Montované domy na bázi dřeva (část 5): Požadavky na konstrukční prvky

Nejčastější systém montovaných domů na bázi dřeva s nosnou kostrou z řeziva a nosnými nebo výztužnými plášti z deskových materiálů (zpravidla na bázi dřeva, ale i nedřevěných, např. sádrovláknitých nebo sádrokartonových desek) se podle způsobu konstrukce a provádění buď vyrábí z jednotlivých přířezů řeziva a deskových materiálů v zásadě na staveništi (tzv. severoamerický systém s anglickým názvem Timber frame houses, v německé literatuře označovaný jako Holzrahmenbau), nebo domy pozůstávají z prefabrikovaných stěnových případně i stropních panelů (tento systém se používá zejména v Německu/střední Evropě s německým názvem Holztafelbau a anglickým ekvivalentem Wood panel systém).

První tzv. severoamerický systém je někdy také označován „2×4“ (podle původního průřezu základních konstrukčních prvků řeziva v palcích). Je nutno zdůraznit, že český termín „rámové domy“ (podobně jako ekvivalentní anglický nebo německý termín) v žádném případě nevyjadřuje rámové působení konstrukce domu ze statického hlediska. Při vysvětlení tohoto názvu lze vycházet z představy, že nosná kostra jednotlivých stěn má zpravidla tvar obdélníkového rámu, tvořeného spodním a horním dřevěným prahem a svislými sloupky (viz obr. 5.1).

Lze poznamenat, že mezi oběma systémy není významný rozdíl z konstrukčního, statického ani stavebně fyzikálního hlediska. Zásadní rozdíl spočívá ve stupni industrializace výroby, přepravy a montáže a v praxi ovšem někdy dochází ke kombinaci obou systémů (například výroba jednostranně oplášťovaných stěn v závodě a jejich kompletace na staveništi). Z hlediska navrhování ani terminologie není proto namístě uvedené dva systémy (domy na bázi dřeva montované z přířezů nebo z panelů) stavět do protikladu; český termín „rámové domy“ je v příspěvku používán pouze pro zachování souladu s anglickým názvem.

POZNÁMKA V zemích bohatých na dřevo (Kanada, skandinávské země) jsou rozšířeny moderní dřevěné srubové domy z kulatiny, hranolů nebo fošen. Pokrok v technologii a opracování dřeva umožňuje eliminování řady nevýhod klasických srubových staveb (netěsnost spár apod.). Domy jsou vhodné zejména do přírodního prostředí.

Dále uvedené příklady se vztahují na dřevěné „rámové“ domy s dřevěnými žebry a plášti z desek na bázi dřeva, připojenými mechanickými spojovacími prostředky (sponkami nebo hřebíky).

Obrázek 5.2 Schéma vnější stěny dřevěného rámového domu s cihelnou přizdívkou

Obrázek 5.3 Skladba stropu dřevěného „rámového“ domu (podle STEP E10 [14])

Obrázek 5.4 Stěnový výztužný panel (podle STEP E10 [14])
(a) plášť z deskového materiálu; (b) rozteč hřebíků podél okrajů desek; (c) rozteč hřebíků uvnitř desky

Obrázek 5.5 Skladba stropního panelu (podle STEP B10 [14])
(a) žebra; (b) příčná žebra popř. příložky; (c) horní a dolní plášť; (d) panel

Legenda
1 obložení
2 udržovací zóna
3 parozábrana
4 minerální vlákna
5 bednění
6 odvětrávací membrána
7 dutina
8 obezdívka

 

Obrázek 5.6 Příklad vnější stěny dřevěného rámového domu s cihelnou přizdívkou [15]

Požadavky na prefabrikované nosné stěnové, stropní a střešní prvky dřevěných konstrukcí jsou stanoveny v připravované evropské normě prEN 14732 [16], pro

• mechanickou odolnost a tuhost prvků,
• pevnost lepených spojů nebo mechanických spojů,
• tepelně izolační vlastnosti,
• propustnost vodní páry a odolnost proti vlhkosti,
• požární vlastnosti,
• uvolňování nebezpečných látek a trvanlivost.

Příklady skladby průřezu typických konstrukčních prvků montovaných domů na bázi dřeva podle prEN 14732 jsou na obrázku 5.7.

Legenda
1 deskový materiál
2 rámový prvek, například konstrukční dřevo, lepené lamelové dřevo nebo výrobek na bázi dřeva
3 lepený spoj
4 izolace
5 spojovací prostředek (například hřebík, sponka nebo vrut)
6 vnější nenosné obložení
7 vrstva s difusním odporem
8 pružná vrstva pro izolaci proti vodě

 

Obr. 5.7 Příklady skladby typických konstrukčních prvků (podle [16])

Technické předpisy a požadavky pro nosné desky na bázi dřeva pro použití v podlahách, stěnách a střechách jsou předmětem ČSN EN 12871 [17] (české vydání normy je v angličtině).

Pro stanovení vlastností celých konstrukcí s použitím desek na bázi dřeva na nosné účely existují dva doplňující se postupy:

1) navrhování konstrukce výpočtem podle ČSN EN 1995-1-1 při použití charakteristických hodnot podle ČSN EN 12369 (všechny části) [18] nebo odvozených ze zkoušek na základě ČSN EN 1058 [19] a ČSN EN 789 [20]. Tento postup lze použít pro jakoukoli konstrukci, tyto normy však neobsahují posouzení pro soustředěná zatížení nebo rázová zatížení; použití nenormalizovaných postupů výpočtu pro tyto vlastnosti nemusí vést k optimálnímu návrhu.

2) navrhování konstrukce na základě prototypových zkoušek pro splnění požadavků pro rázové a soustředěné zatížení. Tento postup přináší optimalizovaný návrh, protože výsledky ze zkoušek platí pouze pro specifický návrh.

ČSN EN 12871 [17] se vztahuje speciálně k druhému postupu, tj. navrhování na základě prototypových zkoušek a obsahuje ustanovení a požadavky pro nosné bednění podlah, střech nebo stěn s použitím desek na bázi dřeva.

Návod k použití nosných desek na bázi dřeva na podlahy, stěny a střechy je předmětem ČSN P CEN/TS 12872 [21] (české vydání normy je v angličtině).

V normě jsou stanoveny požadavky pro:

• přepravu a dodávání desek;
• manipulaci;
• ukládání a skladování desek;
• obsah vlhkosti, klimatizování a účinky vlhkosti;
• řezání a opracování desek;
• upevňování desek;
• podlahy – výběr desek a instalace;
• stěny – výběr desek a instalace;
• střechy – výběr desek a instalace;

V tabulce 5.1 jsou uvedeny směrné hodnoty rozměrových změn ve směru délky, šířky a tloušťky desky při změně vlhkosti desky o 1 %. Pro specifické výrobky jsou možné odchylky a v případě potřeby se doporučuje konzultace u výrobce.

Pro použití překližovaných desek na fasády viz informační podklady (v češtině) Finnforest CZ, Tlumačov.

Pro sádrovláknité desky FERMACELL lze podle schválení Německého institutu pro stavební techniku Z-9.1-434 uvažovat rozměrovou změnu v rovině desky při změně relativní vlhkosti o 30 % hodnotou 0,025 %.

Pro posouzení tepelného odporu konstrukčních prvků výpočtem podle ISO 6946:1996 lze uvažovat součinitel tepelné vodivosti hodnotou λ = 0,32 W/(m‧K).

Pro posouzení možného výskytu kondenzace výpočtem podle DIN 4108-3:2001 lze uvažovat součinitel odporu proti difusi vodní páry hodnotou µ = 13.

Požadavky na stěny montovaných domů na bázi dřeva s plášti ze sádrovláknitých desek FERMACELL jsou stanoveny v schválení Z-9.1-187 vydaném Německým Institutem pro stavební techniku (kontakt pro Fermacell: jaroslav.benak@xella.com).

Požadavky na stěny montovaných domů na bázi dřeva s pláštěm z konstrukčních desek FERMACELL HD tloušťky 15 mm jsou stanoveny v schválení Z-9.1-510 vydaném Německým Institutem pro stavební techniku. Konstrukční desky FERMACELL HD jsou nehořlavým materiálem (třída A1 podle DIN 4102-4).

Obrázek 5.8 Osmipodlažní obytná budova z panelů na bázi dřeva se sádrovláknitými deskami Fermacell, Bad Aibling, 2011 [22]

Obrázek 5.9 Šestipodlažní pečovatelský ústav dřevěné konstrukce [23]

Obr. 5.10 Zimní zahrada dřevěné konstrukce. PROHOLZ-Holzinformation Österreich

Obr. 5.11 Interiér dřevěné skeletové budovy školy [2 = Dřevostavby, J. Kolb]

Citované prameny

• [14] Dřevěné konstrukce podle Eurokódu 5 – STEP 1 – Navrhování a konstrukční materiály. Český překlad evropské učebnice, Bohumil Koželouh, 1999
• [15] CONCEPT IN WOOD Dec/Jan 87/88
• [16] ČSN prEN 14732 (49 1717) Dřevěné konstrukce – Prefabrikované stěnové, stropní a střešní prvky – Požadavky
• [17] ČSN EN 12871 (73 1719) Desky na bázi dřeva – Stanovení výkonnostních charakteristik pro nosné desky pro použití v podlahách, střechách a stěnách
• [18] ČSN EN 12369 (73 1717) Desky na bázi dřeva – Charakteristické hodnoty pro navrhování dřevěných konstrukcí (všechny části)
• [19] ČSN EN 1058 (73 1715) Desky na bázi dřeva – Stanovení charakteristických 5% kvantilů a charakteristických průměrů
• [20] ČSN EN 789 (73 1780) Dřevěné konstrukce – Zkušební metody – Stanovení mechanických vlastností desek na bázi dřeva
• [21] ČSN P CEN/TS 12872 (49 2605) Desky na bázi dřeva – Návod k použití nosných desek na podlahy, stěny a střechy
• [22] http://www.fermacell.de/de/content/holzrahmenbau
• [23] Sechsgeschossiges Pflegeheim in Holzbauweise. Bauen mit Holz 2005/1