MENDELOVA ZEM D LSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRN FAKULTA LESNICKÁ A D EVA SKÁ ÚSTAV ZÁKLADNÍHO ZPRACOVÁNÍ D EVA
BAKALÁ SKÁ PRÁCE
BRNO 2009
MIROSLAV JANOTA
MENDELOVA ZEM D LSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRN FAKULTA LESNICKÁ A D EVA SKÁ ÚSTAV ZÁKLADNÍHO ZPRACOVÁNÍ D EVA
SOU ASNÉ MASIVNÍ STAVBY ZE D EVA
Bakalá ská práce
Brno 2008 Vedoucí bakalá ské práce
Vypracoval
Doc. Dr. Ing. Zde ka Haví ová
Miroslav Janota
Prohlášení : Prohlašuji, že jsem bakalá skou práci na téma: Sou asné masivní stavby ze d eva zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalá ská práce byla zve ejn na v souladu s § 47b Zákona . 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovn Mendlovy zem d lské a lesnické univerzity v Brn , zp ístupn na ke studijním ú el m ve shod s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby záv re ných prací. Autor kvalifika ní práce se dále zavazuje, že p ed sepsáním licen ní smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že p edm tná licen ní smlouva není v rozporu s oprávn nými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit p ípadný p ísp vek na úhradu náklad se vznikem díla dle ádné kalkulace. V Brn , dne: …………….
podpis studenta…………………………..
Pod kování Rád bych cht l pod koval všem, kte í mi p i zpracování této práce pomáhali a poskytli cenné informace. P edevším chci pod kovat vedoucímu bakalá ské práce Dr. Ing. Zde ce Haví ové, která mi pomohla p i zpracování zadaného tématu.
ABSTRAKT: SOU ASNÉ MASIVNÍ STAVBY ZE D EVA CURRENT DATA MASSIVE CONSTRUCTION FROM WOOD Práce pojednává o využití a p ehledu jednotlivých typ sou asných masivních staveb ze d eva. Pod pojmem masivní stavba ze d eva rozumíme stavbu, u které je nosná ást st ny vytvo ena z eziva masivního pr ezu nebo z opracovaných p í ez , které jsou vzájemn spojeny skládáním, vrstvením nebo lepením do r zných blok . V práci jsou posuzovány jednotlivé systémy staveb z hlediska tepelné ochrany budov a to porovnáním sou initele prostupu tepla. Masivní stavby ze d eva jsou tvo eny p edevším z p írodních materiál . To má velký p ínos na ekologii a na zat žování životního prost edí.
Klí ová slova Masivní stavby, skládání, vrstvení, lepení, sou initel prostupu tepla, p írodní materiály, ekologie
Key words Massive construction, composed, stratification, adhesive bonding, U-value, natural materials, ecology This thesis deals with the topic of present-day massive constructions from wood – especially of their utilization and an overview of their particular types. Below the term massive construction of wood we understand a building, where is the supporting structure of a wall created from sawn wood of a compact section or from surfaced lumber, which is pieced together by assembling, stratificationing or by adhesive bonding into different blocks. In this study there are single systems of constructions judged by thermal wardship of buildings by comparing with factors of a heat passage. Massive constructions from wood are created mostly from natural materials. This fact has a great asset on ecology and on a small waste of the environment.
OBSAH 1. Úvod ............................................................................................................................... 7 2. Cíl práce ........................................................................................................................ 8 3. Metodika ....................................................................................................................... 9 4. Strukturované rozd lení masivních d evostaveb....................................................... 10 5. Masivní stavba ze d eva ............................................................................................... 11 5.1. Srubové stavby ...................................................................................................... 11 5.1.1. Vodorovn položená kulatina .................................................................. 11 5.1.2. Svisle uložená kulatina ............................................................................. 12 5.2. emeslná technologie výroby srub ................................................................... 12 13 5.2.1. Použití vhodného d eva k výrob srubových staveb ............................. 5.2.2. Tvorba výsušných trhlin .......................................................................... 14 5.2.3. Sloupy ........................................................................................................ 14 5.3. Novodobé srubové stavby .................................................................................... 15 5.3.1. Strojn opracované klády ........................................................................ 15 5.3.2. Lepené srubové profily ............................................................................. 16 5.4. Roubené stavby ..................................................................................................... 17 6. Novodobé systémy masivních d evostaveb ................................................................ 17 6.1. Skládané masivní bloky ........................................................................................ 18 6.1.1. Bresta masiv .............................................................................................. 18 6.1.1.1. Výroba ......................................................................................... 18 6.1.1.2. Bresta stropy ............................................................................... 19 6.1.1.3. Dlouhé moduly ............................................................................ 21 6.1.1.4. Balkón moduly ............................................................................ 22 6.2. Vrstvené masivní bloky ........................................................................................ 22 6.2.1. Pius-Schuler .............................................................................................. 23 6.2.2. Massivholz KHL ....................................................................................... 25 6.3. Lepené masivní bloky .......................................................................................... 26 6.3.1. Steko Holz Bausysteme AG ..................................................................... 27 6.3.1.1. Výroba ......................................................................................... 27 6.3.1.2. Oblast použití .............................................................................. 29 7. Posouzení jednotlivých konstrukcí dle zvolených parametr .................................. 31 7.1. Tvarové zm ny ...................................................................................................... 31 7.1.1. Srubové stavby ( emeslná výroba) .......................................................... 31 7.1.2. Novodobé sruby (lepené profily) ............................................................. 31 7.2. Novodobé systémy d evostaveb .......................................................................... 32 7.2.1. Skládané masivní bloky ........................................................................... 32 7.2.2. Vrstvené masivní bloky ............................................................................ 32 7.2.3. Lepené masivní bloky ............................................................................... 32 7.3. Porovnání sou initele prostupu tepla u vybraných systém d evostaveb ...... 32 8. Záv r ............................................................................................................................. 35 Seznam literatury
1
Úvod Masivní stavby ze d eva jsou charakteristické st nami, ve kterých nosnou funkci plní
masivní d ev ná st na vytvo ená bu z plných profil , nebo podle jednotlivých konstruk ních systém skládáním, vrstvením i lepením jednotlivých p í ez a jejich vzájemným spojováním do bloku. Z d vodu vysokých požadavk na tepelnou ochranu budov již dnes nespl uje samostatná st na takovéto stavby p edepsanou hodnotu sou initele prostupu tepla, proto je v tšinou nosná masivní ást st ny ješt dopl ována vrstvou tepeln izola ní, p ípadn dalšími pot ebnými vrstvami podle typu konstrukce. D evo je staletími prov ený, stále se obnovující materiál, jehož použitím lze dosáhnout pozoruhodných výsledk . D ev né masivní stavby jsou ekologické, vyzna ují se jedine nou útulností a jsou vhodné i k celoro nímu bydlení. D ev ný d m vykazuje zcela p irozené tepeln izola ní vlastnosti. D evo dokáže aktivn pracovat se vzdušnou vlhkostí ( íká se, že „dýchá“). Tím stabilizuje relativní vlhkost vzduchu uvnit domu. V p ípad , že vnit ní vlhkost náhle vzroste, d evo ji pohltí a naopak - p i náhlém poklesu vlhkosti - d evo uvol uje vodní páru. D evo odvádí statickou elekt inu, proto se v dom tolik nepráší. Stavební systémy masivních d ev ných staveb z pohledu rychlosti výstavby nabízejí ekonomi t jší alternativu než je tomu u klasických zd ných staveb. Znamenají i p ínos ve snižování energetické náro nosti a zát že životního prost edí. Bydlení v d ev ných domech kladn ovliv uje lidskou psychiku a je vhodné pro každého, kdo hledá p íjemné bydlení s vysokou pobytovou pohodou, která plyne z odv kého souladu lidí s p írodními materiály.
2
Cíl práce Cílem bakalá ské práce bude popsat jednotlivé systémy masivních d evostaveb
v etn novodobých masivních d evostaveb. V práci budou uvedeny používané materiály a techniky k výrob masivních d evostaveb. Dále budou popsány specifika a rozdíly mezi jednotlivými konstruk ními systémy. Vybrané systémy budou v práci porovnány z hlediska objemových zm n d eva a u jednotlivých systém (skladeb) budou posouzeny sou initele prostupu tepla. Získané informace budou použity k vyhodnocení vybraných systém konstrukce obvodového plášt podle kritérií odpovídajících platné norm
SN 73 0540-2.
3
Metodika práce Tato práce bude zpracována p edevším na základ podklad
erpaných z odborné
literatury a z vybraných firemních materiál a podle údaj z platných p edpis a norem. Budou zde zahrnuty i vlastní zkušenosti z realizace masivní d evostavby. Rozd lení konstruk ních systém masivních d evostaveb Popis jednotlivých konstruk ních systém masivních d evostaveb Popis vybraných výrobc novodobých masivních d evostaveb, výroba, skladba st n a jiné konstruk ní ešení firmy, udávané parametry firmy Posouzení dle zvolených parametr -
požadavky na tepeln -izola ní vlastnosti dle norem
-
posouzení tvarových zm n u vybraných systému masivních d evostaveb
-
posouzení dle sou initele prostupu tepla u vybraných systému masivních d evostaveb
4 Strukturované rozd lení masivních d evostaveb
!" #
5. Masivní stavba ze d eva Je stavba, kde je vytvo ena nosná ást st ny z eziva masivního pr ezu (srubové stavby) nebo z opracovaných p í ez , které jsou vzájemn spojené do masivních desek skládáním, vrstvením, nebo lepením do r zných tvar a vypln né izola ním materiálem. (Stavíme d m ze d eva Haví ová 2006)
5.1. Srubové stavby 5.1.1. Vodorovn položená kulatina Srubová st na je vytvo ena z jednotlivých v tšinou vodorovn na sebe položených klad, které m žou mít r zné pr m ry, závisí to na typu srubové stavby. První tzv. prahová kláda se umís uje na základovou desku, kde se musí spl ovat r zná kritéria. Dále musí být do prahové klády provedeny rohové a podélné spoje, které se pak dále opakují na dalších vrstvených kládách. Tyto spoje se provádí p evážn motorovou pilou, do horní klády v obvodové st n se obkreslí speciálním kružítkem nerovnosti spodní klády, ta se pak vy ízne tak, aby oba díly do sebe p esn zapadly. Mezi vytvo ené spoje se pak vloží izolace, která nám vyrovná nerovnosti p i výrob spoj a zlepší nám termoizola ní vlastnosti stavby.
Obr.1. Vývoj skladby st n srubových staveb
5.1.2. Svisle uložená kulatina Kulatina m že být uložena i svisle. Tyto stavby zpravidla nemají klasické rohové zámky jako u tradi ních srubových staveb. Na míst rohových spoj jsou svislé sloupy do kterých je srubová výpl p ipevn na. Hlavní výhodou tohoto netradi ního uložení je možnost využití kratší kulatiny s takto uloženou kulatinou prakticky stavba nesedá. Což se projeví p edevším u výb ru sortimentu a nižší ceny.
5.2. emeslná technologie výroby srub Ke stavb srubových st n se používají ru n odkorn né klády st edového pr m ru ve velkém rozsahu dimenzí (250- 700mm), tato hodnota spl uje tepeln technické požadavky SN 73 0540-2. Výhodou je používat vyzrálé d evo ze zimní t žby. D evo má totiž pod povrchem vrstvu tzv. letního d eva, které má v tší hustotu a je tedy vhodn jší z d vodu minimalizace následného možného biotického i mechanického poškození. Ru ní odkorn ní má dv hlavní p ednosti: nenarušuje povrchovou vrstvu klády, d evo má tedy delší životnost každá kláda z stává jedine ným tvarovým originálem s v tší estetickou hodnotou.
Obr. 2. Ru ní odkorn ní klády (
)
5.2.1. Použití vhodného d eva k výrob srubových staveb Použití správného typu d eva ve stavb m že ovlivnit celkovou trvanlivost stavby. Jedním z vliv je r stová charakteristika, na jaké lokalit strom vyr stal a za jakých podmínek vyr stal. Nap . strom který roste v drsných klimatických podmínkách, roste pomalu, má menší p ír stky v p í ném sm ru (hustší letokruhy) a obsahuje více letního d eva. Takové to d evo bude lépe odolávat d evokazným šk dc m, zejména hmyzu. V praxi m žeme pozorovat, že d evokazní šk dci napadají mnohem d íve d evo špatné kvality nebo d evo již napadené houbami.viz. Tab. 1. Trvanlivost n kterých našich d evin (Ille 1958; Reinprecht 1994)
D evo je anizotropní materiál, což znamená, že jeho fyzikální a mechanické vlastnosti, závisí na orientaci k d evním vlákn m. Pokud je d evo vystavováno tepelným a vlhkostním zm nám v okolí, dochází ve d ev ke kolísání vlhkosti, což zap í i uje jeho neustálé bobtnání a sesychaní (tvarové zm ny) tzv. d evo pracuje.Ve d ev v procesu rychlého sesychání m že docházet k velkým nap tím, která m žou mít za následek vytvo ení výsušných trhlin. Abychom mohli p edejít t mto nep íznivým vliv m, je nezbytné znát jak se d evo chová v prost edí, jeho vlastnosti a správné zacházení s ním: Eliminováním t chto vliv omezíme p ípadné problémy, které se m žou pozd ji na stavb vyskytnout. Tomu musíme p izp sobit jednotlivé konstruk ní detaily stavby.
5.2.2. Tvorba výsušných trhlin Jedním z problému je zmín ná tvorba výsušných trhlin. Pokud budeme stav t d m z erstvé kulatiny musíme použít uvol ovacího zá ezu, který uvolní n která r stová nap tí v kmenu a napom že, že se v tomto míst vytvo í nejv tší výsušná trhlina, která bude konstruk n chrán na následující kládou uvnit podélné drážky proti vnikání vlhkosti a zamezí áste né tvorb menších výsušných trhlin. Zá ez je veden po celé délce kmene na vrchní stran a je proveden motorovou pilou.
Obr. 3. Spodní t snící drážka je vytvo ena za ú elem pevného spojení a ut sn ní podélného spoje mezi trámy. Vrchní drážka je vytvo ena jako kompenza ní profil za ú elem podélného narušení vláken a áste nému zamezení vzniku podélných výsušných trhlin. (http://rafter.cz/start.php?key=1&xmenu=11#srub3) 5.2.3. Sloupy Jsou to svislé prvky, které podpírají v tšinou stropní konstrukci. Z hlediska menšího sesychání d eva v podélném sm ru je nutné osadit veškeré svislé prvky areta ním šroubem, který v pr b hu sesychání celé stavby eliminuje rozm rové zm ny. Areta ní šroub umož uje pohyb svislého prvku a reguluje výšku seschnutí, je p ímo sou ástí stavby a musí p enášet trvale zatížen, které na n j p sobí. Abychom mohli správn použít areta ní šroub na aretování sloupu, musíme v d t o kolik nám stavba poklesla. Zvolením referen ních bod na stavb zjistíme o kolik nám sedla stavba. Podle jejich rozdílu upravíme výšku areta ního šroubu.(Obr. 4.)
Obr. 4. Ukázka výškov nastavitelného areta ního šroubu (http://www.srub.cz/fotogalerie.php?pg=7)
5.3. Novodobé srubové stavby 5.3.1. Strojn opracované klády Mají jednotlivé klády opracovány na stejný profil pomocí strojního za ízení, které jim dává jejich charakteristický vzhled (každá kláda je tvarov stejná). Zpravidla se používá vysušené ezivo, které podléhá podstatn menším tvarovým a rozm rovým zm nám než ezivo s v tší po áte ní vlhkostí, a proto konstruk ní spoje podléhají malému stla ení.
Obr. 5. Pr myslová výroba kulatiny a použití velikosti dimenzí (http://www.finn-stav.cz/index.php?body=technologie) Výhodou pr myslové technologie je možnost rychlého a p esného napojování jednotlivých prvk . Na povrchu kulatiny nebude takové množství výsušných trhlinek jako u erstvé kulatiny, která se používá u emeslné technologie výroby srub . Nevýhodou pr myslových technologií je použití menších dimenzí d eva (150230mm), což m že mít negativní vliv na tepeln -technické požadavky SN 73 0540-2.
Obr. 6. Ukázka pr myslov vyrobené kulatiny (http://www.lesoservis.cz/img/obrazky_vyrobku/srubovina/srubovina_1.jpg) 5.3.2. Lepené srubové profily Pro výrobu lepených profil se používá um le sušené ezivo, které je vysušeno na ur enou vlhkost 12%. Pro spojení jednotlivých vý ez se používá v tšinou klínového spoje. Lepené profily se používají u moderních konstrukcí srubu nebo spíše pro výrobu roubených domk . Novodobé srubové konstrukce z lepeného d eva (tzv. prefabrikované sruby) jsou technicky nejmodern jší. Jednotlivé prvky se slepují z n kolika ástí, a to na tlouš ku, výšku i délku prvku (srubovina). Tyto prvky mají r zné dimenze a tvar p í ného profilu. P í ný profil m že být tvercového, obdélníkového nebo okrouhlého tvaru (lepené kulatiny, které se z vn jších stran tvarov shodují s p irozenou kulatostí kmen ). Výroba lepených srubových prvk je náro n jší a ekonomicky dražší než srubové prvky z masivu. Mají však své p ednosti; pro ur ité lepené prvky je nap íklad dostupn jší kvalitní d evo, dále je to výhodn jší rozm rová stabilita prvku, srub je na exteriérové i interiérové stran bez trhlin. T sn ní vodorovných spár je podobn jako u srubových konstrukcí z masivu. Novodobé sruby z masivu se konstruují jako jednopláš ové (o tlouš ce do 24 cm) nebo se zateplením jako sendvi ové.
Obr. 7. Velikost dimenzí lepených profil (http://www.finn-stav.cz/index.php?body=technologie)
5.4. Roubené stavby Obvodové nosné st ny p ízemí se provád jí roubením z masivních hoblovaných smrkových trám rozm r min. 160x240 mm. Rohové spojení se provádí tzv. "na rybinu". Z d vod spln ní nových tepeln -izola ních norem je nutná vnit ní izolace st n minerální vlnou v tlouš ce min. 80 mm.
Obr. 8. Rybinový spoj u roubené stavby
6. Novodobé systémy masivních d evostaveb V sou asnosti používané systémy staveb, u kterých je nosná konstrukce st ny tvo ená vrstvou masivního d eva, nemusí být jenom stavby srubové. Stále ast ji se objevují výrobci patentovaných systém , ve kterých jsou vytvá eny masivní bloky pro nosné konstrukce st n a strop vrstvením nebo skládáním jednotlivých p í ez nebo vytvá ením dutých lepených nosných prvk s vnit ní výplní izola ním materiálem. Vzájemné spojování p í ez p i vytvá ení blok je mechanické nebo za použití lepeného spoje. (Stavíme d m ze d eva Haví ová 2006)
6.1. Skládané masivní bloky Dalším zp sobem vytvá ení nosných st n a strop je skládání jednotlivých pravoúhlých p í ez (prken) vedle sebe tak , že se stýkají širší stranou a tlouš ky jednotlivých prken tvo í vn jší povrch vytvo eného bloku. Takto naskládaná prkna se navzájem spojují do bloku . Spojení se provádí pomocí h ebík nebo tak, že se na n kolika místech provrtají ve sm ru kolmém k rovin prkna a do vyvrtaného otvoru se pod tlakem zalisuje dubový kolík z vysušeného d eva. Protože je spojovací kolík vysušen na p ibližn 6% hmotnostní vlhkosti, p íjme vlhkost z okolních p í ez , a tím, že zv tší sv j objem, je zajišt no spojení jednotlivých p í ez do celistvého bloku. Takto vytvo ené bloky se používají pro obvodové st ny v kombinaci s dodate ným zateplením, pro vnit ní nosné st ny a pro nosné konstrukce strop . V konstrukci strop je jejich výhodou vyšší objemová hmotnost oproti konstrukcím rámových strop , a tím jejich lepší zvukov izola ní schopnost. Z toho d vodu bývá asto použito kombinování systému rámových nebo skeletových svislých nosných konstrukcí a masivního skládaného stropu tohoto systému.
6.1.1. BRESTA Masiv 6.1.1.1. Výroba
Sestavování obsahuje nov vyvinuté systémy pro výrobu novodobých d ev ných staveb, pro rodinné domky i pro výrobu patrových budov. Vedle použití v novostavbách se výborn hodí pro p estavby starších objekt . Nosný prvek se skládá z masivních plošných blok . Systém BRESTA je vyroben bez použití lepidla a bez kovových spojovacích prost edk . Základní materiál pro výrobu je p edevším použití smrkového bo ního ezivo o tlouš ce 30 mm. Toto bo ní ezivo se suší p irozeným zp sobem ve hráních a následn putuje na dosušení do sušárny, kde je vysušen na požadovanou vlhkost 10±2% Poté je hoblována a t íd n podle nárok na jakost. Podle toho jestli je BRESTA modul viditelný nebo neviditelný se použije rozdílná jakost povrchu. Na speciální pln automatické lince vzniká kontinuální pás z jednotlivých pravoúhlých p í ez spojených d ev nými koliky (hmoždinkami). Tímto zp sobem lze vyrobit libovoln široký d ev ný nosník (pás). Koliky nebo-li hmoždinky jsou vyrobeny z tvrdého d eva p evážn z buku, které jsou vysušeny na 6%.
D ev né kolíky se zalisovávají do p edem p edvrtaných otvor a drží pohromad jednotlivé deskové ezivo. Nepoužívání lepidla a kovových spojovacích prost edk docílíme toho, že využijeme úsporn jednotlivé bloky a stavba se bude snadn ji realizovat a p i výrob se bude bezproblémov opracovávat pro další operace ve výrob . BRESTA moduly p esv d í p edevším malou konstruk ní silou (což je rozhodující faktor u malých prostor ). Nepatrná vlastní hmotnost zjednodušuje a urychluje montáž bloku do stavby. Sestavování spo ívá v ukládání jednotlivých systém do sebe. Ve stropech, st nách i asto st eše se posadí BRESTA systém jako nosný a prostorový lánek, který tak zjednodušuje celkovou systematiku sestavování. Vysoký stupe prefabrikace ru í za jednoduché sestavování p i výrob . Firma se snaží sestavovat jednotlivé bloky co nejvíce v podniku. V podniku se montují na bloky izola ní systémy, obklady budov, a p ipravují se konstruk ní detaily pro elektrorozvody. Standardizované konstruk ní principy a detaily mají velký význam pro projektanty zajištující krátké plánovací asy pro odb ratele a zajiš ují rychlou a bezproblémovou montáž. Oblast použití jednotlivých BRESTA modul , které m žou být nasazeny ve všech ástech d ev né stavby jako od nosních zdí až po prostorové oblasti stavby. V konstrukcích BRESTA nejsou žádné nekontrolovatelné místa s výskytem vzduchové kapsy podobn jako u dutých blok , které musí být vypln ny izolací. Jinak by mohlo dojít ke zhoršení izola ních schopností. 6.1.1.2. BRESTA stropy (Decken) Tyto stropní systémy se m žou použít u r zných typ staveb od d ev né stavby p es d ev nou rámovou konstrukci až po tradi ní betonové stavby. V tšinou se používají u rodinných dom , ale mohou být použity v pr myslových nebo sportovních halách. Stropy bloky strop m žou být položeny jako jedno pole fungující jako spojitý nosník aby náklady byly co nejmenší ponechává se u blok
asto viditelná plocha
opracovaná díky celoplošnému rozložení blok se minimalizuje konstruk ní výška stropu oproti tradi nímu d ev nému trámovému stropu
Porovnání jednotlivých používaných systém
Obr. 9. Ukázka stropu s konstrukcí podlahy http://www.tschopp-holzbau.ch/cgibin/cc/w_bresta/files/pdf/Tschopp_Decken.pdf Statické vlastnosti strop BRESTA Rozp tí
5,00m
Zatížení
1kN/m²
Užitné zatížení
2kN/m²
Pr hyb podle SIA 160 (1984) Rozm ry dodávaných blok Síla (tl.)
80-260mm
Ší ka
200-2500mm
Délka
400-12 000mm s nastavením bez omezení Podhledová ást stropu BRESTA akustik plus BRESTA stropní moduly se m žou voln vybírat podle akustických a
estetických nárok na podhledovou ást stropu. Tém
nekone né možnosti výb ru
p í ných ez a profil . Pro vyšší požadavky odhlu n ní je nasazen strop se zlepšeným akustickým profilem. Jednotlivé profily zlepšují vst ebávání hluku. Vhodné použití t chto strop se zlepšenými akustickými požadavky nap . v restauracích, školách a ú edních budovách.
Obr.10. Ukázky pohledových modul u strop http://www.tschopp-holzbau.ch/cgibin/cc/w_bresta/files/Flyer%20Bresta%20Akustik%20Plus.pdf 6.1.1.3. Dlouhé moduly (Rund – module) Mohou být nasazeny velmi flexibiln nap . zaoblené st ešní konstrukce, nosné st ny, p í ky. Pro architekty i zákazníky velmi zajímavé množství možností využití dlouhých modul ve stavb . Prvky mohou být použity do ur itého polom ru jako nosná konstrukce bez dalšího zpracování. U t chto modul v podhledových ástech m že být použit akustik plus jako u rovných strop .
Obr. 12. Zaoblený st ešní http://www.tschopp-holzbau.ch/cgibin/cc/w_bresta/files/Flyer%20Bresta%20Rundmodul.pdf Rozm ry dodávaných blok Síla (tl.)
80-260mm
Ší ka
600-2800mm
Délka
2000-12 000mm s nastavením bez omezení
6.1.1.4. BRESTA balkón modul Jedine ný a stylový systém se zpravidla používá v exteriérových ástech stavby podlahy a st ny. Nepoužívá se smrkové d evo jako v interiérech, oproti tomu se používá douglaska s dubovými koliky pro v tší odolnost vn jších vliv . Prkna jsou rozloženy se stanovenými odstupy a spojeny kolíky, aby se lépe odvád la voda. Mohou se kombinovat s hliníkovými profily, které jsou osazeny do jednotlivých mezer a odvádí vodu s bloku.
Obr. 13. Typy balkónových modulu http://www.tschopp-holzbau.ch/cgibin/cc/w_bresta/files/Flyer%20Bresta%20Balkon.pdf Ekologicky prosp šný BRESTA je jeden z velmi výhodných ekologických polotovar ve stavebnictví použití bo ního eziva, jakožto vedlejší produkt v pila ství (cenov výhodné) využití p irozeného sušení, jen dosušení v sušárnách menší náklady na provoz a menší pot eba energie p i výrob se nepoužívá žádné lepidlo, žádné kovové spojovací prost edky využití odpadu pro výrobu tepelné energie, která se následn využije v továrn
6.2. Vrstvené masivní bloky Nosná konstrukce je vytvo ena ze t í nebo p ti vzájemn k ížem kladených vrstev pravoúhlých p í ezových prvk . Prvky jsou vzájemn spojovány lepením a díky tomuto spoji a kladení p í ez ve dvou sm rech jsou hotové dílce extrémn rozm rov i tvarov stabilní. Díky tvarové stálosti také není nutno p i montáži vytvá et dilata ní spáry. Výhodou je rovn ž použití um le vysušeného d eva, jehož vlhkost musí být p ibližn 12%. D evo je tedy do stavby zabudováno s vlhkostí blízkou vlhkosti v pr b hu užívání stavby. Masivní d ev né panely vytvo eny tímto zp sobem mohou být vytvo eny i jako celost nové.
Tím je umožn na rychlá montáž na stavb . Používají se p í ezy v rozm rech: tlouš ky od 10 do 35mm, ší ky od 80 do 240mm. Protože samostatná d ev ná konstrukce nespl uje požadavky tepelné ochrany, je nutné u tohoto typu staveb zateplení vláknitými materiály z vn jší strany st ny. Na vrstvu tepelné izolace se provádí vn jší obklad st ny, v tšinou d ev ný s odv trávanou mezerou a difúzní folií. Vnit ní povrch st ny m že být obložen sádrokartonem nebo ponechán jako viditelný d ev ný bez obkladu. Vrstvené bloky z masivního d eva jsou asto používány pro stropní konstrukce d ev ných staveb, nebo vzhledem k vyšší plošné hmotnosti vykazují lepši zvukov izola ní schopnosti než lehké rámové konstrukce. (Stavíme d m ze d eva Haví ová 2006) 6.2.1. PIUS-SCHULER AG Block Holz Švýcarská firma stavící novodobé masivní d evostavby z vrstveného a skládaného lepeného d eva. Firma dokáže vyrobit z jednotlivých systému lepené celistvé bloky. Velkoformátové konstruk ní bloky z vrstveného nebo skládaného masivního d eva se užívají jako st nové, stropní a st ešní panely. Používá se bo ní smrkové a jedlové ezivo vysušené na 10±2%. Z eziva se vyrobí jednotlivé vý ezy a vymanipulují se vady p edevším suky, (barevné rozdíly se neberou jako velká vada, záleží jakou jakost chceme). Jednotlivé vý ezy u jednovrstvých blok se hoblují na ší ku 20-26mm a minimální tlouš ku 8mm. K napojení vý ez se nepoužívá klínového spoje, jsou pouze natupo spojené k sob pomocí lepidla. Jednovrstvé bloky jsou dále vrstveny do t í nebo p ti vzájemn k ížem kladených vrstev a jsou vzájemn slepeny. Tím vzniknou vícevrstvé bloky, které jsou velmi stabilní v i vlhkostním zm nám. Používané lepidlo je na bázi mo oviny, je ekologicky vhodné a zdravotn nezávadné. Lepidlo spadá do emisní t ídy E1 a spl uje normu DIN IW 67. I p es nízké požadavky na vstupní materiál (bo ní ezivo) se ukázala vysoká pevnost u jednotlivých blok
. Firma dokáže na p ání zákazníka vytvo it kone
né
provedení povrchu. Povrch m že být zanechán v p írodním stavu nebo m že být kombinován s obkladovými materiály b žn používaných u zd ných staveb. U p írodního vzhledu st ny se musí dbát na jakost používaného d eva. Samostatná d ev ná konstrukce nespl uje požadavky tepelné ochrany, je nutné u tohoto typu staveb zateplení vláknitými materiály z vn jší nebo vnit ní strany st n.
Vnit ní p í ka
Obr. 14. Hodnoty vnit ní p í ky bez izolace http://www.piusschuler.ch/blockholz/downloads/downloads/bauteilekatalog.pdf Vn jší st na
Obr.15. Vn jší st na s izolací http://www.piusschuler.ch/blockholz/downloads/downloads/bauteilekatalog.pdf
6.2.2. Massivholz KHL Rakouská firma zabývající se výrobou velkoformátových konstruk ních panel z vrstveného masivního d eva KLH se vyráb jí z vysušených, p í n navrstvených a plošn sklížených smrkových prken o tlouš ce 13, 19, 30, 40 mm. Podle použití a statických požadavk ve t ech, p ti nebo sedmi vrstvách. Klížení se provádí pomocí polyuretanového lepidla, které je testováno podle DIN 68141 a dalších p ísných kritérií MPA Stuttgart a je podle normy DIN 1052 a EN 301 schváleno pro zhotovování nosných d ev ných stavebních dílc a zvláštních konstrukcí. Výrobu provází dva certifikáty dokládající nulové emise toxických látek v etn formaldehydu. P í ným sklížením prken pod velkým tlakem se redukuje bobtnání a sesychání d eva na zanedbatelnou míru. Velkoformátové konstruk ní panely z vrstveného masivního d eva KLH se užívají jako st nové, stropní a st ešní panely. Jsou vyráb ny v maximální délce 16,5 m, maximální ší ce 2,95 m v tlouš kách od 60 mm do 500 mm. Masivní panely KLH je t eba považovat za pr myslov zhotovenou stavební surovinu. Je nabízena standardn v kvalit nepohledové, pr myslové a pohledové. P í ez panel na míru se provádí v podniku KLH Massivholz GmbH za použití nejmodern jší CNC technologie podle p esných plán p í ezu. P i odpovídajícím vybavení m že p í ez panel provád t stavební firma sama. P esnost dílc a profesionalita školených tesa
a stavba
zaru ují extrémn
krátkou dobu výstavby, možnost brzkého obydlení, vysokou kvalitu a trvalou hodnotu stavby p i sou asné zna né individualit . Výstavba domu je otázkou n kolika málo dní, nap . hrubá stavba dvoupodlažního RD o 100 m2 zastav né plochy je cca dva dny pro st ny a stropy, v etn konstrukce krovu cca p t dní. P i ezané panely KLH jsou nákladními auty dodávány p ímo na staveništ a tam usazovány pomocí je ábu. Panely obvodových st n a p í ek svisle na základovou desku, stropnice na obvodové st ny. Vše se spojuje vruty do d eva na základ statických výpo t .
Obvodové st ny se izolují zvn jšku minerální vatou nebo d evovláknitými deskami. V závislosti na tlouš ce a materiálu je b žn dosahováno hodnoty sou initele prostupu tepla U od 0,31 W/(m2 K) do 0,16 W/(m2K). Zejména použití d evovláknitých desek d íve též známých pod pojmem hobra p ináší velmi dobré výsledky nejen v zimním období, ale funguje optimáln jako izolace proti p eh ívání díky dvojnásobnému fázovému posuvu oproti lehkým rámovým st novým systém m (rám, minerální izolace, oplášt ní sádrokartonem). Lze použít libovolné kone né úpravy, jako omítka nebo obložení r znými druhy materiál . Vnit ní obklad st n se provádí nej ast ji sádrokartonem, na p ání zákazníka se m že nechat vnit ní povrch panelu KLH p iznaný.
Obr. 16. Ukázka vrstveného bloku KHL http://www.klh.m2online.at/fileadmin/klh/bilder/2007/Prospekte/PDF/071018_KLH_tsc hechisch_A4.pdf
6.3. Lepené masivní bloky Lepením pravoúhlých p í ez vzájemn spojených do tvaru d ev ného truhlíku je vytvo en další novodobý systém masivních d ev ných staveb. Lepený d ev ný „truhlík“ je obdélníkového pr ezu a uvnit je vypln n vláknitou izola ní hmotou. Obvykle je spojeno n kolik takto vytvo ených prvk do jednoho bloku. Délka slepovaných p í ez je sou asn délkou vytvo ených nosných blok . Používají se ve svislé poloze do nosných st n, ve vodorovné poloze do stropních konstrukcí. Lepením vykrácených p í ez do obdélníkových „tvarovek“ je vytvo en další systém, u kterého se jednotlivé bloky spojují pomocí d ev ných kolík do p edem p edvrtaných otvor .
Rozm ry t chto blok odpovídají p ibližn rozm r m tvarovek z klasických stavebních materiál , jsou tedy lehké a manipulace s nimi na stavb je jednoduchá, bez t žkých mechanism , jako je tomu u velkých masivních blok p edchozích systém . Skládáním lepených blok se vytvá í obvodové st ny, které jsou zatepleny izolací foukanou do dutin v blocích. Vnit ní povrch st n m že být podle požadavk zákazníka viditelný z kvalitního opracovaného materiálu, nebo m že být obložen sádrokartonovými deskami.
6.3.1. STEKO Holz Bausysteme AG Je Rakouská firma, která se zabývá výrobou normalizovaných stavebnicových systém (soustav). Steko® je nový stavební systém, který p ipomíná cihlové konstrukce zdí s výhodami d ev né struktury. V jádru tohoto inova ního d ev ného stavebního systému jsou šikovné moduly, které mohou být snadno navzájem skládané k sob . Steko® moduly jsou dostupné v r zných výškách, délkách a jakosti povrchu (obr. 20.) Stavebnicový systém tvo í pr myslov vyrobené masivní d ev né moduly. Steko® systém spl uje nejvyšší požadavky na pevnost, trvanlivost, komfort a tv r í volnost p i výrob stavby. 6.3.1.1. Výroba Steko® moduly jsou vyrobeny ze smrkového vysušeného d eva o vlhkosti 812%. Speciální Steko® moduly se skládají z p ti vrstev masivního d eva, které jsou k ížem položeny a slepeny (obr.17.). Speciální skladba modulu poskytuje ve všech sm rech stabilní a nedeformovatelný prvek. Moduly jsou lepeny PUR lepidlem, které spl uje p ísné požadavky na chování p i zatížení, ekologii a zdravotní nezávadnost. Jednotlivé moduly jsou spojeny mezi sebou d ev nými koliky, které zabrání bo nímu posunutí modul a vytvo í tak pevný celek. B hem výstavby jsou moduly chrán ny proti p ijímaní vlhkosti. Deformace b hem užívání stavby pro následek vlhkostních zm n u d eva jsou u Steko® systém velmi nepatrné.
Obr. 17. K ížem slepené vrstvy bloku http://steko.ch/downloadfiles/STEKO_Systembeschreibung.pdf Nejd ležit jší ást st nové soustavy jsou masivní d ev né moduly, které se na sebe vrství vrstva po vrstv a tvo í tak celek (st nu) (obr.18). Tímto zp sobem vytvo ené vnit ní a obvodové st ny vytvá í uvnit st ny prostory (duté moduly). Ve st nách vznikají vertikální pr b žné otvory o velikosti 80x120mm. Horizontální pr b žné otvory jsou o velikosti 20x160 nebo 20x80mm, které se pozd ji vypl ují dodate nou sypanou nebo foukanou izolací, která vylepšuje tepelnou ochranu stavby (obr.19). Dokonce se uvnit dutých modul m žou vést rozvody elektrického vedení. S používanými moduly vznikají pravoúhlé rohy st n jednoduchým napojením, musí se dodržet p ekládání modul . Dokonce lze vyrobit i jiné úhly, sta í jen správné zkosení pilou do požadovaného úhlu.
Obr.18. Skládání jednotlivých blok do st ny http://steko.ch/downloadfiles/STEKO_Systembeschreibung.pdf
Obr.19. Horizontální a vertikální otvory pro foukanou izolaci http://steko.ch/downloadfiles/STEKO_Systembeschreibung.pdf 6.3.1.2. Oblast použití Systém montovaných d evostaveb Steko® je vhodný pro použití p i všech pozemních stavbách a zejména tam, kde je kladen d raz na co možná nejv tší úsporu energie, zdravé klima a p íjemnou pohodu bydlení. Steko® st na je vhodná pro všechny typy staveb. D ev né st nové konstrukce lze využít jako nosné st ny nebo jako p í ky a m žou být dopln ny r znými izola ními materiály, které mohou být jak na vnit ní stran st ny, tak i na vn jší stran st ny pro zlepšení izola ních vlastností. Steko® st ny se m žou nap . použít jako vnit ní mezist ny zd ných dom a skeletových staveb. Vnit ní stranu st ny lze ponechat v p írodním vzhledu nebo se m žou použít obkladové materiály jako u zd ných staveb (sádrokartón, omítky ...). U Steko® zdí se mohou snadno p izp sobit vyrobené sériové okna i dve e, práv tak jako kombinování s obvyklými podlahovými materiály.
Kvalita povrch kvalita povrchu A/A ob strany ponechány bez obložení kvalita povrchu B/B ob strany ponechány bez obložení kvalita povrchu B/C jedna strana k ponechání bez obložení, druhá k obložení kvalita povrchu C/C ob strany k obložení
Tepelná izolace U d ev ného modulu Steko® o tlouš ce 160mm byl p i teplot vzduchu 21 ºC na vnit ní stran 0 ºC na vn jší stran modulu nam en sou initel tepelné propustnosti 0,456 W/m².K (bez vnit ního koeficientu p estupu tepla).
Obr. 20. Vyráb né Steko moduly http://steko.ch/downloadfiles/STEKO_Systembeschreibung.pdf
7. Posouzení jednotlivých konstrukcí dle zvolených parametr
7.1. Tvarové zm ny Jedním se zvolených parametr v práci bylo posouzení tvarových zm n u jednotlivých masivních konstruk ních systému st n d evostaveb. Jestli se jedná o masivní srubové systémy nebo novodob používané systémy staveb. Výsledné parametry tvarových zm n byly použity se zdroj literatury a se zdroj firem, ale i z vlastních zkušeností. Hodnoty se ve skute nosti mohou velmi lišit záleží to na použitém d evu a jeho výchozí vlhkosti po zabudovaní do stavby. Záleží to i velmi na zp sobu skladování materiálu a trvání výstavby, dále v jakém ro ním období a v jakém klimatickém pásu bude stavba realizována.
7.1.1. Srubové stavby ( emeslná výroba) U srubové stavby je nejv tší nevýhodou objemové zm ny d eva. Pokud postavíme srub z erstvé pokáceného stromu (kulatiny), kde víme že d evo má vlhkost 50-100%, bude trvat n kolik let, než celý pr ez kulatiny vyschne natolik, aby d evo dosáhlo rovnovážné vlhkosti s okolím. Sesychání se projeví na konstrukci celé stavby, kde dochází tzv. sedání stavby. Stavba m že seschnout až o 30-60 mm na jeden metr p vodní výšky st n. Míra vysychání závisí na po áte ní vlhkosti d eva a klimatických podmínkách v míst stavby. Proto je velmi d ležité p izp sobit jednotlivé konstruk ní detaily u srubové stavby. Detaily otvor osazení oken a dve í, nadpraží a styku s komínem. 7.1.2. Novodobé sruby (lepené profily) U srubové stavby z lepených profil tzv. (sruboviny), nedochází k tak velkému sesychání jako u klasických srubových staveb, ale i p esto zde dochází k sesychání stavby asi 5-10mm na jeden metr p vodní výšky st n.
7.2. Novodobé systémy d evostaveb 7.2.1. Skládané masivní bloky Jejich hlavní p edností je v tší pevnost a díky použití vysušeného eziva není nutno p i montáži vytvá et dilata ní spáry. Nedojde tak ka k žádné deformaci a k žádným objemovým zm nám. 7.2.2. Vrstvené masivní bloky U vrstvených masivních blok se používá vysušené ezivo, které zajiš uje zlepšení objemových zm n u celého bloku. Díky k ížením a vrstvením jednotlivých vrstev na sebe a jejich vzájemným slepením dostaneme velmi pevný celek (blok), u kterého nedochází tém
k žádným tvarovým zm nám.
7.2.3. Lepené masivní bloky Masivní lepené bloky se skládají z n kolika vrstev pravoúhlých p í ez z vysušeného eziva, které jsou vzájemn slepeny do jednoho modulu. Speciální skladba modulu poskytuje ve všech sm rech stabilní a pevný prvek. Nedochází k žádným objemovým zm nám.
7.3. Porovnání sou initele prostupu tepla u vybraných systém d evostaveb Dále budou v práci posouzeny parametry sou initele prostupu tepla u jednotlivých konstruk ních masivních systém obvodových st n. U vybraných firem bude posuzován jen malý p ehled konstruk ních možností, které firmy nabízí.tab V tšinou se bude jednat o ukázku použití bez izolace a s použití izolace. Ukázka by m la ur it jestli samotné d evo u staveb spl uje požadavky normy nebo musí být použita dodate ná izolace k dosažení tepelného komfortu v budov . Sou initel prostupu tepla U je pr m rná hodnota platící pro celou konstrukci nebo její funk ní ást. Zahrnuje v sob navýšení tepelného toku vlivem tepelných most v konstrukci obsažených, neobsahuje vliv tepelných vazeb mezi konstrukcemi. Jejím hodnocením se hlídá vyváženost jednotlivých ástí budovy jak s ohledem na tepelné toky (energetické hledisko), tak s ohledem na hygienický požadavek tepelné pohody. SN 73 0540-2, pro vybrané konstrukce uvádí požadavky tab. 2.
Tab. 2 – Normové hodnoty sou initele prostupu tepla UN pro obytné budovy
Tab.3 - Vybrané skladby st n (porovnání hodnot prostupu tepla s normou SN 73 0540-2)
Získané a vybrané informace od jednotlivých firem o sou initeli prostupu tepla se ve skute nosti mohou lišit. Praktický záv r: Pro snižovaní sou initele prostupu tepla U a následn i pot eby energie na vytáp ní je nutné krom návrhu v tší tlouš ky tepelné izolace maximáln omezit tepelné mosty v konstrukcích, a to již od koncep ní fáze návrhu. U nízkoenergetických dom (pasivních dom ) je pot eba, aby byl obvodový pláš , který tvo í uzav ený izola ní celek, jeho sou initel prostupu tepla byl menší než 0,15 W/(m2.K). Jak z tabulky vyplívá ani jeden z uvedených systém nespl uje tyto požadavky. Vybrané firmy dokážou vyrobit nízkoenergetické domy, ale musí použit v tší tlouš ky izolace.
Záv r Nejv tší problém u srubových staveb nastává po dokon ení stavby. Použijeme-li erstvou kulatinu pro výstavbu srubu dochází pozd ji k tzv. sedání stavby, zap í in nému vysycháním d eva, což má za následek p sobení negativních vliv na celou stavbu. V prvních letech užívání je proto pot eba zabezpe it servis kv li sedání stavby a následnou kontrolu konstruk ních detail stavby jako: p elištování, dot sn ní, opravy trhlin a p ípadná rektifikace areta ního šroubu u sloup . Je to nutná da za výb r tohoto atraktivního konstruk ního systému. Do budoucna m žou mít špatn navržené a provedené konstruk ní detaily katastrofální následky na celou stavbu. Použijeme-li strojn opracovanou a vysušenou kulatinu nebo pop ípad lepené profily, ur it se vyhneme n kterým problém m, které nastávají, když použijeme erstvou kulatinu. Nespornou výhodou tohoto konstruk ního systému je, že u stavby nedochází k takovým rozm rovým zm nám a nedochází, k tak výrazným problém m, jako u použití erstvé kulatiny na stavb . U srubových staveb s použitím t chto systém dochází k jedné citelné nevýhod . Vyrobit kulatinu o takových dimenzích 250-700 mm je tak ka nemožné, proto nemohou obvodové st ny takové stavby spl ovat tepeln -technické požadavky SN 73 0540-2. U novodobých masivních d ev ných systém , které jsou vyrobeny skládáním, vrstvením, lepením nedochází tak ka k žádným objemovým zm nám. Což má nesmírnou výhodu u realizace stavby. Jedinou nevýhodou u t chto systém je použití dodate né izolace, aby stavba spl ovala tepeln -technické požadavky SN 73 0540-2.
Seznam Literatury HOUDEK, D. KOUDELKA, O. - Srubové domy z kulatiny, ERA - Brno 2004. 161 s. Technická knihovna. ISBN 80-86517-97-7. HAVÍ OVÁ, Z; D m ze d eva, ERA - Brno 2005 ŠTEFKO, J; REINPRECHT, L; D ev né stavby: konstrukce, ochrana a údržba, 1.vyd. Bratislava Jaga group, 2004 HÁJEK, V; Stavíme ze d eva, Sobotáles - Praha 1997. 153 s. ISBN 80-85920-44-1. HAVÍ OVÁ, Z. -- KUB , P. Rekonstrukce srubových staveb z hlediska teorie životnosti a spolehlivosti. 1. vyd. Brno: Mendelova zem d lská a lesnická univerzita, 2005. 55 s. Folia universitatis agriculturae et silviculturae mendelianae brunensis. ISBN 80-7157-925-4. VAVERKA, J. -- HAVÍ OVÁ, Z. -- JINDRÁK, M. D evostavby pro bydlení. 1. vyd. Praha: Grada publishing a.s., 2008. 380 s. stavitel. ISBN 978-80-247-2205-4. www.stránky: http://www.tschopp-holzbau.ch http://www.klh.at http://www.pius-schuler.ch http://steko.ch/ http://www.orma.cz http://www.srub.cz http://rafter.cz http://www.finn-stav.cz http://www.lesoservis.cz http://www.woodlife.cz
