Montované domy na bázi dřeva (3. díl): spojovací prostředky pro dřevěné konstrukce
V pětidílném seriálu představujeme vývoj a základní typy montovaných domů na bázi dřeva, základní konstrukční materiály, základní spojovací prostředky, požadavky na nosné prvky a nosné stěnové prvky (panely). Ve třetím díle spojovací prostředky pro dřevěné konstrukce.
Požadavky na spojovací prostředky pro použití v dřevěných konstrukcích jsou stanoveny v ČSN EN 14592 (kolíkové spojovací prostředky) a ČSN 14545 (hmoždíky, styčníkové desky s prolisovanými trny a desky s otvory pro hřebíky). Podíl lepených spojů je při výrobě montovaných domů na bázi dřeva nízký, dochází však k použití hotových lepených prvků. V konstrukcích domů se stále uplatňují v kombinaci s mechanickými spojovacími prostředky některé tesařské spoje, které lze vyrábět na moderních strojních linkách.
3.1 Kolíkové spojovací prostředky
V ČSN EN 14592 jsou uvedeny a definovány pouze kovové spojovací prostředky – hřebíky, sponky, vruty do dřeva, kolíky a svorníky – pro které jsou specifikovány požadavky na materiál, geometrii, pevnost a ochranu proti korozi. Jsou rovněž zahrnuta ustanovení o prokazování shody a řízení výroby.
Hřebíky
ČSN EN 10230-1
Použití: připevňování dřevěných fasád, kontralaťování pod fasádu, příložek, obkladů stěn a stropů, střešních latí, střešních krokví, spojování prutů složeného průřezu aj.
Pláště z desek na bázi dřeva je všeobecně účelné připojovat k dřevěnému rámu sponkami.
Rozměry (průměr × délka v mm) různých typů hřebíků (s hladkým dříkem, rýhovaným dříkem, čtyřhranným dříkem, čtyřhranným šroubovitým dříkem aj.) jsou uvedeny v ČSN EN 10230-1.
![Obrázek 3.1 Tvary hřebíků (podle STEP 1 [5]): (a) kruhový drátěný hřebík, (b) šroubový hřebík, (c) drážkovaný hřebík](/docu/clanky/0110/011020o1.jpg)
Obrázek 3.1 Tvary hřebíků (podle STEP 1 [5])
(a) kruhový drátěný hřebík, (b) šroubový hřebík, (c) drážkovaný hřebík
Strojní hřebíky (ČSN 02 2811):
2,5 × 40, 45, 50, 56, 60, 63, 70;
2,8 × 55, 60, 63, 70, 80;
3,15 × 80;
3,1 × 90;
3,55 × 90
Hřebíky do krytiny s velkou hlavou (ČSN 02 2813):
2,5 × 16, 20, 25, 32, 36;
2,8 × 32, 36, 40
Šroubové hřebíky (DIN 68163):
2,8/3,1 × 30, 55, 60, 65, 70, 80;
3,1/3,5 × 50, 60, 65, 70, 80, 85, 90;
3,4/4,0 × 65, 70, 80, 85, 90;
3,6/4,2 × 60, 70, 80, 90, 100;
4,0/5,2 × 70, 90
Konvexní hřebíky (DIN 68163):
2,8/3,1 × 32, 40, 42, 50, 55, 60, 70;
3,1/3,5 × 32, 35, 38, 40, 42, 45. 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 90;
3,4/4,0 × 70, 90;
3,6/4,2 × 38, 40, 42, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100
Kroužkové hřebíky dle DIN 1052 (BMF-SIMPSON® / air hamer s.r.o., Odolena Voda [6]):
4,0 × 35, 40, 50, 60, 75, 100;
6,0 × 60, 80, 100
Hřebíky do krokví dle DIN 1052 (BMF-SIMPSON® / air hamer s.r.o., Odolena Voda [6]):
6,0 × 80, 110, 150, 180, 210, 230, 260, 280, 300, 330, 360
Sponky
Sponka je dvojitě ohnutý prvek tvaru U z kruhového, obdélníkového nebo oválného drátu se zahrocenými dříky (obr. 3.2), které jsou nejméně na polovině délky opatřeny vhodným povlakem (pro zvýšení odolnosti proti vytažení). Oba dříky sponky jsou vzájemně spojeny krčkem, který je po osazení sponky (nastřelení pneumatickou pistolí) buď zapuštěn (nejvýše 2 mm), nebo je v jedné úrovni s povrchem připojovaného prvku. Šířka sponky (vzdálenost mezi vnějšími okraji dříků) musí být nejméně 6 d, kde d je průměr dříku sponky, nejvýše však 15 mm. Délka dříku nesmí překročit 50násobek průměru sponky.
Obrázek 3.2 Nosná sponka (podle DIN 1052-2)Průměr dříku d se uvažuje pro sponky s obdélníkovým průřezem jako druhá odmocnina ze součinu obou rozměrů a pro sponky s kruhovým nebo kruhovým deformovaným průřezem jako nejmenší rozměr průřezu. Dřík sponky musí vykazovat průřezovou plochu As nejméně 1,7 mm2 a nejvýše 3,2 mm2.
Rozměry a údaje o materiálu sponek podle podkladů dodavatele (průměry 1,5…2,0 mm, šířka sponky je obvykle v rozmezí ~ 10,6 …13,0 mm). Sponky mohou být dodávány volně uložené nebo v zásobnících.
Příklad označení: 1,83 × 11,4 × 50 (průměr dříku × šířka sponky × délka sponky v mm).
Použití:
- připevňování desek na bázi dřeva (do tloušťky 30 mm) k dřevěnému rámu, zejména pro plošné nosné prvky (např. stropní a střešní výztužné tabule); doporučený průměr sponek ~ 1,8 mm (vždy při tloušťce připevňovaných desek ≥ 18 mm);
- připevňování desek z vrstveného dřeva k dřevu (hloubku zasahování zvětšit o 25 %);
- pro připevňování střešních latí, desek z vrstveného dřeva a také materiálů s nízkou hustotou (měkké vláknité desky, izolační desky) použít sponky s průměrem ≥ 2 mm;
- pro dlouhodobé namáhání na vytažení musí mít sponky speciální osvědčení.
Sponky určené pro nosné spoje dřevěných konstrukcí musí být chráněny proti korozi (pozinkováním nebo použitím nerezavějící oceli). Minimální požadavky pro ochranu proti korozi sponek, používaných v nosných dřevěných konstrukcích, jsou uvedeny v EN 1995-1-1 v závislosti na podmínkách použití.
Svorníky
Svorník je válcový kovový spojovací prostředek s pevnou hlavou na jednom konci a závitovou částí pro matici na druhém konci.
Materiály pro svorníky a matice musí být deklarovány podle specifikací uvedených v ČSN EN 14592, tabulka 1.
Obrázek 3.3 Svorník do dřeva
Průměr svorníků musí být nejméně 6 mm a nejvýše 30 mm.
Standardní průměry v mm: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30
Hlava a matice svorníků musí být buď šestihranného tvaru, nebo není-li tomu tak, musí vykazovat ekvivalentní technické vlastnosti jako u svorníku stejného rozměru se šestihrannou hlavou a maticí.
POZNÁMKA Požadavky na nejmenší rozměry podložek používaných se svorníky jsou uvedeny v EN 1995-1-1.
Minimální požadavky pro ochranu proti korozi svorníků, používaných v nosných dřevěných konstrukcích, jsou uvedeny v ČSN EN 1995-1-1 (tabulka 4.1).
Použití: Ve spojích s kovovými případně dřevěnými hmoždíky. Samotné svorníky se vzhledem k značné poddajnosti doporučují pouze na dočasné nebo provizorní konstrukce. V montovaných domech na bázi dřeva se používají například pro vzájemné spojování stropních panelů do výztužné tabule, kotvení výztužných stěn aj.
Kolíky
Obrázek 3.4 Kolíky do dřeva
Kolík je válcový kovový spojovací prostředek, který nemá pevnou hlavu (Poznámka: kolíky mohou mít závit a na kterémkoli konci může být připojena matice).
Kolíky musí být vyrobeny z ocelových tyčí podle ČSN EN 10025, ČSN EN 10113 nebo ČSN EN 10149. Nejnižší jakost oceli musí být S235 podle ČSN EN 10025 a nejmenší procentuální poměrné protažení (A80) musí být 16 %.
Kolíky musí mít válcový tvar se stálým kruhovým nebo drážkovaným průřezem a průměrem nejméně 6 mm a nejvýše 30 mm. Pokud je průřez drážkován, nesmí být vnitřní průměr di menší než 95 % vnějšího průměru. Tolerance průměru kolíku musí být −0/+1 mm.
Standardní průměry kolíků v mm: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30
Minimální požadavky pro ochranu proti korozi kolíků, používaných v nosných dřevěných konstrukcích, jsou uvedeny v ČSN EN 1995-1-1 (tabulka 4.1).
Vruty
![Obrázek 3.5 Typické klasické vruty do dřeva (podle STEP 1 [5]): a – se šestihrannou hlavou; b – zápustný; c – s půlkulovou hlavou](/docu/clanky/0110/011020o11.jpg)
Obrázek 3.5 Typické klasické vruty do dřeva (podle STEP 1 [5]):
a – se šestihrannou hlavou; b – zápustný; c – s půlkulovou hlavou
Obrázek 3.6 Geometrie vrutu (podle ČSN EN 14592)
Pro dřevěné konstrukce jsou dostupné vruty mnoha různých tvarů a za předpokladu, že jsou splněny minimální požadavky ČSN EN 14592, jsou vruty vhodné pro použití.
Vruty používané pro nosné spoje musí mít vnější průměr závitu d1 nejméně 2,4 mm a nejvíce 24 mm).
Vnitřní průměr závitu d2 nesmí být menší než 60 % a větší než 90 % vnějšího průměru závitu d1 (tj. 0,6 d1 ≤ d2 ≤ 0,9 d1, viz obrázek 3.3.
Minimální požadavky pro ochranu proti korozi vrutů, používaných v nosných dřevěných konstrukcích, jsou uvedeny v EN 1995-1-1 (tabulka 4.1) v závislosti na podmínkách použití.
Vruty se šestihrannou hlavou se v montovaných domech na bázi dřeva používají např. na připojování stropních panelů ke stěnám, kotvení stěnových panelů/stěn, připojování obkladů venkovních stěn aj.
Vruty musí mít závitovou část na délce lg nejméně 6 d (tj. lg ≥ 6 d, viz obrázek 3.6).
Pokrok moderních dřevěných konstrukcí je třeba připsat v nemalé míře pokroku v technice spojování. V poslední době jsou to zejména samovrtné vruty, které umožňují efektivní spoje dřevěných konstrukcí.
Z různých dodavatelů samovrtných vrutů (Air Hammer s.r.o, Metalvis s.r.o., Zlín, HPM TEC Hustopeče aj.) zde upozorňujeme na SFS intec s.r.o, který vedle dodávání různých typů samovrtných vrutů do dřeva ve švýcarské licenci, poskytuje také efektivní podklady pro navrhování a posuzování spojů (viz http://www.sfsintec.cz, v sekci eServis jsou zde ke stažení datové listy spojovacích prostředků s příklady). Některé typy umožňují současné provrtání dřeva a ocelového plechu do tloušťky 10 mm. Připravuje rovněž software pro navrhování samovrtných vrutů podle Eurokódu 5 (ČSN EN 1995-1-1).
U samovrtných vrutů osazovaných bez předvrtání otvorů musí být délka závitu omezena na tloušťku prvku, do kterého se vrut připojuje, aby nedocházelo ke spáře mezi spojovanými prvky.
3.2 Speciální hmoždíky a styčníkové desky
Požadavky na speciální hmoždíky a styčníkové desky používané v dřevěných konstrukcích jsou stanoveny v ČSN EN 14545. V normě jsou zahrnuty speciální hmoždíky (prstencové, talířové a ozubené), dále kovové styčníkové desky s prolisovanými trny a kovové hřebíkové desky (s otvory pro hřebíky nebo vruty). V konstrukcích domů se také používají vnitřní ocelové plechy v kombinaci s kolíkovými spojovacími prostředky.
Rozměry a materiály speciálních hmoždíků jsou definovány v ČSN EN 912.
V ohledu styčníkových desek s prolisovanými trny lze odkázat např. na katalog BOVA, spol. s r.o., Březnice [6] nebo na podklady MiTek Industries, spol. s r.o., Brno-Slatina. Údaje o hřebíkových deskách jsou např. v katalogu BOVA, spol.s r.o., Březnice [6], v katalogu BMF-SIMPSON® Stavební systém pro spojování dřeva (air hamer s.r.o., Odolena Voda [7]) nebo na podklady MiTek Industries, spol. s r.o. Brno [8].
3.3 Tvarové součásti z ocelového plechu
Pro spoje a přípoje prvků dřevěných konstrukcí je dostupná řada tvarových a jiných ocelových součástí (např. třmenů, úhelníků, kotevních prvků apod.). Pro bližší informaci lze odkázat např. na katalog BOVA, spol.s r.o., Březnice [6], katalog BMF-SIMPSON® Stavební systém pro spojování dřeva (air hamer s.r.o., Odolena Voda [7]) nebo na podklady MiTek Industries, spol. s r.o. Brno [8].
Příklady použití samovrtných vrutů
a
b
c
d
e
Obrázek 3.7 Příklady použití samovrtných vrutů sfs.intec
a: připojení vaznice k hlavnímu nosníku, b: zesílení nosníku se zářezem, c: připojení průvlaku, k hlavnímu nosníku, d: spojení sdružených vaznic, e: spojení složeného nosníku
4 Závěr
Vedle uvedených základních typů mechanických spojovacích prostředků se používají například ocelové zavětrovací pásy, vlepované ocelové tyče, speciální ocelové kotevní prvky, spojovací profily například pro dřevo-betonové stropy a také moderní přesné tesařské spoje.
Další příspěvek je zaměřen na zásady navrhování na účinky zatížení.
Citované prameny
- [5] Dřevěné konstrukce podle Eurokódu 5 – STEP 1 – Navrhování a konstrukční materiály. Český překlad evropské učebnice, Bohumil Koželouh, 1999.
- [6] BOVA Katalog kování na dřevěné konstrukce. BOVA spol. s r.o., Březnice
- [7] BMF-SIMPSON Stavební systém pro spojování dřeva 2002. Česká verze air hamer s.r.o., Odolena Voda
- [8] MiTek Industries spol. s r.o. Brno Slatina
An overview of the development and standard types of the prefabricated wooden houses, their basic structural materials, basic mechanical timber joints, design practice for loads effects and requirements for structural elements is presented in the five-part series. In the third part basic mechanical timber joints are dealt with.
