Stropy a vodorovné konštrukcie

Stropná konštrukcia pozostáva z nosnej časti stropu, podlahy a podhľadu. Konštrukcia stropu vytvára podklad pre konštrukciu podlahy. Podlaha tvorí povrchovú úpravu vodorovnej deliacej nosnej konštrukcie a dotvára tak vnútorné prostredie budovy. V niektorých prípadoch členenie tvaru spodnej časti nosnej konštrukcie priaznivo vplýva na architektonické dotváranie vhodného prostredia. Hrúbka stropnej konštrukcie vrátane konštrukcie podlahy má byť podľa možnosti čo najmenšia, aby sa nezväčšovali konštrukčné výšky jednotlivých podlaží, a tým aj celková výška budovy. Stropy musia byť dlhodobo trvanlivé, musia vyhovovať požiadavkám statického a dynamického zaťaženia, tepelnej a zvukovej izolácie a predpisom požiarnej bezpečnosti. Na zabezpečení týchto požiadaviek sa podieľa nielen vlastná nosná konštrukcia stropu, ale celá jej skladba vrátane konštrukcie podlahy a podhľadu.

Požiadavky na stropné konštrukcie

Únosnosť, maximálne rozpätie a stavebnofyzikálne vlastnosti stropnej konštrukcie ovplyvňujú možnosti architektonického stvárnenia celej budovy. Zväčšovaním rozpätia narastá plošná hmotnosť stropu a zväčší sa zaťaženie na zvislé nosné konštrukcie (steny, stĺpy, základy), čím sa zvýšia aj celkové náklady stavby. Stropy by mali umožniť i dodatočné riešenia priestupov. Hlavnou požiadavkou na strop je jeho únosnosť a stabilita. Stropná konštrukcia musí byť schopná bezpečne prenášať zaťaženia vlastnou tiažou, ako aj stále a dynamické úžitkové zaťaženia zvislými nosnými konštrukciami budovy. Prevažné zaťaženie stropu tvorí jeho vlastná tiaž, ktorá predstavuje rozhodujúcu zložku zaťaženia ovplyvňujúcu dimenzovanie nielen samotného stropu, ale aj zvislých nosných konštrukcií a základov.

160911

Stropná konštrukcia musí vykazovať dostatočnú tuhosť, aj keď budú pôsobiť predpokladané možné extrémne zaťaženia. Tuhosť stropných konštrukcií a ich nadväznosť na ostatné nosné konštrukcie (napríklad zvislé nosné steny a stĺpy) podmieňuje tuhosť stavby ako celku predovšetkým pri viacpodlažných výškových objektoch. Stropná konštrukcia musí vykazovať minimálne priehyby. Nadmerná deformácia stropu môže napríklad spôsobiť poruchy podlahy alebo podhľadu a tiež nepriaznivo pôsobiť na vnútorné deliace konštrukcie – priečky, preto je potrebné zabezpečiť predovšetkým pri ľahkých montovaných priečkach dilatačný styk so stropom.

Strop predstavuje z požiarneho hľadiska jednu z najdôležitejších častí konštrukcie objektu. Rozdeľuje objekt po výške na úseky, ktoré často korešpondujú s požiarnymi úsekmi. Požiarna odolnosť konštrukcií sa určí na základe výpočtu požiarneho rizika, ktorý zahŕňa geometriu budovy a stupeň požiarnej bezpečnosti. Požiarna odolnosť deliacich stropných konštrukcií je limitovaná časom (v minútach), počas ktorého konštrukcia odoláva pôsobeniu ohňa, pričom požiarny strop nesmie stratiť únosnosť, stabilitu a celistvosť. Minimálna požiarna odolnosť požiarnych stropov je zatriedená až do piatich stupňov požiarnej bezpečnosti.

Aj akustické požiadavky patria medzi dôležité kritéria, ktoré ovplyvňujú návrh skladby stropných konštrukcií. Stropná konštrukcia musí spĺňať z hľadiska ochrany proti hluku požiadavky na vzduchovú nepriezvučnosť (šírenie zvuku vzduchom) a na krokovú nepriezvučnosť (šírenie zvuku hmotou konštrukcie). Z hľadiska tepelnotechnických požiadaviek musia stropné konštrukcie spĺňať minimálne hodnoty tepelného odporu RN (m² . K/W) pri zabezpečení tepelnej pohody v miestnosti v zimnom období a energetických požiadaviek.

Dôležitou požiadavkou pri návrhu konštrukcie stropu je obmedzenie tepelných mostov, ktoré najčastejšie vznikajú v styku obvodového plášťa s vnútorným stropom a stropom nad vonkajším prostredím. V týchto kritických miestach treba navrhnúť detail prekrytím alebo prerušením tepelného mosta účinnou tepelnou izoláciou tak, aby bolo zabezpečené hygienické kritérium podľa normy STN 73 0540-2. V praxi to znamená, že najnižšia vnútorná povrchová teplota konštrukcie musí byť nad teplotou rosného bodu, aby sa vylúčilo riziko vzniku plesní.

Typy stropných konštrukcií

Podľa materiálu môžeme stropné konštrukcie rozdeliť na drevené, železobetónové (ktoré môžu byť monolitické, montované a prefabrikované monolitické) a oceľové. Všetky môžeme z konštrukčného hľadiska rozdeliť na doskové a nosníkové konštrukcie.

Drevené stropy

Drevené stropy sa zhotovujú z mäkkého dreva. Pre malú plošnú hmotnosť a nenáročnú montáž sa v súčasnosti používajú predovšetkým pri menších stavbách (rodinné domy, rekreačné chaty a podobne). Ich nevýhodou je malá požiarna odolnosť a veľká spotreba reziva. Drevené stropné konštrukcie nie sú dostatočne tuhé vo vodorovnej rovine a vykazujú značné priehyby. Keďže drevo podlieha rozličným škodcom (hniloba, drevokazné huby a podobne), vyžadujú drevené konštrukcie aj dokonalú chemickú ochranu impregnáciou alebo ochranu náterovými látkami. Nosnú konštrukciu drevených trámových stropov tvoria trámy (stropnice) v osovej vzdialenosti 0,8 až 1,2 m a záklop.

Pre zvýšenie stability nosných stien treba drevené stropnice kotviť oceľovými kotvami do zvislej nosnej konštrukcie. Drevené trámy nesmú byť do muriva tesne zamurované. V úložnom otvore okolo záhlavia trámu má byť vzduchová medzera so šírkou minimálne 50 mm a podložka (z hydroizolačného pásu) má presahovať úložnú plochu najmenej o 30 mm. Tým sa drevený trám chráni pred pôsobením vlhkosti a pred hnilobou.

160914

Železobetónové stropy

Železobetónové stropy sú v súčasnosti najviac používané stropné konštrukcie. Výhodou týchto stropov je veľká únosnosť, odolnosť, tuhosť v horizontálnej rovine, ľubovoľné tvarovanie a veľká požiarna odolnosť. Z hľadiska veľkého zaťaženia zvislých konštrukcií, základov a aj vlastnej konštrukcie stropu je veľká objemová hmotnosť železobetónu nevýhodná. Na druhej strane však pomáha z hľadiska akustických vlastností stropu (vzduchovej nepriezvučnosti). V snahe o zjednodušenie, zefektívnenie a urýchlenie výstavby sa z pôvodných monolitických trámových a doskových konštrukcií vyvinuli konštrukcie prefabrikované, ako aj prefabrikované monolitické.

Monolitické železobetónové stropy

Monolitické železobetónové stropy sú vybetónované do debnenia priamo na stavbe. Pôdorysne sú oveľa variabilnejšie ako prefabrikované stropy. Nevýhodou týchto stropov je veľká stavebná prácnosť, náročné vystužovanie, obmedzenie výstavby v zimnom období, nutnosť technologických prestávok, zvýšené náklady na debnenie, výrobu a dopravu betónovej zmesi. Tieto stropy delíme na doskové a trámové. Prednosťou doskových monolitických železobetónových stropov je jednoduchosť debnenia a vystužovania a najmä rovný podhľad. Pri menších rozpätiach sú z hľadiska spotreby betónu a výstuže hrúbky dosiek hospodárne. Pri väčších rozpätiach, v porovnaní s trámovými a rebrovými stropmi, spotreba neúmerne rastie.

Dosky môžu byť nosné v jednom alebo dvoch smeroch. Dosky jednosmerne vystužené, uložené na dvoch protiľahlých stranách prosto (kĺbovo), sa navrhujú do rozpätia 3 m, dosky uložené votknutím do rozpätia 4,5 až 6 m. Dosky vystužené v dvoch smeroch (krížom armované), podopreté po obvode stenami alebo prievlakmi, možno použiť na väčšie rozpätia. V závislosti od spôsobu uloženia ich možno použiť do rozpätia 7,2 × 7,2 m i viac. Dosky bodovo podopreté je vhodné použiť na menšie zaťaženie s minimálnym rozpätím 5 m. V mieste styku stĺpa s doskou hrozí nebezpečenstvo prepichnutia dosky stĺpom. Preto sa do tohto styku vkladá oceľová hlavica.

Pre skeletové objekty s väčším zaťažením aj rozpätím (5 až 12 m) možno navrhnúť takzvané hríbové stropy. Sú to doskové stropy zosilnené nad stĺpmi hríbovými viditeľnými hlavicami v tvare zrezaného ihlana alebo kužeľa. Monolitické železobetónové trámové a rebrové stropy sa navrhujú na väčšie rozpätia. Trámová konštrukcia stropu má menšiu plošnú hmotnosť ako dosková. Nosné trámy sú monoliticky spojené s doskou a tvoria tak staticky výhodný T prierez, ktorý umožňuje hospodárne rozloženie materiálu. Pre veľkú prácnosť debnenia, vystužovania a pre nerovný podhľad sa tento typ stropu v súčasnosti navrhuje zriedka.

Ak možno podoprieť strop po celom obvode, odporúča sa použiť roštové a kazetové konštrukcie s trámami orientovanými v dvoch smeroch. Monolitické železobetónové rebrové stropy vložkové. Vzhľadom na nevýhody trámových a rebrových stropov sa vyvinuli rôzne systémy stropov, pri ktorých sa využíva stropná vložka (z keramických tvaroviek, z ľahkých betónov alebo z polystyrénu), ktorá vytvára stratené debnenie pre rebrá a dosky monolitického rebrového alebo kazetového stropu.

Výhodou takejto konštrukcie je jednoduchšie debnenie, rovný podhľad, relatívne malá plošná hmotnosť, jednoduché riešenie zvislých priestupov a veľká architektonická a konštrukčná variabilita (vhodné na nepravidelné pôdorysy).

Nevýhodou je väčšia prácnosť oproti prefabrikovaným monolitickým systémom. Rebrá sú spravidla v osových vzdialenostiach 300 až 750 mm so šírkou 60 až 120 mm. Výšku rebra určuje výška tvarovky. Hrúbka hornej betónovej dosky je 40 až 70 mm. Tuhosť stropu vo vodorovnej rovine sa zabezpečuje vystužením hornej dosky oceľovou sieťovinou. Tento typ stropu možno navrhnúť pre nižšie objekty, kde nevadí nižšia tuhosť vo vodorovnej rovine.

Prefabrikované (montované) železobetónové stropy

Hlavné nevýhody monolitických stropov odstraňuje prefabrikovaná technológia. Priemyselná výroba stropných panelov umožňuje ich vyľahčenie (dutinami alebo keramickými tvarovkami) a tiež ich predpínanie. Týmto možno dosiahnuť rozpätie 12 a viac metrov. Veľkosť panelov (šírka panelov od 2,4 do 3,6 m) a ich veľká hmotnosť obmedzujú dopravné a manipulačné možnosti. Prednosťou prefabrikovaných stropov je ich rýchla montáž a menšia prácnosť na stavbe. Nosnú konštrukciu tvoria prefabrikované železobetónové stropné panely. Sú vystužené najčastejšie v jednom smere. Ukladajú sa na dve protiľahlé steny alebo prievlaky. Po uložení stropnej konštrukcie treba zabezpečiť spolupôsobenie jednotlivých dielcov. Preto sú stykové plochy panelov tvarované. Do takto vzniknutých škár medzi panelmi sa vkladá styková výstuž a betónová zálievka, ktoré zabezpečujú tuhosť vo vodorovnej rovine.

Prefabrikované monolitické železobetónové stropy

Prefabrikované monolitické železobetónové stropy sú kombináciou prefabrikovanej a monolitickej časti realizovanej priamo na stavbe. Prefabrikovaná časť spravidla plní funkciu skrytého debnenia, čím sa urýchľuje postup výstavby. V konečnom stave obe časti spolupôsobia vo výslednej spriahnutej konštrukcii. Tieto typy stropov odstraňujú nevýhody monolitických stropov (prácne debnenie), ako aj prefabrikovaných stropov (náklady na dopravu, manipuláciu na stavbe a podobne). Intenzívny výskum pôsobenia týchto spriahnutých železobetónových konštrukcií v ostatných desaťročiach umožňuje navrhovať stropy hospodárnejšie, progresívnejšie a rýchlejšie.

Konštrukcie prefabrikovaných monolitických stropov môžu byť nosníkové s vložkami a doskové. Prefabrikované monolitické železobetónové stropy z nosníkov a vložiek. Základný nosný prvok tvoria nosníky, medzi ktoré sa ukladajú stropné vložky z keramiky, z ľahkých betónov a podobne. Po vyskladaní týchto prvkov sa vybetónuje rebrový strop (často sa označuje ako polomontovaný strop). V súčasnosti sa navrhujú zo spriahnutých nosníkov typu filigrán alebo FERT.

Prefabrikovaný nosník tvorí betónová alebo keramická pätka, do ktorej je zabetónovaná hlavná priehradová výstuž. Nosníky sa počas stavby dočasne podoprú spravidla v 1/3 rozpätia. Až potom sa osadia stropné tvarovky (keramické, pórobetónové alebo betónové). Celá konštrukcia stropu sa zabetónuje. Nad stropnými vložkami sa vytvorí betónová vrstva s hrúbkou 40 až 60 mm. Systém nevyžaduje celoplošné debnenie stropu, čo urýchľuje výstavbu a znižuje náklady na strop. Na tomto princípe sa vyrába celý rad nosníkov a vložiek pre rôzne rozpätia a zaťaženia. Hrúbka stropu sa pohybuje od 190 do 300 mm podľa výšky tvarovky a vybetónovanej monolitickej vrstvy. Vzhľadom na zaťaženie a hrúbku stropu možno navrhnúť stropy do rozpätia 7,5 m, čo je vhodné najmä pri výstavbe rodinných a bytových domov.

Prefabrikované monolitické železobetónové stropy doskové. Nevýhodou bežných prefabrikovaných doskových stropov je malá variabilita, na rozdiel od výroby prefabrikovaných dosiek (takzvaný filigrán) pre prefabrikované monolitické spriahnuté stropy, ktorá je založená na maximálnej variabilite pôdorysného tvaru. Stropnú konštrukciu tvorí prefabrikovaná doska (slúži ako stratené debnenie), na ktorú sa vybetónuje horná monolitická časť. Tenké prefabrikované železobetónové dosky (s hrúbkou 50 až 80 mm) sú vystužené pozdĺžnou nosnou výstužou a základnými priestorovými priehradovými nosníkmi. Spriahnutie oboch častí zabezpečuje i drsný horný povrch prefabrikovanej dosky. Pre väčšie rozpätia sa používajú predpäté stropné dosky. Maximálna šírka dosky je spravidla 2,4 m. Dĺžka prefabrikátu je limitovaná statickými požiadavkami.

Oceľové a oceľobetónové spriahnuté stropy

160913

Oceľ je tradičný stavebný materiál používaný na konštrukcie stropov. V súčasnosti sa okrem bežných oceľových nosníkových stropov používajú spriahnuté oceľobetónové stropy z oceľových nosníkov, tvarovaných oceľových plechov a monolitickej betónovej dosky. Výhodou ocele je veľká únosnosť, malá hmotnosť a jednoduchá montáž. Oceľové stropy sa používajú na veľké rozpätia a zaťaženia. Nevýhodou ocele je vyššia cena materiálu, malá požiarna odolnosť a nutnosť protikoróznej ochrany. Pre malú plošnú hmotnosť oceľových prvkov má stropná konštrukcia horšie akustické vlastnosti. Z akustického hľadiska je preto výhodná kombinácia s betónovou doskou. Oceľové a oceľobetónové stropy z hľadiska konštrukcie rozdeľujeme na nosníkové a doskové konštrukcie.

Nosníkové konštrukcie tvoria nosníky (stropnice), ktoré podopierajú stropnú dosku. Nosníky môžu byť oceľové (z valcovaných, priehradových alebo z plnostenných zváraných profilov) alebo spriahnuté oceľobetónové (oceľový nosník spriahnutý tŕňom s nadbetónovanou doskou). Dosky môžu tvoriť tvarované oceľové plechy, železobetónová doska (monolitická alebo prefabrikovaná), plechobetónová doska, prípadne keramické dosky (Hurdis). Doskové konštrukcie sa vytvoria z tvarovaných oceľových plechov, ktoré prenášajú všetky zaťaženia a tvoria tak oceľový doskový strop, alebo spolupôsobia s nadbetónovanou doskou, čím vzniknú oceľobetónové spriahnuté dosky. Na záver možno zdôrazniť, že pri návrhu a realizácii vodorovných nosných konštrukcií stropov je potrebné predovšetkým starostlivo dbať o kvalitné vyhotovenie a o zaistenie zo statického hľadiska najbezpečnejšieho a až potom hospodárnejšieho riešenia.

Článok pôvodne vyšiel v publikácii Všetko o hrubej stavbe, JAGA GROUP 2007