Aplikace cementovláknitých desek v konstrukcích schodišť v moderních dřevostavbách

1. Úvod

Obr. 1 Dřevěné schodiště

Mezi nejčastěji materiálové řešení konstrukce schodiště v současných moderních stavbách patří železobeton, ocel a dřevo. Železobetonové schodiště přináší těžkou konstrukci, náročnou na realizaci, potřebu technologických přestávek, ošetřování konstrukce, ale na druhé straně má vysokou únosnost a vysokou požární odolnost. Ocelová schodiště přinášejí subtilní a lehké konstrukce, ale omezenou požární odolnost. Dřevěná schodiště přinášejí lehkou konstrukci, snadnou montáž, jednoduché opracování prvků schodiště, omezené dimenze schodiště, omezenou požární odolnost. Možná je i kombinace jednotlivých materiálů.

Obr. 2 Ocelové schodnicové schodiště

Uvedené nedostatky odstraňuje schodišťová systémová stavebnice pozůstávající ze schodišťových komponentů vyrobených z vláknocementových desek, která je dodávaná včetně všech spojovacích prvků. Jedná se o systém suché výstavby s jednotlivými schodišťovými komponenty spojovanými tuhými nerozebíratelnými spoji. Základem této technologie jsou vláknocementové desky, které splňují podmínky reakce na oheň A1 a krom snadné a efektivní montáže tak dlouhodobě ochrání stavbu před šířením požáru. Tato konstrukce tak zásadním způsobem přispívá k bezpečnosti stavby. Desky jsou dlouhodobě pevné a odolné, jsou proto vhodné pro vytvoření i silně namáhaného schodiště. Výrazným a zásadním benefitem je snadná a rychlá montáž, za sucha, bez potřeby technologických prostojů, schodiště je po chůzí ihned po montáži. Systém je vhodný jak pro novostavby, tak i pro rekonstrukce. Systémová stavebnice může mít typizované parametry s možností přizpůsobení výroby dle projektu, systém je proto vhodný pro výrobu každého schodiště na míru. Výhodou je teda variabilita řešení a taky ideální rovinnost podkladu pro použití veškerých nášlapných systémů.

2. Stávající využití cementovláknitých desek

Oblast využití cementovláknitých desek je široká. Díky svým vlastnostem, vyšší objemové hmotnosti, požární odolnosti a pevnosti, jsou desky vhodné pro mechanicky namáhané konstrukce, pro místa se zvýšeným požadavkem na odolnost proti proražení, se zvýšenými požadavky na požární odolnost a všude tam kde dochází k vysokému namáhaní desek vlhkostí nebo povětrnostními vlivy. Dále jsou desky vhodné všude tam kde je potřeba zajistit vyšší vzduchovou neprůzvučnost konstrukcí. Desky je možné užívat pro realizaci stěnových konstrukcí (příčky, stěny dřevostaveb, …), konstrukce podlah jako roznášecí vrstvu podlahy, konstrukce podhledu, fasádní obklady, aplikací při sanacích staveb, ale také i pro ztracené bednění mostů z prefabrikovaných nosníků nebo pro vytvoření tras kabelových lávek v elektroprůmyslu. Díky své houževnatosti a vysoké mechanické odolnosti se cementovláknitý materiál ukazuje jako velmi vhodný pro rozšíření aplikovatelnost cemenetovláknitých desek i do dalších oblastí, jako je uvedená konstrukce schodiště nebo podestové nosníky.

Obr. 3 Využití cementovláknitých desek pro aplikaci fasádních desek

Obr. 4 Využití cementovláknitých desek pro ztraceného bednění mostů

3. Schodiště z cementovláknitých desek

U konstrukci standardního dvouramenného schodiště v rodinných domech s 18 stupni a překonávanou konstrukční výškou cca 3000 mm se hmotnost železobetonového schodiště pohybuje kolem 2,5 tuny. U schodiště z cementovláknitých desek je tato hmotnost na úrovni 1,0 tuny. Z toho vyplývá cca 60% úspora hmotnosti schodiště, 70% úspora materiálu (bednění, betonářská ocel, beton) pro samotné schodiště a na konstrukci základů, jelikož díky poměrně nízké hmotnosti schodiště z cementovláknitých desek není potřeba budovat žádnou základovou konstrukci. Schodnice nástupního ramene se kotví přímo do pokladního betonu, z toho vyplývá zjednodušení realizace schodiště – jedná se o prefabrikovanou montáž, v rámci, které nejsou prováděny žádné mokré procesy, nejsou zapotřebí technologické přestávky, ani ošetřování budované konstrukce. V neposlední řadě se zde jedná o výraznou úsporu při dopravě schodiště na stavbu, která plyne z průměrně 40% hmotnosti konstrukce nejběžnějšího řešení schodiště ze železobetonu.

Aplikace řešení

Obr. 5 Konstrukce schodiště z cementovláknitých desek

Tuto konstrukci schodiště je možné využít především v oblasti občanské výstavby, kde může nahradit stávající konstrukce železobetonové. Navrhované konstrukční řešení je možné využít v konstrukcích vícepodlažních dřevostaveb, a také tam, kde budou kladeny požadavky na požární odolnost konstrukcí z důvodu požárně chráněných únikových cest, tzn. nebude možné provést konstrukci ze dřeva či oceli, anebo z důvodu zabránění přenosu akustického hluku do okolních chráněných prostor.

Popis konstrukce

Obr. 6 Komponenty dvouramenného schodiště z cementovláknitých desek

Tvar a rozměry schodiště a schodišťových stupňů jsou provedeny dle platných požadavků normy ČSN 73 4130 Schodiště a šikmé rampy – Základní požadavky. Únosnost konstrukce je stanovená dle požadavku normy ČSN EN 1991-1-1 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí. Konstrukce schodiště je navržena na zatížení 3,5 kN/m². Konstrukční systém schodiště z cementovláknitých desek vychází ze základního dvouramenného schodiště s podestou, na základě kterého byly postupně vyvinuté další varianty schodišť – polotočité schodiště, zalomené schodiště a jednoramenné schodiště s přímými nebo kosými stupni. Schodišťové rameno se skládá ze schodnic, stupnic a podstupnic. Schodnice se skládají ze dvou desek tl. 20 mm, vzájemně slepených a sešroubovaných. Stupnice jsou provedeny z desek tl. 20 mm a podstupnice z desek tl. 10 mm. Jednotlivé elementy se vzájemně slepují polyuretanovým lepidlem a mechanicky spojují pomocí šroubů a závitových tyčí s maticemi a podložkami. Schodnicové prvky se upevňují ocelovými úhelníky, do podesty nebo jiné podkladní konstrukce. Podesta pozůstává z podestových nosníků, jejich rozpěr a podestové desky.

Tab. 1 Komponenty dvouramenného schodiště z cementovláknitých desek

Podestová konstrukce se skládá z nosníků, které se skládají ze tří vrstev cementovláknitých desek tl. 20 mm vzájemně slepeny. Podestové nosníky se na základě možností schodišťového prostoru osazují po stranách do ocelových Bova patek kotvených do zdí, na nosnou podezdívku nebo v případě potřeby v kombinaci obou možností. Nosníky jsou vzájemně rozepřeny ztužujícím prvkem, tvořeným deskou tl. 20 mm. Na takto připravenou konstrukci je následně nalepená podestová deska.

Dostupné cementovláknité desky, ze kterých je konstrukce schodišť provedena umožňují realizaci schodiště s diagonální délkou schodišťového ramene do 3 m a šířkou ramen a podesty od 0,9 m až 1,2 m. Mechanické vlastnosti cementovláknitých desek, které se používají pro realizaci konstrukce schodiště, jsou uvedeny v tabulce 2.

Obr. 7 Upevnění schodnic a pohled na podestu zespodu

Obr. 8 Ukotvení ocelové Bova patky s osazeným nosníkem z cementovláknitých desek

Obr. 9 Konstrukce schodiště z cementovláknitých desek

Obr. 10 Zpracování komponentů schodiště

Zpracování jednotlivých komponentů

Jednotlivé schodišťové komponenty jsou dodávané v dimenzích přesně podle potřeby stavby. V případě potřeby je možné jednotlivé komponenty řezat ruční kotoučovou pilou s diamantovým kotoučem určeným pro řezání cementovláknitého materiálu. Použití diamantového kotouče zabezpečí dosažení přesně lícovaných řezů s ostrými hranami. U kotoučových pil by mělo být zajištěno odsávání. Množství prachu omezíte použitím pilových kotoučů s malým počtem zubů a snížením počtu otáček. Na oblá a jinak tvarovaná místa použijte děrovku nebo vrták.

4. Závěr

Článek představuje další možnosti využití cementovláknitých desek jako konstrukci segmentových schodnicových schodišť. Rozšiřuje se tak materiálové a konstrukční řešení schodišťových systémů, které se dnes používají. Obecně navržená konstrukce spojuje výhody betonových schodišť, jako je vysoká mechanická odolnost, a požární odolnost, s výhodami dřevěných schodišť jako je snadná aplikovatelnost, montáž, rychlost a opracovatelnost materiálů. Spojením těchto vlastností se otevírá možnost využití těchto konstrukcí především u dřevostaveb v občanské výstavbě – v rodinných a bytových domech, kde velmi často požárně bezpečnostní řešení velmi výrazně vstupuje do konstrukčního řešení stavby. Realizace cementovláknitého schodiště, které je dokumentována na obr. 5 až 8 trvalo necelých 16 hodin, a bylo možné ho okamžitě používat.

Tyto konstrukce je ovšem nutné podrobit dalšímu zkoumání v oblastech optimalizace tvaru konstrukce, kotvení zábradlí, optimalizace dimenzí jednotlivých prvků atp.

Poděkování

Článek byl vytvořen v rámci projektu FAST-J-18-5634 Studium využití organických desek v konstrukcích podlah v konstrukcích dřevostaveb a v rámci řešení projektu č. LO1408 „AdMaS UP – Pokročilé stavební materiály, konstrukce a technologie“ podporovaného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy v rámci účelové podpory programu „Národní program udržitelnosti I“.

Použité zdroje

Foto: CEMVIN

1. ČSN 73 4130 Schodiště a šikmé rampy – Základní požadavky
2. ČSN EN 1991-1-1 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí
3. ČSN 73 4301 Obytné budovy
4. ČSN 73 0810 Požární bezpečnost staveb – Společná ustanovení
5. ČSN 73 0802 Požární bezpečnost staveb – Nevýrobní objekty
6. Sbírka zákonů č. 268/2009 O technických požadavcích na stavby
7. HYKŠ, Pavol a Mária GIECIOVÁ. Schodiště, rampy, žebříky. Praha: Grada, 2008. Stavitel. ISBN 9788024726885
8. EICHLER, Břetislav. Betonová schodiště: [konstrukce, návrh, příklady realizací]. Brno: ERA, 2006. Technická knihovna (ERA). ISBN 978-80-7366-040-6.
9. PĚNČÍK, J.; LAVICKÝ, M., Statické chování dřevěného třmenového schodiště, příspěvek na konferenci Současné dřevostavby a nové materiály na bázi dřeva, ISBN 978-80-7375-213-2, Brno, Česká republika, 2008
10. PĚNČÍK, J.; LAVICKÝ, M.; SCHMID, P., Studijní experimentální zkoušky dřevěného třmenového schodiště, příspěvek na konferenci Experiment 2007, ISBN 978-80-7204-543-3, Brno, Česká republika, 2007
11. REMEŠ, J.; UTÍKALOVÁ, I.; KACÁLEK, P.; KALOUSEK, L.; PETŘÍČEK, T., Stavební příručka 2., aktualizované vydání, ISBN 978-80-247-5142-9, Brno, Česká republika, 2014