Konštrukčné systémy drevodomov

Konštrukčné systémy drevostavieb

V drevených stavbách sa na základe konštrukcie steny rozlišujú tieto konštrukčné systémy:

• zrubová stenová konštrukcia,
• panelová konštrukcia,
• stĺpiková konštrukcia,
• skeletová sústava,
• hrazdená konštrukcia,
• stenová sústava z prefabrikovaných tvaroviek,
• bunkový systém.

Zrubová stenová konštrukcia

168584
Ing. Katarína Novoseletz

Tento konštrukčný systém bol v minulosti najrozšírenejší na veľkej časti Slovenska. Na výstavbu zrubových stavieb sa používala ihličnatá guľatina, ale aj trámy hranené z dvoch, troch alebo štyroch strán.
V súčasnosti môžeme zrubovú stenovú konštrukciu z hľadiska technológie výroby klasifikovať ako:

• pravú zrubovú konštrukciu,
  1. tradičné zruby z masívneho dreva,
  2. novodobé zruby,

       – z masívneho dreva,
       – z lepeného dreva.

• falošnú zrubovú konštrukciu.

168590
E. Bobeková

Pravé zrubové konštrukcie

Tradičné zrubové konštrukcie z masívu sú zhotovené zo zrubových obvodových a priečkových stien. Konštrukčné prvky sú z kmeňov stromov opracované remeselným spôsobom. Najpoužívanejším spôsobom spájania zrubových trámov bolo spájanie pomocou priestorového rybinového spoja, prípadne pomocou zámkového spoja, ktorý sa používal najmä pri spájaní spodných trámov. Hrúbka zrubu (obvodových a priečkových stien) sa pohybuje v rozpätí 15 až 30 cm. Týmto bola v minulosti splnená tepelnoizolačná funkcia objektu. Vodorovné škáry medzi zrubovými prvkami utesňovali rôznymi tesniacimi materiálmi a rôznymi konštrukčnými spôsobmi, napríklad machom, drevnou vlnou, dreveným krytím atď.

Novodobé zrubové konštrukcie

168586
Ing. Katarína Novoseletz

Konštrukcia novodobých zrubov pozostáva zo stavebných prvkov z masívneho dreva (tzv. kanadské zruby), alebo lepeného dreva – lepených blokov. Masívne konštrukčné prvky môžu byť ručne opracované nahrubo ako pri tradičných zruboch alebo vyprofilované za pomoci strojov. Jednotlivé dĺžkové prvky môžu byť z jedného kusa, alebo dĺžkovo napojené rozličnými typmi spojov. Prvky nehranených zrubov sa najčastejšie zhotovujú z guľatiny z čerstvo zoťatých stromov s vysokou vlhkosťou, ale môžu byť čiastočne alebo úplne vysušené ešte pred vyhotovením jednotlivých prvkov stien.

Pri zruboch z mokrého dreva sa musí počítať s vysychaním stien po výške a zosadnutím stavby. Miera zoschnutia závisí od počiatočnej vlhkosti dreva a klimatických podmienok na mieste stavby, bežne je to okolo 150 mm na výšku jedného podlažia po prvej sezóne. Veľmi dôležité je prispôsobiť detaily otvorov na osadenie okien a dverí, nadpražia a styk s komínom. Tesnenie vodorovných škár zrubových konštrukcií z masívu sa rieši pomocou rôznych typov profilov masívneho prvku, napríklad výrezom tvaru U alebo V v mieste úložnej škáry vyplneným tepelnou izoláciou. Taktiež sa môže dopĺňať vonkajším tesnením. Tesnosť steny závisí od presnosti opracovania v mieste stykov a spojov. Tepelnotechnicky sa zruby konštrukčne vyhotovujú ako jednoplášťové (s hrúbkou 15 až 40 cm), so zateplením ako sendvičové alebo dvojité konštrukcie.

Novodobé zrubové konštrukcie z lepeného dreva (tzv. prefabrikované zruby) sú technicky najmodernejšie. Zrubové lepené prvky sú vyrobené zlepením z viacerých častí. Lepenie sa praktizuje na hrúbku, výšku a dĺžku prvku. Zrubové lepené prvky majú rozličné dimenzie a tvar priečneho profilu. Priečny profil môže byť štvorcového, obdĺžnikového alebo okrúhleho tvaru (lepené guliače, ktoré sa tvarovo z vonkajších strán zhodujú s prirodzenou guľatosťou kmeňov). Výroba lepených zrubových prvkov je náročnejšia a ekonomicky drahšia ako zrubové prvky z masívu. Majú však svoje prednosti, pri určitých lepených prvkoch je to napríklad dostupnosť kvalitného dreva, rozmerová stabilita prvku, estetika zrubu bez trhlín na exteriérovej aj interiérovej strane, zlepšenie tepelnotechnických vlastností samotnej zrubovej steny a podobne. Tesnenie vodorovných škár je vyhotovené podobne ako pri zrubových konštrukciách z masívu.

Novodobé zruby z masívu sa konštrukčne vyhotovujú ako jednoplášťové (s hrúbkou do 21 cm) alebo so zateplením ako sendvičové. Pri výstavbe zrubu je dôležité správne osadenie základových trámov, aby nedochádzalo k ich zvýšenému vlhnutiu vplyvom zemnej alebo atmosférickej vlhkosti.

Detail steny prefabrikovaného zrubu so zateplením

168589 Ing. Katarína Novoseletz

Falošné zrubové konštrukcie

Falošné zrubové konštrukcie rôznym spôsobom a v rôznej miere imitujú pravé zruby. Dôvody, prečo a akým spôsobom sa realizujú a v akej miere imitujú pravé zruby, sú rozmanité. Hlavným dôvodom je zväčša estetické hľadisko – pozitívne pôsobenie dreva a zrubovej konštrukcie na človeka.

Falošná zrubová konštrukcia pozostáva z dvoch základných častí:

• exteriérovej falošnej zrubovej konštrukcie imitujúcej pravý zrub,
• staticky nosnej konštrukcie –stĺpikovej, panelovej, betónovej, respektíve murovanej.

Panelová konštrukcia

V súčasnosti je panelový stavebný systém pri budovách na báze dreva najrozšírenejší. Základom konštrukcie panelov je drevený rám nahrubo opláštený z vhodných veľkoplošných materiálov. Drevený rám panela je konštrukčne prispôsobený vzhľadom na funkciu, ktorú plní – obvodový, priečkový, stropný, strešný, podlahový. Podľa rozdielnej funkcie je prispôsobená konštrukcia a dimenzia rámu. Priestor medzi rebrami je vyplnený tepelno-zvukovou izoláciou. Na opláštenie sa používa drevotriesková doska, OSB doska, sadrovláknitá doska, cementotriesková doska a podobne.

Panely možno vyrábať s mnohorakým stupňom finálnej úpravy od hrubých rámov opláštených z jednej strany veľkoplošným materiálom až po panely so zabudovanými oknami a dverami a panely s finálnou úpravou interiérovej aj exteriérovej strany a so zabudovanými rozvodmi. Hlavnou prednosťou konštrukcie panelového systému je možnosť maximálnej prípravy stavby vo výrobe a rýchla montáž a dokončenie stavby na stavenisku. Panely môžu byť tiež rozličnej veľkosti – od panelov s rozmermi 1 200 × 2 600 mm s hmotnosťou do 80 kg, na montáž ktorých netreba ťažkú mechanizáciu, až po celostenové panely dlhé až 12 m, ktoré vyžadujú ťažkú mechanizáciu na prepravu i montáž. Pri montáži je dôležité správne vzájomné spájanie panelov, ale aj kotvenie panelov k základovej konštrukcii.

168591

Stĺpiková konštrukcia

Stĺpikové stavby boli vyvinuté v USA a v Kanade. Ich vznik podnietila priemyselná revolúcia, ktorá umožnila výrobu veľkého množstva reziva s rovnakými rozmermi a lacných klincov štandardných rozmerov a vlastností. V pôvodnom americkom systéme „two by four“ sa používajú viac-menej len dva rozmery reziva 2 × 4“ (asi 50 × 100 mm) na stĺpiky a 2 × 8“ (asi 50 × 200 mm) na vodorovné preklady, stropnice a krokvy pri osovej vzdialenosti nosných prvkov 400 až 600 mm. U nás sa v súčasnosti (najmä pre potrebu väčšej hrúbky tepelnej izolácie) používajú stĺpiky s prierezom 50 až 60 mm × 120 až 160 mm.

Ak musia drevodomy spĺňať požiadavky na tepelnoizolačné vlastnosti aj pri náročnejšej výstavbe pasívnych domov, musia sa stĺpiky z prírodného dreva nahradiť tenkostennými nosníkmi. Priestorovú stabilitu stĺpikových stavieb väčšinou zabezpečuje oplášťovanie z aglomerovaných veľkoplošných materiálov. Ak zo statického hľadiska stĺpik nevyhovuje, potrebné profily sa vytvárajú združovaním alebo vytvorením členeného či zloženého prierezu. Na zvýšenie požiarnej bezpečnosti stĺpikových stavieb sa väčšinou používajú vnútorné sadrokartónové obklady.

Z hľadiska stavebného systému možno stĺpikové stavby rozdeliť do dvoch podskupín:

• systém Balloon frame – stĺpiky prebiehajú od základového prahu k odkvapu a stropné nosníky sú priložené k stĺpikom,
• systém Platform frame – stĺpiky sú prerušené stropom a stropné nosníky sú položené na vrchný hranol rámu.

Stĺpikové stavby nevyžadujú pri montáži žiadnu ťažkú mechanizáciu. Ich nevýhodou je, že celá výroba prebieha priamo na stavenisku. To môže byť pri zložitejších stavbách zdĺhavé a navyše je konštrukcia počas montáže vystavená nepriaznivému počasiu, čo môže negatívne ovplyvniť jej vlastnosti. Na zrýchlenie montáže na stavenisku možno niektoré pracovné činnosti preniesť do dielne (napríklad narezanie drevených prvkov na konečný rozmer a iné). Rovnako ako pri zrubových stavbách sa musí dohliadať na správne riešenie styku konštrukcie so základovou konštrukciou. Veľa škody môže spôsobiť tiež nedôkladná montáž parozábrany, vonkajšieho obkladu alebo krytiny.

Skeletová sústava

168648
Ing. Katarína Novoseletz

Základom skeletovej stavby je priestorová konštrukcia tvorená zvislými stĺpmi a vodorovnými prievlakmi. Výplne obvodovej steny a vnútorné priečky sú nenosné, ale môžu zabezpečovať priestorovú tuhosť konštrukcie. Ako nosne prvky sa používajú plnostenné prierezy z lepeného lamelového dreva rozličných tvarov (štvorcový, obdĺžnikový, tvaru H), zložené prierezy tvaru I.

Podľa zhotovenia stykov stĺpov s prievlakmi môžu byť skelety:

• s jednodielnymi prievlakmi a stĺpmi,
• s jednodielnymi prievlakmi a dvojdielnymi stĺpmi,
• s dvojdielnymi prievlakmi a jednodielnymi stĺpmi.

Výhodou tohto systému je možnosť použitia aj pri väčších rozpätiach a variabilita umiestnenia priečok aj počas životnosti stavby. Priečky sa zhotovujú ľahké, napríklad rôzne systémy sadrokartónových alebo sadrovláknitých priečok. Pre životnosť stavby je významné zakotvenie stĺpov tak, aby boli chránené pred vlhkosťou. Skeletové stavby možno použiť aj na výstavbu nízkoenergetických budov, pretože z konštrukčných systémov drevostavieb umožňujú najjednoduchšie vytváranie veľkých zasklených plôch.

Hrazdená konštrukcia

Hrazdené konštrukcie boli kedysi obľúbené v mestách západnej Európy. U nás sú však hrazdené stavby skôr ojedinelé. Hrazdenú konštrukciu tvorí drevená kostra, ktorej jednotlivé polia sú vyplnené najčastejšie tehlovým murivom. Zvislé zaťaženie sa prenáša cez stĺpiky. Šmykovú tuhosť zaisťuje spolupôsobenie kostry a muriva. Kostra sa skladá z prahu, stĺpov, vzpier a prekladov. Prahový veniec býva vyrobený z odolnejšieho dreva napríklad z duba alebo smrekovca. Kostra je priznaná a je architektonickým prvkom danej konštrukcie, čo kladie zvýšené nároky na jej opracovanie a povrchovú úpravu. V súčasnosti sa o hrazdených konštrukciách, v kombinácii drevo a nepálená hlina, hovorí prevažne v súvislosti s ekologickými výstavbami.

Stenová sústava z prefabrikovaných tvaroviek

Tieto systémy na prvý pohľad kopírujú spôsob murovania z tehliarskych tvaroviek. Ide však o suchý spôsob montáže založený na jednoduchej modulovej výstavbe zo štandardizovaných, priemyselne vyrábaných tvaroviek. Základný kus tvorí ľahký, dutý modul s dĺžkou 600 mm a výškou 300 mm. Okrem toho sa vyrábajú aj doplnkové polovičné a štvrtinové moduly. Tvarovky sa spájajú medzi sebou buď perom a drážkou alebo kolíkovým spojom a stena sa dodatočne vystužuje po výške vloženými hranolmi. Montáž nevyžaduje zložité mechanické a dopravné prostriedky, je efektívna a rýchla.

Bunkový systém

Bunkové konštrukcie charakterizuje vysoký stupeň prefabrikácie. Celý objekt vo forme buniek sa zhotoví vo výrobnom závode a prepraví na stavenisko. Stavba sa zostavuje z buniek vertikálnym a horizontálnym nadstavením. Bunky alebo kontajnery sa používajú predovšetkým na vytvorenie dočasných stavieb. Drevené stavebné systémy ponúkajú rôzne základné architektonické a technologické možnosti realizáciu atraktívnych drevených stavieb na účely bývania, rekreácie či podnikania za priaznivú ekonomickú a ekologickú cenu. Pri zvažovaní výstavby či výroby nemusíme váhať, pretože Slovensko má v tejto oblasti skúsených odborníkov.

Článok vyšiel v publikácii Všetko o dreve v interiéri a exteriéri, JAGA GROUP 2008.