Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

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

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). V pátém díle jsou shrnuty 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 5.2 Schéma vnější stěny dřevěného rámového domu s cihelnou přizdívkou
Obrázek 5.3 Skladba stropu dřevěného „rámového“ domu (podle STEP E10 [14])
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 5.4 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

Obrázek 5.5 Skladba stropního panelu (podle STEP B10 [14])
(a) žebra; (b) příčná žebra popř. příložky; (c) horní a dolní plášť; (d) panel
Obrázek 5.6 Příklad vnější stěny dřevěného rámového domu s cihelnou přizdívkou [15]
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.

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

Tabulka 5.1 Rozměrové změny při změně vlhkosti desky o 1 % (podle ČSN P CEN/TS 12872 [21])
Typ deskySpecifikaceZměna rozměru při změně vlhkosti desky o 1 %
Délka %Šířka %Tloušťka %
Třískové deskyČSN EN 312, P4, P60,050,050,7
ČSN EN 312, P5, P70,030,040,5
OSBČSN EN 300, OSB/20,030,040,7
ČSN EN 300, OSB/3, OSB/40,020,030,5
Vláknité deskyČSN EN 622-2 (tvrdé)0,030,030,5
ČSN EN 622-3 (polotvrdé)0,040,040,7
ČSN EN 622-5 (MDF)0,050,050,7
Překližované deskyČSN EN 636 (smrk nebo borovice)0,0150,0150,2
ČSN EN 636 (buk)0,0250,0250,3
Cementotřískové deskyČSN EN 634-20,050,050,04

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 5.8 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]
Obrázek 5.9 Šestipodlažní pečovatelský ústav dřevěné konstrukce [23]
Obr. 5.10 Zimní zahrada dřevěné konstrukce. PROHOLZ-Holzinformation Österreich
Obr. 5.10 Zimní zahrada dřevěné konstrukce. PROHOLZ-Holzinformation Österreich
Obr. 5.11 Interiér dřevěné skeletové budovy školy [2 = Dřevostavby, J. Kolb]
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
 
Komentář recenzenta doc. Ing. Petr Kuklík, CSc.,UCEEB ČVUT Praha, doc. Ing.Bohumil Straka, CSc.,VUT Brno

Publikaci všech pěti částí považuji za přínosnou nejen pro odbornou veřejnost, ale též pro investory a zájemce o stavbu domů ze dřeva a materiálů na bázi dřeva. Publikace bude účelná pro firmy, které se zabývají navrhováním, výrobou a realizací dřevostaveb a bude přínosná i pro studenty stavebních fakult v oblasti využití dřeva a plošných materiálů při navrhování konstrukcí dřevěných domů.
Jednotlivé části publikace na sebe obsahově vhodně navazují. Na první část publikace, týkající se vývoje dřevěných domů a hlavních konstrukčních typů, navazují další části publikace, zaměřené k problematice používaných konstrukčních materiálů a spojovacích prostředků. Důležitou součástí publikace jsou zásady pro navrhování dřevěných domů a požadavky na konstrukční prvky uvedené v závěrečné části.
Publikace je i po formální stránce velmi dobře zpracována. Textová část je přehledná a je logicky uspořádána. Obrázky s vysvětlující legendou jsou výstižné a dobře text doplňují. Publikace obsahuje odkazy na citovanou a použitou literaturu a internetové zdroje.

English Synopsis
Prefabricated wooden houses, Part 5

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. The first part explains the development and standard types of the prefabricated wooden houses.

 
 
Reklama