3. ŠIKMÉ A STRMÉ STŘECHY – NOSNÉ KONSTRUKCE STŘEŠNÍHO Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích PLÁŠTĚ
Institute of Technology And Business In České Budějovice
Tento učební materiál vznikl v rámci projektu "Integrace a podpora studentů se specifickými vzdělávacími potřebami na Vysoké škole technické a ekonomické v Českých Budějovicích" s registračním číslem CZ.1.07./2.2.00/29.0019. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
ÚVOD Šikmé a strmé střechy se skládají z nosné konstrukce a krytiny. Konstrukce krovu, která je nosnou konstrukci střechy, musí být navržena v souladu s konstrukcí budovy a se zřetelem na tvar střechy, druh krytiny, způsob odvodněni střechy, její udržování atd., aby střecha působila esteticky a plnila svou funkci. V průběhu staletí se vyvíjely jednotlivé krovové soustavy od velmi masivních až po úsporné typy. Krovové konstrukce podle systému nosné soustavy: • Tradiční soustavy krovů. • Novodobé soustavy krovů.
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ • Hambalková soustava • Vlašská soustava • Ardantova soustava • Soustava věžních krovů
• Vaznicové soustavy - soustava plných vazeb sedlových střech - soustava valbových a polovalbových střech - soustava mansardových střech
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ - soustava pultových střech - soustava stanových střech - soustava pilových střech - kombinovaná soustava
- novodobá hambálková soustava - vazníkové soustavy
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ 1. Hambálková soustava Tato stará konstrukce krovu s poměrně pracnými tesařskými vazbami se skládá ze stropnic, do nichž jsou začepovány krokve v místech, v nichž jsou stropnice podpírány zdí. Při větší délce než 4,5 m je každý pár krokví rozepřen vodorovným trámcem, tzv. hambalkem. Hambalek do krokví začepujeme, nebo jej přeplátujeme na rybinu. Stropnice přesahují na obou koncích nosné zdi, a tím vytvářejí okap. Později se s ohledem na požární bezpečnost oddělila dřevěná konstrukce krovu od stropní konstrukce.
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ Tím byly stropní trámy v plných vazbách nahrazeny ve vzdáleností 4 m vazními trámy a stropnice v prázdných vazbách krátčaty. Podélné vyztužení krovu je zajištěno prkny, přibitými šikmo na spodní plochy krokví. Obrázek 1: Hambálková soustava – bez stropnice, se stropnicí
Zdroj: VYSOKÉ UČENI TECHNICKÉ. Přednáška 11 Šikmé střechy *online+. © 2012 *citováno 2014-05-01+. Dostupné z: http://www.fce.vutbr.cz/PST/kolar.r/files/BH02_prednaska_11_studneti_2012.pdf
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ 2. Vlašská soustava Hlavním znakem této soustavy je, že krokve neklademe kolmo k okapu jako u soustavy vaznicové, nýbrž rovnoběžně s okapem. Výška krovu bývá asi 1/4 až 1/5 světlosti krovu. Plná vazba je vytvořena z jednoduchého nebo dvojitého věšadla. Průřez okapové krokve je lichoběžníkový, krokve hřebenové pětiúhelníkové. Krov se vyztuží podélně jednak vodorovnými krokvemi, jednak křížovým zavětrováním, které začepujeme buď do vzpěr, nebo do sloupků věšadel.
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ 3. Ardantova soustava Tato soustava nemá vazné trámy. Plnou vazbu tvoří převážně věšadlová a vzpěradlová konstrukce, vyznačující se pevnými a tuhými trojúhelníky.
V podstatě jde o soustavu s vlašskými krokvemi podporovanou šikmými vzpěrami s kleštinami, které jsou staženy ocelovým táhlem s rektifikačním článkem. Používala se na větší rozpětí (15 až 20 m), zejména tam, kde byl požadavek volných vnitřních prostorů.
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ 4. Soustava věžních krovů Věže jednoduchého tvaru se střechami s malým sklonem mohou mít krov soustavy vaznicové, vysoké a štíhlé věže mají zpravidla krov řešený odlišně, a to: • soustavou kozovou (Mollerovou), • soustavou výztužných křížů (Otzenovou), • soustavou příhradových polovazeb.
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ 5. Vaznicové soustavy Tato soustava se v převládající míře používá na zastřešení objektů bytových, občanských i zemědělských staveb s masivním stěnovým systémem. Vaznicová soustava má krokve, ve spádu střechy podpírané vodorovnými vaznicemi, nesenými ve vzdálenosti 4 až 4,5 m plnými vazbami (stolicemi), z nichž sloupky a vzpěry přenášejí zatížení do hlavního vazního trámu namáhaného na ohyb.
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ Plná vazba je tedy v místě, kde jsou vaznice podpírány. Prázdná (jalová) vazba je mezi plnými vazbami, v nichž jsou páry krokví podpírány jen vaznicemi. Maximální vzdálenost mezi dvěma plnými vazbami jsou čtyři krokvová pole nebo 3 prázdné vazby (4000 – 4500 mm). Osová vzdálenost krokví je 800 – 1200 mm. Pro nenosnou štítovou zeď je vzdálenost plné vazby 150 – 1200 mm.
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ Obrázek 2: Skladba krovu – základní prvky.
Zdroj: VYSOKÉ UČENI TECHNICKÉ. Přednáška 11 Šikmé střechy [online]. © 2012 *citováno 2014-05-01]. Dostupné z: http://www.fce.vutbr.cz/PST/kolar.r/files/BH02_prednaska_11_studneti_2012.pdf
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ Plné vazby dle typu a polohy sloupků jsou navrženy jako: • stojatá stolice, • ležatá stolice, • kombinovaná stolice,
• věšadlo a vzpěradlo.
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ Stojatá stolice je krov, v němž jsou vaznice podpírány svislými sloupky. Tato konstrukce se užívá tam, kde lze podporovat vazní trám poblíž jeho středu středními zdmi budovy a kde se nevyžaduje volný podstřešní prostor.
Ležatá stolice je krov s vaznicemi podporovanými šikmými sloupky nebo vzpěrami. Přenáší zatížení do vazního trámu blíže k jeho podporám. Používá se tedy tam, kde není možno podpírat vazní trám střední zdi a kde je zapotřebí volnější půdní prostor.
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ Kombinovaná stolice má některé vaznice podpírané svislými sloupky, jiné vzpěrami. Svislé sloupky jsou čepovány do vazního trámu nebo do šikmých vzpěr. Věšadlové a vzpěradlové stolice vylehčují dlouhý vazní trám, který nelze podpírat střední zdí. Věšadlo nejčastěji bývá jednoduché nebo dvojité. Vzpěradlem, které zatěžuje vzpěrami vazní trám při podporách, se podpírá nejvyšší vaznice a současně se vynášejí podpůrné sloupky níže položených vaznic.
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ a) Soustava plných vazeb sedlových střech Krov s prázdnými vazbami se vyskytuje jen při malých rozponech (max. do 7 m), naopak od 12 m je nevyhnutelná vrcholová vaznice. b) Krovy valbových střech Krovy těchto střech mají podobnou konstrukci jako střechy sedlové, avšak štítové stěny jsou nahrazeny valbami. Při řešení krovu se vychází z návrhu plné vazby pro daný rozpon, aby se určil počet a poloha vaznic.
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ c) Krovy mansardových střech Střešní roviny mansardových střech jsou lomené. Tento lom bývá situován nad nejnižší střední vaznici. Pro každou střešní rovinu jsou určeny jiné krokve. d) Krovy pultových střech Pultová střecha se tvarem rovna polovině střechy sedlové. Ve vaznicové soustavě je hospodárná jen pro menší rozpětí (cca do 8 m). Pro větší rozpětí (cca > 8 m) se dává přednost vazníkům.
TRADIČNÍ SOUSTAVY KROVŮ e) Krovy pilových střech Pilové střechy se vyznačují řadou nesouměrných sedlových střech nebo střech pultových. Střechy přiléhají k sobě okapy tak, že vytvářejí společné střešní okapové žlaby. Strmé střešní plochy jsou zasklené, mírněji skloněné střechy mají krytinu. f) Krovy stanových střech Stanové střechy mohou mít různý půdorysný tvar (čtverec, mnohoúhelník, kruh). Střešní roviny se sbíhají ve sběžišti (vrcholu).
NOVODOBÉ NOSNÉ KONSTRUKCE Základním požadavkem posledních let je ekonomická nezbytnost využití obestavěného prostoru pod nosnou konstrukcí krovu pro vytvoření obytného podkroví (byty, místnosti, kanceláře). Novodobé nosné soustavy krovů šikmých a strmých střech je možno rozdělit podle způsobu podporování krokví do dvou základních skupin: • krokevní soustavy, • vaznicové soustavy.
NOVODOBÉ NOSNÉ KONSTRUKCE 1. Krokevní soustavy Pro vytvoření novodobých krokevních soustav se začalo užívat systémů odvozených z hambalkové soustavy, která je konstrukčně nejjednodušší a vytváří nejvýhodnější podmínky pro využití obestavěného podkrovního prostoru. Užívají se zejména při výstavbě rodinných domů s obytným podkrovním prostorem do rozponu zhruba 12 m ve dvou základních modifikacích: • novodobá hambalková, • prostá krokevní soustava.
NOVODOBÉ NOSNÉ KONSTRUKCE Obrázek 3: Novodobá hambálková soustava
Zdroj: K-WOODPROJEKT. Krovy – střešní konstrukce vázané *online+. © 2005 *citováno 2014-05-01+. Dostupné z: http://k-woodprojekt.sweb.cz/krovy.htm
NOVODOBÉ NOSNÉ KONSTRUKCE Obrázek 4: Prostá krokevní soustava
Zdroj: VYSOKÉ UČENI TECHNICKÉ. Přednáška 11 Šikmé střechy *online+. © 2012 *citováno 2014-05-01+. Dostupné z: http://www.fce.vutbr.cz/PST/kolar.r/files/BH02_prednaska_11_studneti_2012.pdf
NOVODOBÉ NOSNÉ KONSTRUKCE 2. Vaznicové soustavy Konstrukční systémy vytvořené na základě tradičních vaznicových soustav, které již můžeme nazývat novodobými vaznicovými soustavami, se začaly vyvíjet později než novodobé krokevní soustavy. Podnětem k vývoji byly nové požadavky stavební praxe.
NOVODOBÉ NOSNÉ KONSTRUKCE Obrázek 5: Novodobá vaznicová soustava s vrcholovou vaznicí
Zdroj: VYSOKÉ UČENI TECHNICKÉ. Přednáška 11 Šikmé střechy *online+. © 2012 *citováno 2014-05-01+. Dostupné z: http://www.fce.vutbr.cz/PST/kolar.r/files/BH02_prednaska_11_studneti_2012.pdf
NOVODOBÉ NOSNÉ KONSTRUKCE 3. Vazníkové soustavy • vazníky jsou: - plnostěnné, - příhradové.
• jsou určeny pro střechy středního a velkého rozpětí s malým sklonem, • mimo dřevěných i ocelové, železobetonové.
POUŽITÁ LITERATURA Kolář, Radim. 2012. Přednáška 11 Šikmé střechy. Vysoké učení technické v Brně. *Online+ 2014. *citováno 2014-0420] http://www.fce.vutbr.cz/PST/kolar.r/files/BH02_prednaska_ 11_studneti_2012.pdf
