MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Lesnická a dřevařská fakulta
Ústav základního zpracování dřeva
Bakalářská práce NÁVRH ZASTŘEŠENÍ TERASY RODINNÉHO DOMU
Brno 2014
Václav Glogar
Prohlašuji, ţe jsem bakalářskou práci na téma: Návrh zastřešení terasy rodinného domu zpracoval sám a uvedl jsem všechny pouţité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s §47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uloţena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MENDELU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, ţe před sepsáním licenční smlouvy o vyuţití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyţádá písemné stanovisko univerzity o tom, ţe předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace.
V Brně, dne:……………………
podpis studenta…………………
PODĚKOVÁNÍ Rád bych poděkoval paní Ing. Heleně Křenkové za souhlas s vedením mé závěrečné práce, trpělivost, cenné rady a ochotu. Také bych chtěl poděkovat majiteli nemovitosti za moţnost nafocení a poskytnutí všech důleţitých podkladů potřebných ke zpracování návrhů. V neposlední řadě děkuji své rodinně za podporu během mého studia.
ABSTRAKT Autor: Václav Glogar Název práce: Návrh zastřešení terasy rodinného domu Bakalářská práce se zabývá návrhy a následnou technickou dokumentací dvou dřevěných konstrukcí, které budou vystavěny na stávající terase a současně pevně ukotveny do stěny domu. Součástí práce bylo vytvoření několika návrhů rozdělených na dvě skupiny podle typu konstrukce a to na zastřešenou terasu a samonosné dřevěné balkony. Majitel si poté vybral jednoho zástupce konstrukce z kaţdé skupiny, který byl následně detailněji rozpracován. Dalším předmětem návrhu byl výběr vhodného materiálu na výrobu konstrukce včetně jeho cenové kalkulace. V neposlední řadě byla navrţena vhodná konstrukční ochrana dřeva a jeho následná povrchová úprava. Klíčová slova: zastřešená terasa, samonosný dřevěný balkon, kalkulace, povrchová úprava,
ABSTRACT Author: Václav Glogar Name of thesis: Proposal roof terrace house This bachelor thesis deals with a design and successive technical documentation of two wooden constructions. They will be built on an existing terrace together with anchoring into the walls of the house. Doing a several drawings divided into two groups according to a type of the construction (roofed terrace and self-supporting wooden balconies) has been a part of the work. The owner has chosen one representative of the construction from each group; subsequently they have been elaborated in detail. The design also includes the choice of convenient material for production of the construction and pricing. The appropriate structural wooden protection and follow-up surface treatment has been devised as well. Keywords: roofed terrace, self-supporting balcony, calculation, surface treatment
OBSAH 1
ÚVOD ........................................................................................................................................... 1
2
CÍL PRÁCE ..................................................................................................................................... 2
3
DŘEVO DO EXTERIÉRU .................................................................................................................. 3 3.1
4
DŘEVINY POUŽÍVANÉ V EXTERIÉRU ......................................................................................................... 3
3.1.1
Jehličnaté dřeviny ................................................................................................................. 3
3.1.2
Listnaté dřeviny .................................................................................................................... 4
PŘIROZENÁ ODOLNOST A TRVANLIVOST DŘEVA .......................................................................... 6 4.1
OBECNÉ PŘÍČINY POŠKOZENÍ DŘEVA ........................................................................................................ 6
4.1.1
Fyzikální vlivy........................................................................................................................ 6
4.1.2
Biologické vlivy ..................................................................................................................... 6
4.1.3
Atmosférické vlivy ................................................................................................................ 7
4.2
PŘIROZENÁ ODOLNOST A TRVANLIVOST DŘEVA ......................................................................................... 8
4.2.2 5
6
7
TESAŘSKÉ SPOJE A KONSTRUKCE................................................................................................ 10 5.1
TESAŘSKÉ SPOJE ............................................................................................................................... 11
5.2
TESAŘSKÉ KONSTRUKCE ...................................................................................................................... 11
OCHRANA DŘEVA ....................................................................................................................... 15 6.1
KONSTRUKČNÍ OCHRANA DŘEVA .......................................................................................................... 15
6.2
CHEMICKÁ OCHRANA ......................................................................................................................... 17
POVRCHOVÁ ÚPRAVA DŘEVA V EXTERIÉRU ............................................................................... 19 7.1
8
Vliv prostředí ....................................................................................................................... 8
BIOLOGICKÉ POVRCHOVÉ OŠETŘENÍ ...................................................................................................... 20
PRAKTICKÁ ČÁST ........................................................................................................................ 21 8.1
POPIS DOMU ................................................................................................................................... 21
8.2
NÁVRH DŘEVĚNÉ KONSTRUKCE ............................................................................................................ 25
8.3
VYTVOŘENÉ NÁVRHY ......................................................................................................................... 25
8.4
MATERIÁL NA KONSTRUKCI ................................................................................................................. 29
8.4.1
Zastřešená terasa ............................................................................................................... 29
8.4.2
Samonosný balkon ............................................................................................................. 30
8.5
UKOTVENÍ KONSTRUKCE ..................................................................................................................... 30
8.6
KALKULACE MATERIÁLOVÝCH NÁKLADŮ ................................................................................................. 31
8.6.1
Zastřešená terasa ............................................................................................................... 32
9.4.2
Samonosný dřevěný balkon ............................................................................................... 32
9
DISKUZE ..................................................................................................................................... 34
10
ZÁVĚR......................................................................................................................................... 35
11
SUMMARY.................................................................................................................................. 36
12
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ................................................................................................... 37
13
PŘÍLOHY ..................................................................................................................................... 38 13.1 OBRÁZKY ........................................................................................................................................ 38 13.2 VÝKRESY ......................................................................................................................................... 38
1
ÚVOD Dřevěné konstrukce v exteriéru jako jsou pergoly, altány, garáţové stání a další
malé stavby na zahradě či dvorku zkrášlují naše okolí. Při jejich navrhování je důleţité neopomenout několik důleţitých faktorů, jako jsou volba materiálů, vhodná konstrukční ochrana a následná povrchová úprava, které umoţní vyuţívat tyto stavby i po dobu několika desetiletí. Vyuţití dřeva na drobné zahradní stavby je jistě zapříčiněno jeho snadnou opracovatelností, výbornými mechanickými vlastnostmi v neposlední řadě i jeho dostupností, proto bylo dřevo vyuţíváno ve stavitelství uţ od nepaměti. Nejvíce se dřevo ve stavbách objevovalo v horských oblastech, později bylo postupně vytlačováno prefabrikovanými materiály a ocelí. V posledních pár letech je dřevo ve stavebnictví opět na vzestupu, ve velké míře se pouţívá nejen na střešní konstrukce nebo výstavbu dřevostaveb, ale i na obklady fasád, balkonové zábradlí a další doplňky, které dotváří estetický vzhled staveb.
1
2
CÍL PRÁCE Cílem práce je vypracování návrhu zastřešení terasy rodinného domu vyrobené
ze dřeva. Bude vytvořeno několik návrhů, ze kterých si majitel domu vybere dvě varianty, které se budou lišit jak vzhledově, tak i konstrukčně. Tyto dvě varianty budou podrobněji rozpracovány a budou obsahovat výkresovou dokumentaci i cenovou kalkulaci.
2
3
DŘEVO DO EXTERIÉRU Dřevěné konstrukce jsou nejčastěji vyráběny z jehličnatých dřevin, jako jsou
smrk, jedle, borovice, modřín, příčinou je jistě cena vstupní suroviny, moţnost získat z kmene rovný výřez o délce i přes 10 metrů a také poměrně nízká hmotnost při zachování dobrých mechanických vlastností. Moderní technologie dokáţí vyuţít i méně kvalitní nebo křivé suroviny na výrobu nosných prvků, kdy se vady vymanipulují a zbylé kvalitní části se postupně lepí do délky.
3.1
Dřeviny používané v exteriéru
3.1.1 Jehličnaté dřeviny Smrk ztepilý (Picea abies) V naších lesích zaujímá největší zastoupení. Dřevo je bezjádrové s obsahem vyzrálého dřeva. Má ţlutobílou aţ světle ţlutohnědou barvu se zřetelnými letokruhy a pozvolným přechodem z jarního do letního dřeva, je slabě lesklé. Pryskyřičné kanálky jsou patrné pouze při dobrém osvětlení na podélných řezech jako tmavší čárky. Suky jsou hnědé a dřeňové paprsky nezřetelné. Smrk má dřevo o hustotě ρ = 420 kg.m-3, dobře se suší a opracovává, je málo trvanlivé (Křupalová 2004). Jedle bělokorá (Abies alba) Dřevo je bezjádrové s vyzrálým dřevem, šedobílé aţ světle hnědošedé barvy, bez lesku, letokruhy jsou zřetelné s ostrým přechodem z jarního do letního dřeva. Neobsahuje pryskyřičné kanálky, dřeňové paprsky nejsou zřetelné a suky jsou malé, tmavé aţ černé. Hustota dřeva ρ = 410 kg.m-3, hůře se opracovává, dobře se suší. Vyznačuje se malou odolností proti povětrnostním vlivům, avšak ve vodě je vysoce trvanlivá (Křupalová 2004). Borovice lesní (Pinus silvestris) Dřevo má širokou naţloutlou aţ narůţovělou běl, jádro v čerstvém dřevě je světle hnědé, časem na vzduchu tmavne aţ do červenohněda. Dřeň bývá často vlivem napadení dřevozbarvujících hub zamodralá. Letokruhy jsou výrazné s ostrou hranicí mezi jarním a letním dřevem. Dřeňové paprsky nejsou zřetelné, pryskyřičné kanálky
3
jsou viditelné a suky jsou velké červenohnědé barvy. Dřevo borovice je vysoce trvanlivé, má hustotu ρ = 490 kg.m-3, a dobře se suší a opracovává (Křupalová 2004). Modřín opadavý (Larix decidua) Jádrová
dřevina
s úzkou
naţloutlou
bělí
a
širokým
červenohnědým
aţ červenofialovým jádrem, na vzduchu brzy výrazně tmavne. Letokruhy jsou uţší neţ u borového dřeva, zřetelné s ostrým přechodem z jarního do letního dřeva a velkým podílem letního dřeva. Pryskyřičných kanálků je méně neţ u dřeva borového. Suky jsou menší, tmavé, většinou černě orámované. Modřínové dřevo má hustotu ρ = 550 kg.m-3, je vysoce trvanlivé, odolné povětrnostním vlivům a škůdcům, málo při sušení sesýchá a málo se bortí, dobře se opracovává (Křupalová 2004).
3.1.2 Listnaté dřeviny Dub letní (Quercus robur), Dub zimní (Quercus petraea) Evropské druhy této dřeviny jsou zbarveny do hnědého nebo hnědoţlutého odstínu. Má zřetelné hranice mezi letokruhy i hranice mezi letním a jarním dřevem. Jedná se o jádrové dřevo s vysokou hustotou ρ = 680 kg.m-3, které se vyznačuje vysokou odolností, pevností, dobrou trvanlivostí, ale hůře se suší a impregnuje. Při sesychání má tendenci tvořit praskliny a trhliny. Pro vysoký obsah tříslovin patří k naším nejtrvanlivějším dřevinám. Dřevo dubu se vyuţívá na vodní stavby, ke stavbě lodí, v nábytkářství, v řezbářství, soustruţnictví, na rozmanité konstrukce, apod. (Šlezingerová a kol 2004). Jasan ztepilý (Fraxinus excelsior) Naopak od dubu je jeho zastoupení v lesích velmi malé. Jasanové dřevo je jádrové, se širokou naţloutlou aţ narůţovělou bělí a menším světle aţ tmavěhnědým jádrem. Má zřetelné hranice letokruhů a pozvolným přechodem z jarního do letního dřeva, řadí se do kruhovitě pórovitých dřevin. Na příčném řezu jsou zřetelné velké póry v jarním dřevě, které tvoří na podélném řezu výrazné rýhy. Malé cévy jsou roztrošeny po letním dřevě a nejsou zřetelné. Dřeňové paprsky jsou viditelné pouze na radiálním řezu jako drobná zrcátka. Dřevo jasanu je těţké s hustotou ρ = 650 kg.m-3, středně tvrdé aţ tvrdé, pevné a houţevnaté (Křupalová 2004). 4
Trnovník akát (Robinia pseudoacacia) Jedná se o zdomácnělou dřevinu původem ze Severní Ameriky. Jedná se o bělové dřevo. Běl je ţlutobílá, jádro aţ ţluto zelené. Má kruhovitě pórovitou stavbu s ostrým přechodem mezi jarním a letním dřevem v rámci letokruhu. Akátové dřevo je trvanlivé, těţké, tvrdé houţevnaté a odolné vůči biotickým škůdcům. Dřevo se dobře opracovává, ale hůře se impregnuje. Lze vyuţít i pro výrobu různého nářadí (násady, topůrka, ţebříky), v poslední době se z akátového dřeva vyrábí zahradní nábytek (Šlezingerová a kol 2004). Buk lesní (Fagus silvatica) Buk se řadí mezi naši druhou nejvíce zastoupenou listnatou dřevinou v našich lesích. Dřevo nemá jádro, je narůţovělé, nahnědlé aţ světle červenohnědé, pařením získává červenou barvu. Ve starých stromech se často objevuje nepravé jádro. Letokruhy jsou zřetelné, dřeňové paprsky jsou výrazné na všech základních řezech a jsou typickým poznávacím znakem. Na příčném řezu tvoří lesklé tenké čáry, na tangenciálním řezu husté krátké hnědé čárky a na radiálním řezu výrazná četná a velká lesklá zrcadla. Buk se řadí mezi dřeviny s roztroušeně pórovitou stavbou dřeva s hustotou ρ = 730 kg.m-3, je méně trvanlivé a málo odolné proti škůdcům. Velmi dobře se impregnuje, paří a moří a velmi špatně se suší, hodně seszchá, má sklon k tvorbě výsušných trhlin a bortí se (Křupalová 2004).
5
4
PŘIROZENÁ ODOLNOST A TRVANLIVOST DŘEVA Dřevo je organický materiál a je často povaţováno za materiál s nízkou
ţivotností. V minulosti se však příliš nerozlišovalo mezi trvanlivostí dřeva a zdiva, dokladem toho jsou konstrukce, které oba materiály kombinují. Ve skutečnosti má dřevo vysokou ţivotnost, pokud při návrhu dřevěné konstrukce dodrţíme určitá pravidla (Heřmánková a kol. 2013).
4.1
Obecné příčiny poškození dřeva Dřevo je organický přírodní materiál, který podléhá četným degradačním
vlivům. Ty mohou časem vést aţ k jeho úplnému zničení. K poškození dřeva dochází především díky degradačnímu působení fyzikálních, biologických a atmosférických faktorů (Heřmánková a kol. 2013). 4.1.1 Fyzikální vlivy Důsledkem působení fyzikálních degradačních faktorů na dřevo je především změna vlhkosti dřeva, ke které dochází v důsledku změn relativní vlhkosti okolního prostředí. Tím dochází ke změnám rozměrů dřeva, v materiálu vzniká vnitřní napětí a můţe dojít k borcení dřeva. Důleţitá je rychlost změny. Je-li průběh změn pozvolný, je i difúze vlhkosti do dřeva pomalá, tlak expandujících buněk není velký a poškození můţe být menší. Při rychlých změnách je i bobtnání či smršťování vnější vrstvy dřeva daleko rychlejší, mezi vnitřními a povrchovými vrstvami objektu vzniká silné vnitřní pnutí a poškození bývá rozsáhlejší. Toto se týká i případů, kdy je dřevo kombinováno s jiným typem materiálu s odlišnou tepelnou roztaţností a s odlišnou citlivostí na změny vlhkosti (např. kovy, případně i různé druhy dřeva) (Heřmánková a kol. 2013).
4.1.2 Biologické vlivy
Další častou příčinou poškození dřeva je biologické (téţ biotické) napadení. Jedná se o napadení bakteriemi, houbami a dřevokazným hmyzem. Houby podle typu buď vytvářejí na dřevu plísňové porosty (plísně), nebo mění zbarvení dřeva (dřevozbarvující houby), nebo způsobují jeho rozklad (hniloba – tzv. dřevokazné 6
houby). Plísně a dřevozbarvující houby nezpůsobují přímo rozklad dřeva, ale vytvářejí optimální podmínky pro napadení dřeva dřevokazným hmyzem a dřevokaznými houbami, které jiţ způsobují destrukci dřeva (Heřmánková a kol. 2013). 4.1.2.1 Rizikové hodnoty pro biologické napadení Dřevokazné houby Při vlhkost dřeva 18–20 % a více (cca 85–90 % relativní vlhkosti) a teplota v rozmezí od 2 do 40 °C. V interiéru je těchto hodnot dosaţeno např. při zatékání dešťové vody, při haváriích vodovodního nebo kanalizačního potrubí, nebo v prostředí s relativní vlhkostí vzduchu > 85 %. V exteriéru jsou tyto hodnoty v našich klimatických podmínkách dosaţeny vţdy (Heřmánková a kol. 2013). Dřevokazný hmyz Při vlhkost dřeva 12 % a více (cca 60 % relativní vlhkosti) a teplota nad 10 °C (v interiéru i v exteriéru jsou tyto hodnoty v našich klimatických podmínkách splněny téměř vţdy). Dřevo s vlhkostí pod 12 % (pod cca 60 % relativní vlhkosti) je přirozeně odolné proti všem biotickým škůdcům (Heřmánková a kol. 2013).
4.1.3 Atmosférické vlivy Pod tímto pojmem lze shrnout působení některých fyzikálních a chemických faktorů na dřevo, umístěné v exteriéru. Jednotlivé faktory mohou na dřevo působit i společně, to znamená, ţe ke změnám materiálu dochází daleko rychleji a ve větší míře, neţ kdyby jednotlivé faktory působily na materiál postupně. Nejdůleţitější atmosférické vlivy vyvolávající degradaci dřeva jsou UV záření, vzdušný kyslík, déšť, teplota a znečištěné ovzduší. Kombinovaným působením UV záření a kyslíku na nechráněné dřevo dochází k chemickým změnám v povrchové vrstvě, dřevo ţloutne a hnědne. V exteriéru déšť ze dřeva extrahuje a vymývá hnědé produkty štěpení ligninu a dřevo šedne. Bylo zjištěno, ţe jiţ po 4 týdnech vystavení dřeva povětrnostním vlivům se mění jeho povrch tak, ţe klesá adheze nátěru. Dřevo vystavené intenzivnímu slunečnímu záření a vysokým teplotám vysychá, vznikají trhliny, narušuje se jeho struktura, sniţuje se pevnost, dřevo křehne. Působením větru nebo proudící vody a písku dochází k abrazi 7
dřeva, obrušuje se jeho povrch, ze dřeva vystupují tvrdší části (Heřmánková a kol. 2013).
Obr. 1 – Šednutí dřeva
4.2
Přirozená odolnost a trvanlivost dřeva Dnes je dřevo pokládáno za materiál s nízkou ţivotností, v minulosti se však
příliš nerozlišovalo mezi trvanlivostí dřeva a zdiva, dokladem toho jsou konstrukce, které oba materiály kombinují, například hrázděné zdivo. Ve skutečnosti má dřevo vysokou ţivotnost, srovnatelnou s jinými materiály, pokud ovšem je v příznivých podmínkách. Hlavním činitelem, který způsobí úplný zánik dřeva, je kromě poţáru, napadení houbami. Z toho plyne potřeba trvale se starat, aby nevznikly podmínky příznivé pro napadení dřeva (Heřmánková a kol. 2013).
4.2.2
Vliv prostředí Vliv prostředí je klasifikován pomocí tříd pouţití dle moţnosti ohroţení dřeva
biotickými škůdci (Heřmánková a kol. 2013).
8
Tab. 1 Třídy použití, dle ČSN EN 335-1,2 pro rostlé dřevo v ČR Třída použití
1 2
interiér, zakryté
Popis vystavení účinku vlhkosti v provozních podmínkách sucho max. 20 %
interiér nebo zakryté
příleţitostně > 20 %
3
3.1 exteriér, bez styku se zemí, chráněné 3.2 exteriér, bez styku se zemí, nechráněné 4.1 exteriér, v kontaktu se zemí a/nebo sladkou vodou 4.2 exteriér, v kontaktu se zemí (zcela) a/nebo sladkou vodou
4
Všeobecné podmínky používání
příleţitostně > 20 %
Dřevokazný hmyz Dřevokazný hmyz, dřevozbarvující houby, dřevokazné houby Dřevokazný hmyz, dřevozbarvující houby, dřevokazné houby
často > 20 % příleţitostně nebo trvale > 20 %
Dřevokazný hmyz, dřevozbarvující houby, dřevokazné houby, houby způsobující měkkou hnilobu
trvale > 20 % Dřevokazný hmyz v částech nad vodou, dřevozbarvující houby, dřevokazné houby, houby způsobující měkkou hnilobu, mořští škůdci dřeva
5 v mořské vodě
Výskyt biotických činitelů
trvale > 20 %
9
5
TESAŘSKÉ SPOJE A KONSTRUKCE Tesařské spoje patří mezi nejstarší spoje dřevěných konstrukcí. Vyţaduje
kvalifikované provedení a jejich nevýhodou je, ţe oproti spojování prvků pomocí různých ocelových přípravků, většinou velmi oslabují spojované prvky.
Obr. 2 – Charakteristické tesařské spoje
10
5.1
Tesařské spoje
Obr. 3 – Tesařské spoje a) sraz, b) plátování, c) lípnutí, d) zapuštění, e) čepování, f) přeplátování, g) kampování, h) osedlání
5.2
Tesařské konstrukce
Sedlo Sedlo slouţí ke ztuţení nosného trámu v místech podpor. Délka sedla bývá 1/5 aţ 2/5 rozpětí trámu. S nosným trámem bývá spojen šrouby, hmoţdíky nebo zazubením.
Obr. 4 – Spojení sedla s trámem 11
Pásek Pásek je krátká tlačená vzpěrka plnící trojí funkci: spolupůsobí při přenášení tlaku z trámu na sloup, zkracuje rozpětí trámu a ztuţuje konstrukci v podélném směru. Délka pásku je 1000 aţ 1500 mm.
Obr. 5 – Pásek Vzpěradlo Vzpěradlo je konstrukce, jejíţ nosný trám je podepřen vzpěrami, kterými se přenáší zatíţení do podpor. Tím se zároveň zmenšuje volná délka nosného trámu a zvětšuje se jeho únosnost.
Obr. 6 – Využití vzpěradla u lávky přes řeku
12
Věšadlo Věšadlo je konstrukce, která pomoci věšáků se vzpěrami vynáší hlavní trám a přenáší jeho zatíţení co nejblíţe k podporám.
Obr. 7 – Věšadlo
Vzpínadlo Vzpínadlo je konstrukce, v níţ je hlavní trám vyztuţený táhly a krátkými sloupky.
Obr. 8 – Vzpínadlo
1 – hlavní trám, 2 – ocelové táhlo, 3 – rektifikační článek
Příhradový vazník Příhradový vazník je sestaven z horního tlačeného pásu a z dolního taţeného pásu. Pásy či pásnice jsou vzájemně spojeny svislicemi a diagonálami, které vytvářejí nejčastěji trojúhelníkovou soustavu. Spojení prvků ve styčníku můţe být hřebíkové, svorníkové, s hmoţdíky nebo lepené.
13
Obr. 9 – Příhradový vazník
Plnostěnný vazník Plnostěnný vazník jsou určené pro větší rozpětí a mívají průřez písmene I nebo průřez skříňový (truhlíkový).
Obr. 10 – Průřezy plnostěnných vazníků
Skruž Skruţ je obloukový plnostěnný nosník sbíjený z prken, sešroubovaný nebo slepený v jeden celek.
14
6
OCHRANA DŘEVA Dřevo vlivem povětrnostních činitelů stárne, při vysokých teplotách se zapálí,
vlivem mechanických rázů se opotřebovává, respektive v přítomnosti agresivních chemikálií se rozvlákňuje, mění barvu, apod. Abiotické poškození dřeva se iniciuje uţ na jeho molekulární strukturální hladině ve spojení s narušením polysacharidu a ligninu (Reinprecht 2008) Dřevo zabudované v konstrukcích můţe po staletí plnit svoji funkci, aniţ by došlo k jeho významnému biologickému znehodnocení. Ochranu dřeva a materiálu na jeho bázi v konstrukci je třeba mít na zřeteli jiţ v průběhu plánování stavby (Vaverka, Havířová, Jindrák a kol. 2008). Z moţných způsoby ochrany dřeva je zřejmě nejznámější chemická ochrana. Přesto bychom k tomuto způsobu měli přistupovat aţ po vyčerpání všech ostatních moţností (Ptáček 2009).
6.1
Konstrukční ochrana dřeva Konstrukční ochrana dřeva je někdy také nazývána ochranou preventivní, jejímţ
cílem je, aby dřevo zabudované v konstrukci nebylo vystaveno podmínkám, při kterých hrozí jeho napadení a následné znehodnocení škodlivými biotickými činiteli, především houbami a hmyzem. Z tohoto důvodu by měl správný konstrukční návrh především zabránit tomu, aby dřevěné prvky byly vystaveny působení zvýšené vlhkosti (Vaverka, Havířová, Jindrák a kol. 2008). Nejdůležitější zásady konstrukční ochrany dřeva: –
u prvků vystavených povětrnostním vlivům je nutné zajistit rychlé odvedení dešťové vody stékající po povrchu a zajistit moţnost odkapávání vody,
–
dřevo by mělo být do stavby zabudováno s vlhkostí blízkou rovnováţné vlhkosti, která bude v místě v průběhu jeho uţívání. Tím lze minimalizovat vznik výsušných trhlin, které umoţňují vnikání vody, houbových spor nebo kladení vajíček hmyzem u prvků s nechráněným povrchem,
–
dřevěné prvky musí být minimálně 300 mm nad okolním terénem z důvodu ochrany před odstřikující dešťovou vodou a vlhkostí z tajícího sněhu,
15
–
konstrukce střech musí být dokonale utěsněné, správně odvodněné a s dostatečným přesahem,
–
u konstrukcí, kde je nebezpečí občasného působení vlhkosti, je třeba zajistit rychlé odvedení vody a dostatečné větrání, aby mohlo dřevo opět rychle vysychat,
–
dřevěné prvky uloţené na zdivu nebo betonu je třeba chránit izolací před vzlínáním vlhkosti, čela dřevěných stropních trámů mají být uloţena ve zdivu se vzduchovou mezerou,
–
u konstrukce s parotěsnou vrstvou je třeba správným konstrukčním návrhem vyloučit nebezpečí kondenzace vodních par uvnitř konstrukce a dbát na správný technologický postu při odvádění,
–
v průběhu skladování na staveništi a během montáţe je nutné chránit dřevěné prvky před vlhkostí správným uloţením a zakrytím, zejména při nepříznivém počasí (Vaverka, Havířová, Jindrák a kol. 2008).
Obr. 11 – Odvedení stékající dešťové vody z povrchu – a,b špatně – c,d správně (Vaverka, Havířová, Jindrák a kol. 2008)
16
Obr. 12 – Správný přesah střechy
6.2
Chemická ochrana Chemickou ochranu provádíme pomocí nátěrových hmot nebo ochranných
prostředků na dřevo. Chemická ochrana můţe být preventivní, proti ohni, povětrnostním vlivům nebo biotickým činitelům, jako jsou především dřevokazné a dřevozbarvující houby, dřevokazný hmyz či plísně, nebo také likvidační. Likvidační chemickou ochranu lze pouţít pouze proti dřevokaznému hmyzu a plísním (Ptáček 2009). Schopnost dřeva odolávat napadení biotickými činiteli bez chemické ochrany, tzv. přirozená trvanlivost dřeva, se liší jednak podle druhu dřeviny, ale také v rámci jedné dřeviny podle toho, zda se jedná o dřevo jádrové nebo bělové. Tam, kde je předpoklad, ţe přirozená trvanlivost dřeva nebude pro jeho ochranu v konstrukci dostačující, je nutné pouţít chemické ochrany. Před pouţitím chemických ochranných látek je nutno posoudit riziko napadení biotickými škůdci pro konkrétní podmínky, kterým je dřevo v konstrukci vystaveno. Projektant by tedy měl nejprve zváţit výběr druhu dřeva, které bude jeho přirozenou trvanlivostí vhodné pro pouţití v určité třídě ohroţení (EN 351: Trvanlivost dřeva a materiálů na jeho bázi. Definice tříd ohrožení biologickým napadením) a teprve následně uvaţovat o postupu chemické ochrany (Vaverka, Havířová, Jindrák a kol. 2008).
17
Jako chemická ochrana se označuje opatření, při kterém proniká ochrana látka do dřeva v dostatečném mnoţství a do přiměřené hloubky podle druhu dřeva a příslušné třídy ohroţení (Vaverka, Havířová, Jindrák a kol. 2008). Pouţívá se impregnační postup beztlakový a tlakový. Za beztlakový postup označujeme nanášení impregnační látky natíráním, postřikem, máčením nebo difuzí. Tlakové postupy jsou impregnace pulzačním způsobem a vakuová impregnace. Provádí se v uzavřeném impregnačním kotli – autoklávu, ve kterém je přípravek do dřeva vpravován na principu rozdílů tlaků. Aplikace se provádí na povrch s konečným opracováním, před jeho zabudováním do stavby. Při dodatečném opracování na prvku na stavbě je nutné na opracovaných plochách impregnaci obnovit. Z důvodu ochrany zdraví a ţivotního prostředí by měly být pouţívány látky pro člověka nejedovaté, netoxické, nesmí dojít ke kontaminaci půd a ovzduší (Vaverka, Havířová, Jindrák a kol. 2008). Pro ochranu dřeva z hlediska zvýšení poţární odolnosti konstrukce lze pouţít nátěr nebo impregnaci pomoci látek zpomalující hoření, nebo naopak pomocí látek urychlující vznik povrchové zuhelnatělé vrstvy, která chrání zbytek průřezu před vysokou teplotou (Vaverka, Havířová, Jindrák a kol. 2008).
18
7
POVRCHOVÁ ÚPRAVA DŘEVA V EXTERIÉRU Povrchová úprava dřeva v interiéru chrání dřevo po řadu desetiletí. V exteriéru
mají některé nátěry ţivotnost pouze 1 – 2 roky v důsledku jejich degenerace UV zářením a působením vlhkosti. Ţivotnost ochrany povrchu dřeva v exteriéru závisí na dřevu samotném a jeho vlastnostech, jako je obsah vlhkosti, charakter povrchu, hustota, obsah pryskyřice, šířka a orientace letokruhů a různé defekty. Dalšími faktory jsou podstata a kvalita nátěrové hmoty, technologie a aplikace nátěru, předchozí úpravy a místní klimatické podmínky. Obecně mají lepší schopnost ochrany dřeva v exteriéru krycí nátěry s vysokým obsahem pigmentu, neţ transparentní (lazurovací) nátěry. I při pouţití relativně stabilních syntetických pryskyřic je odolnost dřevo-transparentní nátěr proti povětrnosti omezena, protoţe UV záření proniká nátěrovým filmem a postupně degraduje dřevo pod nátěrem. Přídavek absorbéru UV záření a antioxidantu tento proces pouze zpomaluje (Kuklík 2005).
Dva základní typy lazurovacích nátěrů do exteriéru: –
nátěry tvořící vrstvu filmu na povrchu dřeva (silnovrstvá lazura),
–
nátěry pronikající povrchem dřeva a netvořící film (tenkovrstvá lazura).
V případě
filmotvorných
nátěrů
vzniká
neporézní
film,
který
chrání
proti degradaci a zpomaluje pronikání vlhkosti do dřeva. Penetrační nátěry, které netvoří film, obsahují převáţně pojivo rozpuštěné v organickém rozpouštědle, a to v niţší koncentraci neţ filmotvorné nátěry. Dále mohou obsahovat prostředky pro ochranu dřeva proti biologickému napadení. Oba typy nátěrů mohou obsahovat barviva různých odstínů (Kuklík 2005). Čím musí být konstrukční prvek rozměrově stálejší, tím je povrchové ošetření dřeva důleţitější. Fasádní obklady jsou podle nátěrového systému v tomto ohledu poněkud méně citlivé. Okenní rámy vyţadují naproti tomu bezchybné povrchové ošetření, protoţe okna vyţadují výrazně větší rozměrovou stálost. Také suché konstrukční dřevo a lepené lamelové dřevo je nejlepší chránit povrchovým ošetřením proti znečištění a působení vlhkosti (Kolb 2008).
19
7.1
Biologické povrchové ošetření V diskuzích o chemické ochraně a ochranných barvách se stále znovu hovoří
o „přírodních“, „biologických“ nebo „alternativních“ výrobcích. Pokud jsou skutečně vhodné (existují takové), mohou tyto takzvané „biologické ochranné látky na dřevo“ tvořit alternativu k běţným výrobkům. Odpovídající preparáty jsou například dřevný dehet (třída jedu 3!), včelí vosk, boraxové roztoky nebo téţ éterické oleje. Je nepochybné, ţe účinná ochrana dřeva proti biotickým škůdcům, tedy proti ţivým tvorům, vyţaduje vţdy účinek jedu. To se můţe týkat i přírodních produktů. O pouţití nebo zacházení s takzvanými biologickými ochrannými látkami na dřevo nelze na tomto místě podat ţádné hodnocení nebo doporučení, protoţe ani jejich účinnost ani jejich snášenlivost pro osoby, rostliny a zvířata není dostatečně ověřena. Za „přírodní“ ochranu dřeva je třeba povaţovat především pouţívání odolnějších druhů dřeva i osvědčená stavebně konstrukční opatření. U lazur a krycích nátěrů existují výrobky na přírodní bázi, které jsou jiţ po desetiletí na trhu a osvědčily se (Kolb 2008).
Obr. 13 – Profil ochrany dřeva (Xyladecor 2014)
20
8
PRAKTICKÁ ČÁST
8.1
Popis domu Dům, pro který jsou vytvořeny návrhy, se nachází v obci Starý Jičín. Jedná
se o dvougenerační rodinný dům, který byl postaven v 80. letech minulého století a je stále obydlen původním majitelem a investorem stavby. Celá stavba je podsklepená a v části je vybudována garáţ. Původně byl objekt postaven jako rodinný dům pro jednu rodinu s dětmi, později se v 1. patře vybudovala další samostatná bytová jednotka, z půdy se vybudovaly podkrovní obytné místnosti, bylo přistavěno venkovní garáţové stání a terasa. Následně byla vyměněna zdvojená okna za okna plastová. Terasa je situovaná na severní stranu směrem do zahrady, je přístupná z kuchyně v přízemí a umoţňuje tak vyjití z domu do zahrady. Majitel nemovitosti hodlá vybudovat nad terasou dřevěnou konstrukci, ukotvenou do stěny domu, která bude zajišťovat zastínění a případně i zastřešení terasy, rozhoduje se mezi dvěma variantami a to zastřešení terasy nebo samonosným balkonem. V případě samonosného balkonu bude okno v 1. nadzemním podlaţí vyměněno za balkonové dveře zajišťující přístup na balkon, zastřešená terasa bude přístupná z přízemí a okno v 1. patře zůstane zachováno.
Obr. 14 – Pohled na severní stranu fasády domu s terasou 21
Obr. 15 – Pohled na východní stranu fasády domu
Obr. 16 – Pohled na jižní stranu fasády domu 22
Obr. 17 – Pohled na západní stranu fasády domu
23
Obr. 18 – Půdorys domu
24
8.2
Návrh dřevěné konstrukce Přístavba dřevěné konstrukce k domu bude vystavěna na stávající terase. Terasu
tvoří betonový základ s ţelezobetonovou deskou, která je obloţena dlaţbou. Konstrukce bude pevně spojena se stavbou jak přes kotevní patku do terasy, tak i pomocí závitových tyčí a chemické kotvy do stěny. S tímto faktem bylo při navrhování počítáno a tvar konstrukce k tomu byl uzpůsobený. Poţadavky majitele rodinného domu byly vytvoření místa pro odpočinek na stávající terase formou samonosného dřevěného balkonu, který současně bude tvořit zastřešení terasy, nebo pouhé zastřešení terasy. Podle těchto poţadavků bylo vytvořeno několik návrhů a byly předloţeny majiteli. Poté si majitel vybral jednu konstrukci samonosného dřevěného balkonu a konstrukci, která tvoří zastřešení terasy.
8.3
Vytvořené návrhy
Obr. 19 – Vlastní návrh č. 1
25
Obr. 20 – Vlastní návrh č. 2
Obr. 21 – Vlastní návrh č. 3 26
Obr. 22 – Vlastní návrh č. 4
Majitelem byl vybrán návrh č. 4 pro samonosný dřevěný balkon a pro zastřešení terasy byl vybrán návrh č. 2. V návrhu se zastřešenou terasou byla investorem změněna střešní konstrukce na pultovou střechu, jako je u návrhu č. 1. Konstrukce vybrané investorem jsou na dalších obrázcích č. 24 a 25.
27
Obr. 23 – Zastřešená terasa
Obr. 24 – Samonosný dřevěný balkon
28
Materiál na konstrukci
8.4
Po konzultaci s majitelem byl na dřevěnou konstrukci jako materiál vybrán smrk. Smrkový materiál na výrobu konstrukce bude hoblovaný a broušený, hrany budou ofrézovány. Konstrukce včetně zábradlí bude natřena pigmentovou lazurou s odstínem teak a krémovou konzistencí s obsahem ochranných látek.
8.4.1 Zastřešená terasa Tab. 2 – Výpis materiálu – zastřešená terasa Název dílce Kusů Materiál
Rozměry /mm/
Obsah
Tloušťka
Šířka
Délka
1kus dm 2/3
Výrobek dm 2/3
Sloupek
8
SM
120
120
2400
–
0,035
–
0,28
Sloupek
2
SM
120
100
3330
–
0,04
–
0,08
Vaznice
1
SM
160
120
5400
–
0,104
–
0,104
Vaznice
1
SM
160
100
5400
–
0,086
–
0,086
Vazní trám
2
SM
100
100
2950
–
0,026
–
0,052
Krokev
7
SM
140
80
3580
–
0,04
–
0,28
Střešní lať
7
SM
40
60
5400
–
0,013
–
0,091
Prkna
16
SM
32
120
860
–
0,003
–
0,048
Prkna
8
SM
32
120
900
–
0,003
–
0,024
Prkna
20
SM
32
120
1500
–
0,006
–
0,12
Mříţ
4
SM
–
860
1840
–
–
–
–
Mříţ
2
SM
–
900
1840
–
–
–
–
29
8.4.2 Samonosný balkon Tab. 3 – Výpis materiálu – samonosný balkon Název dílce Kusů Materiál Rozměry /mm/
Obsah
Tloušťka
Šířka
Délka
1kus dm 2/3
Výrobek dm 2/3
Sloupek
3
SM
140
140
3900
–
0,076
–
0,228
Sloupek
2
SM
100
140
2730
–
0,038
–
0,076
Sloupek
2
SM
100
140
1010
–
0,014
–
0,028
Vaznice
2
SM
80
160
5400
–
0,069
–
0,138
Vaznice
1
SM
100
160
5400
–
0,086
–
0,086
Vazní trám
8
SM
100
160
3120
–
0,05
–
0,4
Podlaha
20
SM
32
150
5400
–
0,026
–
0,52
Zábradlí
285
SM
32
50
800
–
0,013
–
3,705
Rýgl
6
SM
45
100
2360
–
0,011
–
0,066
Rýgl
8
SM
45
100
2590
–
0,012
–
0,096
Madlo
1
SM
45
150
5140
–
0,035
–
0,035
Madlo
4
SM
45
150
2850
–
0,019
–
0,076
Madlo
1
SM
45
150
2660
–
0,018
–
0,018
Pásek
2
SM
100
100
1000
–
0,01
–
0,02
8.5
Ukotvení konstrukce Konstrukce bude upevněna do terasy pomoci výškově nastavitelných kotevních
patek. 30
Obr. 25 – Kotevní patka Do obvodové zdi domu bude ukotvena pomoci závitových tyčí a chemické kotvy.
Obr. 26 – Závitová tyč 8.6
Obr. 27 – Chemická kotva
Kalkulace materiálových nákladů 40 000 Kč 35 000 Kč 30 000 Kč 25 000 Kč 20 000 Kč 15 000 Kč 10 000 Kč 5 000 Kč 0 Kč
35 769,91 Kč
15 398,11 Kč
Cena materiálových nákladů Pergola
Samonosný dřevěný balkon
Obr. 28 – Grafické znázornění kalkulace materiálových nákladů obou návrhů
31
8.6.1 Zastřešená terasa Tab. 5 – Kalkulace materiálových nákladů – Zastřešená terasa Název zboží
Jednotka
Množství
Cena /Kč/
Dřevo na konstrukci
m3
1,189
6896,2
Kotevní patka
ks
8
1247,46
Závitová tyč M16
bm
3
176,27
Podloţky 17,5x55x5
ks
9
56,19
Šestihranná matice M16
ks
9
18,19
Chemická kotva
ks
1
308,31
Spojovací materiál
–
–
300
Lazura
l
5
1505
m2
19,33
4890,49
Polykarbonát
Celková cena za materiál
15398,11
9.4.2 Samonosný dřevěný balkon Tab. 6 – Kalkulace materiálových nákladů – Samonosný dřevěný balkon Název zboží
Jednotka
Množství
Cena /Kč/
Dřevo na konstrukci
m3
5,514
31853,6
Kotevní patka
ks
3
467,8
Závitová tyč M16
bm
4
235,03
Podloţky 17,5x55x5
ks
12
74,92
Šestihranná matice M16
ks
12
24,25
Chemická kotva
ks
1
308,31
Spojovací materiál
–
–
500
Lazura
l
7,5
2306
Celková cena za materiál
35769,91
Obrázek č. 28 – Grafické znázornění kalkulace materiálových nákladů obou návrhů, vychází z tabulek 5 a 6. Kalkulace je vypočítána pouze z ceny pouţitého
32
materiálu. Celková cena včetně ceny za práci je závislá na firmě, která bude konstrukci vyrábět. Cena za materiál je počítána včetně DPH.
33
9
Diskuze Pro návrh zastřešení rodinného domu byly navrţeny dva typy konstrukcí, které
splňovaly specifické poţadavky majitele domu. Byly to zastřešení terasy a samonosný dřevěný balkon. Pro oba typy byly vypracovány dva návrhy, které byly předloţeny investorovi a po konzultaci s ním byla vybrána jedna konstrukce zastřešující terasu a jeda konstrukce se samonosným balkonem. Terasa, na kterou bude konstrukce vystavěna, je směřována na severní stranu, proto bylo při kreslení návrhů i na toto brán zřetel. Zastřešení terasy je v návrhu provedeno čirým polykarbonátem, aby bylo zajištěno prosvětlení přístřešku denním světlem. Dům je postaven ke konci minulého století v „moderním stylu“ tehdejší doby, proto je styl návrhů připodobněn té době. V další fázi rekonstrukce domu se počítá s výměnou zábradlí na stávajícím balkoně a jeho sjednocením se zábradlím v novém návrhu. Dřevo na konstrukci bude hoblované a hrany budou ofrézovány. Hoblování a frézování materiálu se nejčastěji provádí přímo na stavbě ručním elektrickým hoblíkem a horní frézkou, ale záleţí na zvyklostech firmy, která bude stavbu provádět. Majiteli bylo doporučeno ošetřit dřevo na konstrukci lazurou s krémovou konzistencí. Takových nátěrových hmot je na trhu spousta. Záleţí na rozhodnutí investora, který druh od kterého výrobce si vybere. Sám majitel má na svém pozemku několik dřevěných staveb postavených, které má ošetřeny lazurou a určitě je s některou spokojený a tu pouţije i na novou konstrukci. Důleţitým faktorem, při konečném rozhodnutí ve výběru konstrukce investorem, bude určitě celková cena, ta je v případě samonosného dřevěného balkonu více neţ dvojnásobná. Největší podíl v ceně materiálů zaujímá cena za dřevo potřebné na výrobu konstrukce. V seznamu pro samonosný balkon zaujímá nenákladnější poloţku zábradlí. Další materiálem, který výrazně promlouvá do kalkulace nákladů, je v případě zastřešení terasy cena polykarbonátu. Bude tedy záleţet na majiteli, pro který typ konstrukce se rozhodne a zda se dále bude drţet návrhů.
34
10
Závěr Bakalářská práce byla zaměřena na návrh zastřešení stávající terasy rodinného
domu formou dřevěné konstrukce. Podmínkou majitele rodinného domu bylo vytvoření několika rozdílných návrhů, a to ve formě samonosného dřevěného balkonu a zastřešené terasy. Z vytvořených návrhů byl investorem vybrán jeden návrh zastřešení terasy a jeden návrh samonosného balkonu, které poté byly v práci detailněji rozpracovány. Výkresová dokumentace obsahuje pohledy na dům se základními kótami, pohledy na dům, včetně konstrukcí samonosného balkonu a zastřešené terasy a konstrukčními detaily obou variant. Dalším krokem bylo navrhnutí ukotvení dřevěné konstrukce do terasy a k domu a výběr vhodné povrchové úpravy pro dřevěnou konstrukci vystavenou povětrnostním vlivům. Na závěr byla vytvořena tabulka s výpisem materiálu zastřešení terasy i balkonu, ze které je vypočítaná cenová kalkulace materiálových nákladů obou typů konstrukcí.
35
11
Summary The bachelor thesis is focused on a design of an outbuilding of a family house
in a form of a wooden construction. The owner of a house required several drawings with a different construction, namely a self-supporting wooden balcony and a roofed terrace, to be done. From those formulated drawings one design of a roofed terrace and one design of a self-supporting wooden balcony have been chosen and subsequently elaborated in detail in the thesis. Drawing documentation includes a view of the house with essential dimensions, a view of the house with the constructions of a self-supporting wooden balcony and a roofed terrace and construction details of both variations. A proposition of fixing of the outbuilding to the terrace and to the house was another step together with the surface protection suitable for a wooden construction which is exposed to weather conditions. In conclusion a chart with a full breakdown of material for a roofed terrace and a balcony is made, from which the pricing of material costs for both types of outbuildings is calculated.
36
12
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY
ŠLEZINGEROVÁ, J. A kol. Stavba dřeva [online] citováno 25. dubna 2014. Dostupné na World Wide Web: http://ldf.mendelu.cz/und/?q=node/6. HEŘMÁNKOVÁ, V. a kol. Odolnost a trvanlivost dřevěných konstrukcí. [online] citováno 13. dubna 2014. Dostupné na World Wide Web: http://stavba.tzb-info.cz. KOLB, J. 2008. Dřevostavby. Praha, Grada Publishing, 320 s. KŘUPALOVÁ, Z. 2004. Nauka o materiálech. Praha, Sobotáles, 244 s. KUKLÍK, P. 2005. Dřevěné konstrukce. Praha, Informační centrum ČKAIT, 172 s. PTÁČEK, P. 2009. Ochrana dřeva ve stavbách. Praha, Grada Publishing, 96 s. REINPRECHT, L. 2008. Ochrana dřeva. Zvolen, Technická univerzita ve Zvolenu, 453 s. VAVERKA, J., HAVÍŘOVÁ, Z., JINDRÁK, M. a kol. 2008. Dřevostavby pro bydlení. Praha, Grada Publishing, 380 s.
Seznam použitých norem: ČSN EN 335 – 1: Trvanlivost dřeva a materiálů na jeho bázi. Definice tříd ohroţení biologickým napadením – Část 1: Všeobecné zásady, 2007 ČSN EN 335 – 2: Trvanlivost dřeva a materiálů na jeho bázi. Definice tříd ohroţení biologickým napadením – Část 2: Aplikace na rostlé dřevo, 2007
37
13
PŘÍLOHY
13.1
Obrázky
Vlastní návrh č. 1 Vlastní návrh č. 2 Vlastní návrh č. 3 Vlastní návrh č. 4
13.2
Výkresy
Výkres č. 1 – Pohled na severní stranu fasády Výkres č. 2 – Pohled na jiţní stranu fasády Výkres č. 3 – Pohled na východní stranu fasády Výkres č. 4 – Pohled na západní stranu fasády Výkres č. 5 – Samonosný dřevěný balkon Výkres č. 6 – Zastřešená terasa Výkres č. 7 – Samonosný dřevěný balkon – detaily Výkres č. 8 – Zastřešená terasa – detaily
38
