Praxe při návrhu trámečkových stropních konstrukcí
V praxi se setkáváme s případy, kdy u vícepodlažních budov z cihelného systému nejsou nosné stěny umístěny v dispozici nad sebou a projektant (statik) musí umět vyřešit také tuto situaci. Způsob řešení, jaký byl navržený v níže uvedených případech dvoupodlažních řadových rodinných domů, je možné použít v obdobných případech, se kterými se projektanti mohou ve své praxi setkat.
Úvod
Pro hrubou stavbu řadových rodinných domů a bytových domů se velmi často používá komplexní cihelný systém HELUZ – zdivo a stropní konstrukce z nosníků a vložek HELUZ MIAKO.
Z hlediska ideálního přenesení svislých sil a zatížení do základů je nezbytné, aby nosné konstrukce horních podlaží přímo navazovaly na nosné konstrukce dolního podloží. Co víc si statik může přát? Ale v praxi tomu tak často z nejrůznějších důvodů není. Ne vždy projektant stavební části už při vymýšlení dispozice bere ohled také na ideální statické působení jednotlivých konstrukcí.
Pokud je od začátku řešení dispozice konzultováno s jednotlivými profesemi, je možné vytvořit poměrně elegantní řešení pro všechny, včetně jednoduchého provedení na stavbě.
Obr. 1
Taková byla i spolupráce mezi firmou HELUZ a projekční kanceláří Ing. Arch. Maška u řadových rodinných domů v Praze-Letňanech (obr. 1).
V první etapě výstavby byly použity dva základní typy domů – Smrk a Borovice. U obou typů dvoupatrových domů však nosné stěny nejsou v dispozici umístěny nad sebou. V případě železobetonové monolitické stropní desky to nebývá až tak velký problém, lze navrhnout oboustranně pnutou stropní desku, která umožní výztuž v desce optimalizovat podle toho, kde působí zatížení a kde je možné desku podepřít. Relativní nevýhoda tohoto řešení je nutnost celoplošného bednění a složitější ukládání výztuže na stavbě.
Obvyklé způsoby řešení průvlaků v trámečkových stropech
U jednostranně pnutých stropních konstrukcí – jako jsou skládané trámečkové stropy – ať už je to systém Heluz, Porotherm nebo Ytong apod. se jako nejjednodušší řešení těchto situací nabízí navrhnout viditelné průvlaky pod stropní konstrukcí. Pokud jsou tyto průvlaky spřažené se stropní konstrukcí, pak pro jejich viditelnou část pod úrovní stropu mnohdy postačí výška 60 až 100 mm. Ne vždy je však řešení s viditelnými průvlaky možné s ohledem na dispoziční nebo provozní požadavky, někdy také s ohledem na přání investora (občas ovšem přání poněkud nadbytečné).
Často se pak řeší tzv. skryté průvlaky ve stropní konstrukci vkládáním ocelových válcovaných profilů mezi stropní nosníky, což s sebou s ohledem na rozdílné materiálové a fyzikální vlastnosti (ocel versus beton a keramika) nese vždy riziko propsání spár mezi jednotlivými materiály. Proto firma HELUZ u všech skrytých ocelových průvlaků doporučuje spáru na rozhraní mezi ocelovým profilem a keramickou částí přiznat – a to tak, že po provedení omítky na rozhraní materiálů, je vhodné tuto omítku proškrábnout (opatrně proříznout) ve tvaru písmene V a tuto spáru pak vyplnit trvale plastickým tmelem – např. Siga Pro Štuk (Siga Pro Bufill) popř. alespoň akrylátovým štukovým tmelem Soudal apod., které jsou přetíratelné malbou, nesmršťují se a jsou brousitelné. Takže pokud se trhlina časem objeví, bude téměř „neviditelná“ (proběhne v již vytvořené spáře) – viz vzorový detail z Technické příručky HELUZ pro projektanty (obr. 2).
Obr. 2
Lze také na rozhraní oceli a betonu do omítky vložit sklotextilní armovací tkaninu a tak omítku vyztužit, ale pokud současně nejsou provedena nějaká další opatření pro zajištění lepšího spolupůsobení mezi betonem a ocelí, časem bude na rozhraní materiálů působit relativně velké vnitřní napětí z důsledků reologických změn zejména betonu a rozdílných modulů pružnosti použitých materiálů, které se projeví při změně zatížení, že toto napětí pouze vyztužená omítka s největší pravděpodobností nepřenese a vznikne „klikatá“ nevzhledná trhlina.
Někdy je také možné navrhnout pod stěnou vyššího patra (pokud v ní nejsou umístěny dveře) skrytý průvlak se zarovnanou spodní hranou stropu a s vyčnívajícím žebrem (horní hranou průvlaku) nad úrovní stropu. V případě řadových rodinných domů v Praze-Letňanech však ani jedno z výše popsaných řešeních nebylo možné použít.
Skryté průvlaky ve směru stropních nosníků – navržené řešení u domů typu Smrk
Obr. 3
U rodinných domů typu Smrk vznikl požadavek na vynesení nosného zdiva 2. NP ve stropu nad garáží na rozpon 3,075 m, neboť v 2. NP se změnila orientace ukládání stropních nosníků, což bylo způsobeno tím, že nosné stěny nebyly v dispozici umístěny nad sebou. Strop nad 1. NP byl navržen ze systému HELUZ MIAKO v tloušťce 250 mm (190 mm výška stropních vložek MIAKO + 60 mm betonová nadbetonávka). Spádové vrstvy střechy (stropu nad 2. NP) byly navrženy z lehčeného betonu a tak liniové zatížení na skrytý průvlak ve stropu nad 1. NP bylo v hodnotě gLk = 34,7 kN/m (stálé zatížení) a qLk = 3,5 kN/m (užitné zatížení). V garáži byly stropní nosníky navrženy v rozteči 625 mm, pod nosným zdivem 2. NP pak byl navržen průvlak ze 4 stropních nosníků vedle sebe (počet čtyř stropních nosníků vyplynul z osových roztečí). Stropních nosníky délky 3500 mm se vyrábí s výztuží při spodním povrchu 2 Ø10. Takto by vznikl skrytý průvlak šířky 640 mm, výšky 250 mm s výztuží při spodním povrchu 4 × 2 = 8 Ø10 (plocha výztuže 628 mm2). Při posouzení na mezní stav únosnosti (pro obálku extrémních zatěžovacích případů), ale byla překročena únosnost tohoto průvlaku o cca 35 %, tudíž by takto navržený průvlak nevyhověl.
Pokud by se přidala výztuž do nadbetonávky nad stropní nosníky, pak by měly pruty betonářské výztuže min. krytí 80 mm od spodního povrchu a výztuž by nebyla ekonomicky využitá. Proto bylo zvoleno takové řešení, že prostřední 2 stropní nosníky byly nahrazeny nosníky, které vznikly rozpůlením nosníku dvojnásobné délky. V delších nosníkách je totiž větší výztuž, konkrétně pro délku nosníku 6750 mm to je 2 Ø12+střední příložka po celé délce 1 Ø16. Tak bylo možno pro statický výpočet uvažovat v průvlaku celkem spodní výztuž 4 Ø10 + 4 Ø12 + 2 Ø16, což představuje plochu výztuže 1168 mm2. Procento využití průřezu pak kleslo při posouzení na mezní stav únosnosti na 80 %. Při posouzení na mezní stav použitelnosti (omezení průhybu) měl teoreticky vypočítaný průhyb hodnotu 11,5 mm, přičemž kritérium normy na maximální přípustný průhyb pro běžné požadavky je 12,8 mm, takže průvlak vyhověl. Stropní nosníky délky 6500 mm a více už mají výšku 230 mm a k tomu bylo třeba přihlédnout i ve výkresu nadbetonávky, neboť celková výška stropu byla 250 mm (obr. 3).
Nad horním prutem vyčnívající výztuže ze stropního nosníku zbývá pouhých 20 mm betonu, a pokud by se na tyto nosníky uložila síť obvyklým způsobem, pravděpodobně by v těchto místech nebylo zajištěno min. krytí výztuže betonem. Proto byla v těchto místech síť nadbetonávky dotažena pouze ke stropním nosníkům (nikoliv přes ně) a stykování sítí bylo zajištěno třmeny (skobami) z betonářské oceli Ø6 à 150 mm, které zároveň zajistily zapojení všech čtyř stropních nosníků vedle sebe do jednoho průřezu.
Skryté průvlaky kolmo na směr stropních nosníků – navržené řešení u domů typu Borovice
Obr. 4
U rodinných domů typu Borovice v 1. a 2. NP zůstala stejná orientace stropních nosníků. U obou podlaží z hlediska konstrukčního řešení šlo o příčný systém se dvěma (lokálně třemi) poli. V 1. NP byla světlost 3,05 + 5,65 m na části půdorysu pak 3,05 + 3,2 + 2,25 m, v 2. NP pak 4,2 + 4,5 m, takže střední nosná stěna 2. NP byla oproti stěně 1. NP o 1,15 m posunuta. Strop nad 2. NP, který tvoří zároveň plochou nepochozí střechu, byl navržen tloušťky 230 mm – tj. s MIAKO vložkami výšky 190 mm s 40 mm nadbetonávkou, tato stropní konstrukce je s ohledem na vlastní tíhu nejlehčí strop MIAKO (go = 2,97 kN/m2) a tak následně nejméně zatěžuje strop nad 1. NP. Ve stropu nad 1. NP bylo opět navrženo několik skrytých průvlaků vytvořených sdružením několika stropních nosníků, jejichž počet nakonec vycházel spíše z konstrukčních než ze statických důvodů. Celá sestava stropních nosníků byla pak napříč ztužena jedním konstrukčním ztužujícím žebrem (navazujícím na střední nosnou stěnu délky 2,7 m) a jedním průvlakem, který byl částečně vetknut do navazujícího ztužujícího věnce (obr. 4 + 5).
Celkově ze statického hlediska tak působí tato sestava jako rošt, byť složený z prvků rozdílné tuhosti, čímž se podstatně zmenšují průhyby stropní konstrukce. První statický výpočet nebral v úvahu chování konstrukce jako roštu a při posouzení na mezní stav použitelnosti (omezení průhybu) dosáhl teoreticky vypočítaný průhyb hodnoty 32 mm, takže by mělo být správně na stavbě provedeno montážní nadvýšení stropních nosníků min. 10 mm. To není sice teoreticky žádný problém, ale jak provést reálně na stavbě nadvýšení stropních nosníků a zároveň zabezpečit, aby stropní nosníky zůstaly pevně uloženy na nosném zdivu, když jeden stropní nosník je podepřený pouze na dvou svých koncích, ale sousední nosník je ještě podepřený cca uprostřed své délky? Přiznejme si, že to těžko. Nejen z tohoto důvodů byl proveden ještě druhý statický výpočet, kde již bylo uvažováno s roštovým působením navržené stropní konstrukce a v tomto případě klesl teoreticky vypočítaný průhyb na hodnotu cca 12 mm.
Obr. 5
Obr. 6
Závěr
Použití keramických stropů HELUZ MIAKO u rodinných a bytových domů je velmi výhodné, kvůli jejich vysoké variabilnosti, dobré únosnosti a systémovému řešení HELUZ pro hrubou stavbu. Při návrhu nejlepšího řešení detailů stropu však vždy záleží na spolupráci s projekční kanceláří, která byla v případě výstavby řadových rodinných domů v Praze-Letňanech velmi dobrá.
O autorce: Ing. Zuzana Hejlová se přes 25 let pohybuje v oboru navrhování betonových konstrukcí. Posledních 6 let pracuje jako produktový technik – statik ve společnosti HELUZ cihlářský průmysl.
