidla jako železobetonové do předem vyhloubeného vrtu při použití pažení pomocí bentonitové suspenze, výpažnice nebo bez ní (závislé na mechanickofyzikálních vlastnostech zemin).


178

9.

ZAKLÁDÁNÍ STAVEB

Piloty se z hlediska rozmístění realizují jako osamělé nebo skupinové. Skupinové piloty vytvářejí zpravidla čtvercovou, obdélníkovou nebo diagonální síť. Pod základové prahy, překlady nebo bloky se piloty umisťují v předepsaných vzdálenostech a vytvářejí tak pilotový rošt (viz Obr. 9.12). Při návrhu je snaha rozmístit piloty tak, aby byly minimálně zatíženy ohybovým momentem. Nejmenší osová vzdálenost je u opřených (vetknutých ) pilot 700 mm nebo 2,5 až 3,0.d. U pilot plovoucích je to minimálně 1000 mm nebo 3,5.d.

Obr. 9.12 Rozmístění pilot (převzato z [1]) A – čtvercová síť, B – diagonální síť

9.2.2

Základové studny

Základové studny se podobně jako základové piloty používají v případech, kdy je únosná základová zeminy ve větší hloubce. Studny (pilíře) se u stěnových konstrukčních systémů umísťují nejdříve v místech křížení nosných stěn a zbývající vzdálenost se následně rozdělí po 3 až 5 m, v závislosti na zatížení stavbou a únosnosti základové studny. Pod úrovní nadzákladového zdiva se obdobně jako u základových pilot realizují monolitické základové pásy (překlady) nebo se osadí železobetonové překlady prefabrikované, které jsou podporovány hlavami studní (Obr. 9.13).

Obr. 9.13 Založení objektu na základových studních (převzato z [1]) 1 – základový železobetonový překlad, 2 – základová studna, 3 – neúnosná zemina, 4 – únosná zemina

Technologie realizace základových studní spočívá v postupném odebírání zeminy a současném spouštění jednotlivých skruží studny až na únosnou základovou zeminu. Následně se plášť základové studny z betonových nebo železobetonových skruží vybetonuje. Zeminy se těží nejčastěji čelisťovým drapákem, nebo rozplavováním zeminy a jejím následným čerpáním kalovými čerpadly. Hájek P. a kol.: KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB – KOMPLEXNÍ PŘEHLED

179

10.

LITERATURA A PODKLADY

10. LITERATURA A PODKLADY [1]

Hájek, V. a kol.: Pozemní stavitelství I, Sobotáles, 2001, s. 168, ISBN 80-85920-81-6

[2]

Hájek, P. a kol.: Pozemní stavitelství II, Sobotáles, 2007, s. 228, ISBN 978-80-86817-22-4

[3]

Rambousek, F. a kol.: Konstrukce pozemních staveb I., technický průvodce 40A, SNTL, 1970, s. 504

[4]

Knauf, Suchá výstavba – technické informace [online], 2011, dostupné z WWW: .

[5]

Hájek, P. a kol: Konstrukce pozemních staveb 1 – Nosné konstrukce I, Nakladatelství ČVUT, 2007, ISBN 978-80-01-03589-4

[6]

Hanzalová, L., Šilarová, Š.: Konstrukce pozemních staveb 40 – Zastřešení, Vydavatelství ČVUT, 2002, ISBN 80-01-02604-3


180

KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB KOMPLEXNÍ PŘEHLED

Recommend Documents