Historické dřevěné trámové stropy z pohledu stavební akustiky – 1. část
Příspěvek je zaměřen na problematiku dřevěných trámových stropů a podlah zejména z období konce 19. století až 1. poloviny 20. století. V běžné stavební praxi se s těmito konstrukcemi velmi často setkáváme u obytných budov, které jsou, nebo v minulosti byly, předmětem stavebních změn. Při těchto zásazích však často nejsou respektovány základní myšlenky původního technického řešení a dochází k degradaci některých stavebněfyzikálních parametrů. V příspěvku budou popsány zásady, které byly těmto typům konstrukcí věnovány v dobových legislativních a normativních předpisech a dále v odborné literatuře. Na praktickém příkladu bude prezentováno původní historické řešení. Ve vztahu ke stavebním zásahům do historických stropních konstrukcí budou dále popsány současné legislativní a normativní předpisy, ale i vlastní příklady novodobých řešení a jejich omezení.
1. Úvod
![Obr. 1: Příklad obvyklého řešení dřevěného trámového stopu v obytných budovách: A – řešení pro typická podlaží s dřevěnou podlahou z dubových vlýsků kladenou na hrubou tesařskou podlahu z prken na polštářích; A´ – řešení pro půdu s protipožární podlahou z topinkové dlažby, tedy z cihelných dlaždic 15/15/2 cm položených do vápenné malty; podrobnost níže ukazuje dvě varianty provedení těsného záklopu (zdroj: [1])](/docu/clanky/0263/026374o1.jpg)
Obr. 1: Příklad obvyklého řešení dřevěného trámového stopu v obytných budovách:
A – řešení pro typická podlaží s dřevěnou podlahou z dubových vlýsků kladenou na hrubou tesařskou podlahu z prken na polštářích;
A´ – řešení pro půdu s protipožární podlahou z topinkové dlažby, tedy z cihelných dlaždic 15/15/2 cm položených do vápenné malty; podrobnost níže ukazuje dvě varianty provedení těsného záklopu (zdroj: [1])
Tradiční dřevěné trámové stropní konstrukce prodělaly dlouhý historický vývoj, který vyvrcholil v polovině 20. století. Také v dnešní době se tento typ stropů využívá, ale od tradičního pojetí se značně odlišuje, ať už staticky optimalizovanými průřezy a řešením jejich uložení nebo novodobými stavebními materiály, které jsou navrženy pro konkrétní okrajové podmínky. V současnosti se tyto stropy uplatňují nejen u dřevostaveb, ale i u staveb zděných.
Většina obytných budov postavená zejména do 1. poloviny 20. století však byla vybudována s využitím tradiční konstrukce dřevěného trámového stropu, tak je popsáno v dobové literatuře [1], viz Obr. 1.
Dřevěné stropy jsou také typickou součástí staveb z nepálené hlíny. Tyto stropy jsou relativně lehké, což je pro hliněné zdi s nízkou pevností v soustředném tlaku velká výhoda. Hliněné zdi obvykle vyžadují dodatečné vyztužení ve stropní rovině, což dřevěné stropy bezpečně zajišťují. Za povšimnutí také stojí příznivá tuhost dřevěných stropů k hliněné nosné konstrukci, což snižuje riziko vzniku trhlin na kontaktu hlíny s tuhými konstrukcemi (např. stropy a věnce z železobetonu). Hliněné stěny za předpokladu správného užívání objektu na oplátku zajišťují nízkou vlhkost dřevěné konstrukce stropu, což vytváří nepříznivé podmínky pro dřevokazné škůdce (houby, hmyz). Hlína také přednostně absorbuje vodu v případě různých havárií a tím alespoň krátkodobě zamezuje zvýšení vlhkosti dřeva. Je však nutno zmínit, že v případě dlouhodobého působení vody může mokrá hlína naopak degradaci dřeva urychlovat.
Nadále se tedy zaměříme na tradiční typ stropní konstrukce z pohledu běžné stavební praxe, kdy často dochází ke stavebním zásahům do stropů a podlah, při kterých je nutné respektovat řadu závazných požadavků. Ačkoli tento příspěvek pojednává o „běžných“ tradičních trámových stropech, některé přístupy se mohou uplatit také u staveb památkově cenných, avšak samozřejmě s ohledem na požadavky památkové péče.
2. Historické normativní předpisy
Dříve, než bude přistoupeno k vlastnímu rozboru skladby tradičních dřevěných trámových stropů, je vhodné krátce zmínit, jaké předpisy se v 1. polovině 20. století vztahovaly na akustické vlastnosti stropů a podlah.
Prvním normativním předpisem, který se na území ČR zabýval izolacemi proti zvuku, hluku a vibracím byla již v roce 1939 českomoravská norma ČSN 1168 Podmínky pro zednické a přidružené práce pozemních staveb – Část I. Provádění prací zednických a přidružených [2]. V této normě již byly v čl. 275 definovány základní požadavky na účinnost izolace proti zvuku a hluku v obytných a kancelářských budovách, které se vyjadřovaly celkovým tlumením zvuku ve „fonech“. Pro akustickou izolaci již bylo dle čl. 276 požadováno prokázání účinnosti „vysvědčením oprávněné zkušebny“ a pokud by byla izolační vložka zatížena, bylo nutné prokázat i její únosnost, stlačitelnost a účinnost po dlouhé době zatížení.
V ČSN 1168 též byly v čl. 277 definovány základní druhy izolací proti zvuku, hluku a otřesům, tak jak je můžeme rozpoznat i u tehdejších dřevěných trámových stropů a navazujících konstrukcí podlah, a to:
- vzduchové mezery a mezery s volně vloženou nebo zavěšenou izolační vložkou nebo vyplněné násypem izolační hmoty;
- vodorovné vložky ve zdech, pod podlahami, konstrukcemi, základy strojů apod.;
- svislé vložky zazděné ve zdech a příčkách;
- izolační vrstvy na povrchu konstrukcí.
Velmi pozoruhodná jsou zejména konkrétní schémata v čl. 280, která vymezují možné varianty průběhu akustické izolace v konstrukcích, viz Obr. 2. Zde se tedy jedná primárně o průběh kročejové izolace v tzv. plovoucí podlaze, který je zejména dle schématu A) prováděn beze změny až dosud. U ostatních dvou schémat je zajímavý průběh akustické izolace ve zdi, přičemž již ČSN 1168 v čl. 280 uváděla, že tyto vodorovné izolační vložky ve zdech a pod podlahou musí mít náležitou a prokázanou pevnost. V čl. 280 se také výslovně uvádí, že „vodorovné vložky nesmějí býti nikde přerušeny tak, aby části konstrukcí oddělené izolací se někde přímo dotýkaly. Vodorovné vložky pod podlahou se musí vhodně spojiti s vložkami svislými, aby zvuk, hluk a otřesy z podlahy se nemohly šířiti vodorovně do zdí.“ [2]
![Obr. 2a: Různé varianty průběhu akustické izolace dle ČSN 1168 z roku 1939 (zdroj: [2])](/docu/clanky/0263/026374o3.jpg)
![Obr. 2b: Různé varianty průběhu akustické izolace dle ČSN 1168 z roku 1939 (zdroj: [2])](/docu/clanky/0263/026374o5.jpg)
![Obr. 2c: Různé varianty průběhu akustické izolace dle ČSN 1168 z roku 1939 (zdroj: [2])](/docu/clanky/0263/026374o7.jpg)
Obr. 2: Různé varianty průběhu akustické izolace dle ČSN 1168 z roku 1939 (zdroj: [2])
Již ČSN 1168 se v čl. 275 odkazovala na ČSN 1175 Stavební isolace – Část III: Isolace zvukové, která však vyšla až v roce 1944. Tato norma blíže definovala požadavky na akustické řešení konstrukcí a zmiňovala mimo jiné i konkrétnější požadavky na přípustné hodnoty hluku.
3. Akustické izolace tradičních dřevěných trámových stropů
![Obr. 3: Skladba dřevěného trámového stropu s vyznačením minimální tloušťky vrstvy násypu (zdroj: [1])](/docu/clanky/0263/026374o9.jpg)
Obr. 3: Skladba dřevěného trámového stropu s vyznačením minimální tloušťky vrstvy násypu (zdroj: [1])
Ačkoli sledované akustické vlastnosti vykazuje konstrukce jako celek, je třeba si uvědomit, že se jedná o spolupůsobící systém dřevěné stropní trámové konstrukce a vlastní podlahy. U každé z těchto částí navíc zásadním způsobem rozhoduje způsob provedení a uložení. Například spoj záklopu se zdí byl obvykle proti prosypaní násypu, požární ochraně a prostupu zvuku utěsněn maltou.
U tradičních dřevěných trámových stropů významně přispívají ke zlepšení akustických vlastností zejména hmotné násypy na záklopu a pak také tradiční rákosové omítky na podbití.
Vrstva násypu o minimální tloušťce 8 cm byla upravena již historickými stavebními řády, a to primárně jako jedno z protipožárních opatření. Například stavební zákon z roku 1894 [3], v doplnění z roku 1914, v § 69 uvádí, že „k násypům na stropy a pod podlahy budiž vůbec užíváno jen dokonale suchého a čistého materiálu, pokud možná písku říčného“. Opět je zdůrazněno, že minimální tloušťka násypu je dána vzdáleností mezi polštáři dřevěných podlah a pod nimi loženými stropními trámy nebo bedněním záklopu na trámech nebo od spárových latěk, tak jak ostatně znázorňuje i Obr. 3 z [1].
Jak blíže uvádí [1] „násyp stropů má býti suchý a zdravý. Bývá to obyčejně stavební násyp (prohozené zbytky malty a úlomky cihel), který bývá dobrým násypem, nebo škvára, písek atd. Prohřátí násypu před upotřebením na 40 °C jest sice obtížné, ale zaručuje, že se event. zárodky dřevomorky zničí. Použití násypu z bouračky vyžaduje veliké opatrnosti. Násyp stropu před položením podlah má býti náležitě udusán, aby se později neslehl, což by bylo příčinou snížení, případně prohnutí a vrzání podlahy“.
Obr. 4: Hmotná vrstva z pálených cihel na záklopu dřevěného trámového stropu obytné budovy ze začátku 20. století, jedná se o stropní konstrukci mezi byty, nikoli o půdní prostor (foto: Ing. Marek Fric)
V některých případech se lze při stavebně-technických průzkumech setkat i s hmotnými vrstvami z pálených (ev. nepálených hliněných) cihel na dřevěném záklopu, viz Obr. 4. Jak bude dále ukázáno, podobné řešení se uplatňuje i v dnešní době.
Záklop trámových stropů se v našich podmínkách obvykle prováděl z dřevěných prken tloušťky 2,6 cm, které byly levnější než jiné materiály, jako například sádrovice a jiné druhy desek [1]. Podbíjení se dle [1] provádělo z prken tloušťky 1,3 až 2 cm, které měly šířku 10 až 12 cm, aby se rákosové omítky nebortily. Taktéž zde se mohly použít sádrovice nebo jiné druhy desek, jako u záklopu.
Způsob uložení zhlaví stropních trámů popisuje podrobně například literatura [1], kdy se zhlaví podkládalo impregnovanou dřevěnou destičkou tloušťky 3 až 4 cm a jinak byla ponechána okolo zhlaví vzduchová izolační mezera tloušťky 3 až 5 cm. I tento detail má oproti zazdění zhlaví vliv na celkové působení stropu a jeho akustické vlastnosti.
U řešení podlah se, mimo tradiční násypy na stropních konstrukcích, jako akustické izolace v 1. pol. 20. století používaly především materiály na bázi rostlinných vláken, juty, rašeliny nebo tvrzené plsti z vlněných vláken, často pojených asfaltem. Tradičním historickým materiálem pak byl korek, většinou ve formě lisované drti s asfaltovým pojivem. Výroba akustických izolací ze skelné a struskové vlny se v prostředí České republiky začala uplatňovat teprve ke konci 2. světové války.
Předkládaný článek pokračuje 2. částí pod názvem „Historické dřevěné trámové stropy z pohledu stavební akustiky – 2. část“. 2. část je pak převážně zaměřena na legislativní a normativní předpisy platné z hlediska stavební akustiky, základní projekční přístupy ke správnému akustickému návrhu a závěrečné zhodnocení.
Poděkování
Tento výsledek byl realizován za finanční podpory z prostředků státního rozpočtu prostřednictvím Ministerstvo kultury ČR – NAKI III – program na podporu aplikovaného výzkumu v oblasti národní a kulturní identity na léta 2023 až 2030 v rámci projektu DG23P03OVV049 „Jedna z nejohroženějších skupin historického stavebního fondu ČR: jedinečné technologie hliněných staveb s použitím kusového staviva (válků) a způsoby jejich záchrany“.
Tento příspěvek byl v upravené, méně obsáhlé verzi publikován na mezinárodní konferenci Krajina Sídla Památky 2023, která se konala 9. dubna 2023 na Fakultě stavební, Vysokého učení technického v Brně. Příspěvek byl publikován ve sborníku, který je dostupný on-line: https://drive.google.com/file/d/1OEFTfciLj3rddGoA_XKThrn3k0Ey5Ez9/view
7. Literatura – 1. část článku
- ONDŘEJ, Severin. Stavba domu v praxi, díl I. V Praze: nákladem vlastním. 1. vyd. 1932. 214 stran.
- ČSN 1168 Podmínky pro zednické a přidružené práce pozemních staveb – Část I. Provádění prací zednických a přidružených. Českomoravská společnost normalizační. prosinec 1939.
- Stavební zákon pro zemské hlavní město Brno, král. hlavní město Olomouc, pro král. města Jihlavu a Znojmo a pro jejich místa předměstská: daný zákonem ze dne 16. června 1894, čís. 63 z. z. a změněný a doplněný zákonem ze dne 16. června 1914, čís. 39 z. z. Brno: Nakladatel A. Píša. 1914
The article is focused on the issue of traditional timber joist floor structures and floor compositions from the period up to the first half of the 20th century. In building practice, we very often encounter these structures in residential buildings that are the subject of structural changes. During these interventions, the basic ideas of the original technical solution are not always respected and some physical parameters of building are degraded. The article describes the principles that were devoted to these types of structures in historical legislative and standard regulations and further in professional literature. The original historical solutions are presented on a practical example. In relation to building interventions in historic timber joist floor structures, current legislative and standard regulations are described, as well as examples of modern solutions and their limitations.
