Asi tak 20 konstrukčních systémů dřevostaveb... Vyznáte se?

DAS | Pondělí, 05. březen 2018 |

Moderní dřevostavby kvalifikovaně a koordinovaně řeší problematiku statiky, akustiky, požární ochrany a stavební fyziky. Novodobé konstrukce se inspirují svými historickými předchůdci. Aktuálně je rozšířena asi dvacítka základních systémů konstrukce, z nichž u nás díky dosud "okleštěnému" trhu i malé tradici v oblasti moderních dřevěných konstrukcí využíváme jen několik druhů – zejména těch, které jsou vhodné pro ekonomickou výstavbu rodinných domů.

Velmi perspektivní systémy jako jsou těžké dřevěné skelety nebo konstrukce z panelů z vrstveného dřeva čeká i u nás jistě větší rozšíření v souvislosti s nástupem dalších typologických druhů staveb ze dřeva. Velkou příležitost vidím zejména v oblasti bytových domů, školských staveb a administrativních budov. Stačí jen důsledně hodnotit výstavbu z hlediska vlivu na životní prostředí, emisí CO2 a k tomu přesto vedou i relativně rozporuplné závěry mezinárodní konference v Kodani...

Nejrozšířenější konstrukční systémy dřevostaveb

V případě rodinných domů obvykle nosnou stěnovou – sendvičovou konstrukci tvoří dřevěné rámy ze sloupků a příčníků z úsporného fošnového profilu vyplněné tepelnou izolací, nejčastěji minerální vlnou. Alternativou jsou cenově náročnější, avšak plně ekologické materiály jako dřevitá vlna či konopí. Nejkvalitnější provedení je z profilů z lepeného dřeva.

Standardem je použití suchého, hoblovaného, certifikovaného řeziva. Stěny se kotví na dřevěný izolovaný práh uložený na základových betonových pasech spojených tenkou vyztuženou deskou. Stěna je z vnější (lépe z vnitřní strany, kde plní zároveň funkci parozábrany) zaklopena obvykle statickou dřevoštěpkovou deskou (OSB) a opatřena přídavnou tepelnou izolací vykrývající tepelné mosty nosných prvků a vrstvami fasády. Vně může být použit kontaktní zateplovací systém nebo různé druhy předvěšených obkladových materiálů s odvětrávanou mezerou. Z vnitřní strany je parozábrana bránící pronikání vlhkosti z interiéru do konstrukce kryta obvykle dalším deskovým materiálem, například sádrokartonem, nebo další vnitřní vrstva tepelné izolace s rozvody instalací – instalační předstěna, a až potom například sádrokarton.

Vždy raději preferujeme technologicky bezpečnější difuzně otevřené systémy. To znamená, že každá další vrstva skládaného obvodového pláště směrem k exteriéru klade průchodu nasycených vodních par z interiéru vzhledem k rozdílu tlaku menší odpor než vrstva předchozí. Takto navržená konstrukce zejména lépe odolává vadám v důsledku technologické nekázně, která je v průměru bohužel v Česku dosud spíše pravidlem.

Za základní typy konstrukcí dřevostaveb rozšířené v Evropě považujeme:

• srubové, roubené stavby
• hrázděné stavby
• lehké skeletové stavby (systém odvozený od 2"x 4")
• těžké skeletové stavby
• stavby z prvků z masivního dřeva

Z hlediska míry prefabrikace rozeznáváme:

• stavby montované z jednotlivých prvků přímo na stavbě
• stavby částečně prefabrikované
• stavby panelové z plošných prvků
• stavby z 3D prostorových prefabrikátů – buněk

Z hlediska postupu výroby a výstavby jsou aktuálně v tuzemsku nejvíce rozšířené dvě technologie.

Panelová/prefabrikovaná, a celosvětově nejrozšířenější konstrukce v oblasti moderních dřevostaveb systém lehkého skeletu 2" x 4", two by four (dvakrát čtyři palce). Výrazně menší podíl představují roubené, srubové stavby z masivních profilů. V poslední době se i díky novým domácím výrobcům slibně rozvíjí výstavba z masivních panelů z vrstveného dřeva. Stavby hrázděné jsou spíše předmětem zájmu památkové péče. Těžké skelety jsou potom výhodné zejména pro větší stavby bytové a občanské výstavby, které dosud bohužel v Česku nenalezly odpovídajícího uplatnění.

Panelové dřevostavby

Zejména produkci větších firem zabývajících se typovými rodinnými domy na klíč reprezentují panelové dřevostavby. Rozhodující část výroby se odehrává ve výrobních halách: rodinný dům se zde smontuje „nanečisto" a po ověření je převezen na staveniště, kde je hrubá stavba na předem připravený základ hotová za dva až tři dny. Významnou předností je proto rychlost výstavby.

Ekonomická výroba spočívá u prefabrikovaných staveb v opakovatelnosti jednoho prvku vyráběného ve velkých sériích, řádově od několika desítek až stovek domů za rok. Tímto odbytem se však na českém trhu může pochlubit jen málo společností. Ti úspěšní vyvážejí proto většinu produkce převážně do sousedního Německa. Jejich práce je potom obvykle zárukou kvality, neboť je přísně sledována německými zkušebnami. Panely jsou ze zákona stanoveným výrobkem, musí být u nich ověřena shoda se základními požadavky. Podléhají certifikaci Autorizovaných osob.

Méně pružná je tato technologie v tuzemských podmínkách na rozdíl například od Rakouska pro návrh atypických individuálně řešených domů, které znamenají zásah do standardního provedení panelů a tím i mnohdy výrazné prodražení řešení. (Ekonomickou náročnost bych porovnal s dodatečným zabudováním klimatizace do automobilu). Zkrátka každou odchylku od nabízeného typového řešení si nechá dodavatel dobře zaplatit.

V této souvislosti bych osobně rád varoval před použitím sendvičových panelů na bázi polystyrénu kontaktně vlepeného mezi dvě OSB desky. Někdy jde o finančně velmi výhodnou dodávku pouze panelů či hrubé stavby a řešení navazujících detailů je ponecháno na stavebníkovi. Zároveň se jedná, jak z povahy skladby vyplývá, o méně bezpečný, difuzně uzavřený systém snadno zranitelný při technologické nekázni na stavbě. (Na zřídka uváděný argument, že z těchto panelů je úspěšně smontována první česká polární stanice, lze obratem odpovědět, že se jedná o klimatické poměry zcela odlišné od tuzemských poměrů). Vím, o čem hovořím, v Česku první komerčně realizovanou stavbu z tohoto sytému jsem projektoval, a celou řadu dalších navštívil...

Čtenáři chci naznačit, že je důležité zvažovat, z čeho pro své bydlení vybírá, a nejnižší cena zcela jistě nemusí garantovat odpovídající kvalitu...

Systém two by four (lehký skelet)

Název jednoho z nejrozšířenějších systémů je odvozen od nejrozšířenějšího smrkového, fošnového profilu 2" x 4", tedy cca 50 x 100 mm. Jeho prapůvod můžeme hledat u amerických osadníků poloviny 19. století, pro které byl jednoduchým a časově nenáročným způsobem, jak rychle zhotovit ekonomické, standardní bydlení – mimo jiné také díky rozvoji průmyslové výroby hřebíků. V Evropě se šířil počínaje rokem 1930 v různých „národních" provedeních.

Moderní dřevostavby využívají i jiné profily, ale cílem je, aby četnost prvků byla co nejmenší. Celá stavba je skládána a montována (hřebíkována či sponkována) jako stavebnice přímo na stavbě prakticky z jednoho fošnového profilu a ztužení z deskových prvků. Doba realizace je delší než u panelových dřevostaveb, ale nevyžaduje náročnou investici do výrobního závodu jako v případě panelových konstrukcí. Tento způsob výstavby je proto dostupnější i pro menší regionální firmy, některé z nich však mívají problémy s dodržením potřebné technologické kázně a kvality. Z povahy technologie vyplývá, že dispoziční i jiné změny lze provádět pružně i na stavbě. Další výhodou je možnost využití místních pracovních sil a zdrojů materiálu. Z politického hlediska je významná možnost podpory regionální zaměstnanosti.

Systém lze snadno kombinovat s dřevěnými těžkými skeletovými systémy, ale i se zděnými, ocelovými a betonovými konstrukcemi. Aktuálně jsou nejvíce používány certifikované hoblované lepené KVH profily 60/90, 60/120, 60/140 mm vyráběné na plně automatických linkách s roztečemi 625 mm danými prořezem deskových materiálů. Ztužení konstrukce v rovině stěny je zajištěno dřevoštěpovými deskami tloušťky 12-18 mm.

V rámci tohoto konstrukčního systému se můžeme často setkat v literatuře s anglickým označením „Ballon-Frame" a „Platform-Frame". Oba názvy vycházejí z principů již popsaného lehkého skeletu, liší se však statickým a konstrukčním řešením navazujících podlaží.

Tímto konstrukčním systémem lze realizovat až šestipodlažní domy. Příkladem může být administrativní budova v seizmickém a drsném klimatickém pásmu na Aljašce. V německé literatuře jsou tyto stavby zahrnovány někdy rovněž pod pojem „rámové stavby".

Těžký dřevěný skelet

Z historického hlediska jsou skeletové stavby jednou z nejstarších konstrukcí na světě. Princip byl známý ve staré Číně i Japonsku. Jejich prapůvod lze spatřovat v konstrukcích stromů svisle kotvených v zemi, do jejichž vidlic byla položena vodorovná břevna.

Moderní pojetí pracuje výhradně s certifikovanými tyčovými prvky z lepeného dřeva, které jsou spojovány ocelovými svorníky a styčníky. Ocelové styčníky jsou nejdražší částí konstrukce. Nosnou konstrukci tvoří sloupy v pravidelném rastru. Spojeny jsou vodorovnými průvlaky v obou směrech. Vodorovné ztužení je zajištěno tabulemi stropů se stropnicemi a ocelovými diagonálami, svislé ztužení obvodovým pláštěm, tuhými jádry – vloženými poli schodišť na bázi železobetonu, požárními stěnami či opět diagonálami.

Vzhledem k nutnosti důsledně přerušit tepelné mosty je obvodový plášť montován vždy vně nosné konstrukce, která je vizuálně přiznána v interiéru. Systém umožňuje řešení konzol, zavěšené i plně prosklené fasády a prakticky libovolnou velikost a tvar oken. Dobře se kombinuje s lehkým dřevěným skeletem.

Ekonomické rozpony jsou maximálně do 7500 mm, optimální je 5000 - 5500 mm. Minimální rozměr sloupů je 250/250 mm. Existují různé varianty konstrukčních řešení s dvojitými sloupy či průvlaky.

Těžký dřevěný skelet je optimální pro stavby, kde je požadováno větší rozpětí a minimum vnitřních podpor a vysoká míra variability dispozice. Dobře vyhovují bytovým, školským stavbám, administrativním budovám i typologii průmyslových staveb. Ideální jsou do tří podlaží.

Roubené dřevostavby, sruby

Roubené dřevěné domy jsou jednovrstvé konstrukce sestavené z masivních profilů kruhového průřezu, nebo opracovaných do tvaru trámů. Charakteristickým prvkem je právě roubení – předsazení profilů ve stycích, například nároží. Vnitřní stěny, stropy i schody mohou být rovněž roubené. Střecha bývá konstruována tradičním způsobem. Dům je obvykle sestaven ve výrobě, rozebrán a finálně smontován na stavbě, nebo je hrubá stavba ponechána asi rok po montáži na stavbě vlivu vlhkosti. V průběhu sesychání totiž může dojít dotvarováním dřevěných prvků k rozměrovým změnám až v řádu desítek centimetrů.

Domy mají nezaměnitelnou atmosféru voňavého dřeva a jsou výrazem poctivé řemeslné práce. Problematické bývá někdy jejich umístění v těsném sousedství tradiční zděné zástavby. (Neštěstím je potom rozsáhlá výstavba kanadských a jiných i vícepodlažních srubů například na Šumavě. Postoj pracovníků CHKO, kteří jsou jinak spolehlivě schopni již v zárodku zahlušit každý pokus o kvalitní moderní architekturu, je pro mě nepochopitelný, neboť tyto byť technologicky kvalitní, ale rázu české krajiny zcela cizí stavby jsou povolovány jako na běžícím pásu!)

Dřevěné profily jsou z hlediska tepelného odporu na hranici požadovaných normových hodnot. Je to dáno zejména dostupnými profily stromů. Při technologické nekázni, běžné na českých stavbách, jsou potom již za hranicí. V místě ložných spár vyplněných ucpávkou potom obvykle nevyhovují, přestože se výrobci snaží nahradit přírodní ucpávky sofistikovanými výrobky z plastů. S klidným srdcem mohu proto doporučit tyto stavby jen pro přechodné sezónní bydlení. Lze to řešit přidanou vrstvou tepelné izolace z vnitřní nebo vnější strany, kdy však obvykle ztrácíme kontakt s dřevem, nebo lépe dvojitými roubenými stěnami vyplněnými uvnitř izolantem – to je vhodné provedení i pro nízkoenergetické nebo dokonce pasivní domy. Design přírodního dřeva je zachován, cenově však jsou již méně dostupné.

Konstrukce z vrstveného masivního dřeva

Tento typ staveb se vyrábí z prefabrikovaných velkoplošných dílců. Nosné prvky jsou používány jako stavebnice pro stěnové, stropní i střešní konstrukce. Celá „skládačka" je vyráběna na počítačem řízených automatizovaných linkách. Pro vnitřní strukturu panelů se obvykle využívá čtyř druhů skladeb:

• křížem slepené prvky z jednotlivých vrstev řeziva, nebo desek z aglomerovaného dřeva či vzájemné jejich kombinace,
• prvky z vrstveného řeziva – lamel vzájemně spojených kolíky či hřeby,
• dutinové nebo komůrkové panely složené z jednotlivých modulů,
• masivní homogenní plošně lisované desky, například na bázi OSB.

Jednotlivé prvky nosné konstrukce jsou spojovány na zámek, jištěné lepením a vysokopevnostními vruty. Podle způsobu zatížení a použití se vyrábějí v rozmezí tl. 80 – 500 mm (!), tloušťky jednotlivých lamel jsou při tom 20 – 150 mm, podle druhu materiálu.

Pro technologii je charakteristické atraktivní přiznání pohledové textury dřeva v interiéru místností. Kontaktní tepelná izolace obvodového pláště se aplikuje zásadně z vnější/exteriérové strany nosné konstrukce a je chráněna obkladem fasády s odvětrávanou mezerou nebo kontaktně systémovou skladbou omítky. Skladbu lze pružně upravit pro požadovaný standard energetické náročnosti.

V tuzemsku je v posledních létech nabízena pouze první varianta – křížem lepené nosné prvky. Technologie výroby je velmi náročná na výši vstupní investice. Při montáži je nezbytné dodržet minimální tolerance. Zřejmě i proto se jedná o dosud méně rozšířenou, nicméně zajímavou a podle mého soudu velmi perspektivní technologii pro moderní dřevostavbu. Ostatně z tohoto systému je realizována kromě několika rodinných domů dosud největší bytová dřevostavba v Čechách na šumavském Špičáku. Nabízí se rovněž možnost dodávky pouze hrubé stavby s možností dokončení stavebníkem.

Další vývojovou fází jsou panely jako spřažené konstrukce. Základní dřevěná vrstva spolupůsobí díky ocelovým trnům s monolitickou betonovou deskou – optimální z hlediska ochrany vůči požáru a zachování normových akustických požadavků zejména u vícepodlažních staveb.

Ing. arch. Josef Smola

Hodnocení uživatelů: 5 / 9
Líbil se Vám článek?09