Střešní krytina – Časopis o střechách

Při pohledu na krásnou, kompetentně a vkusně provedenou střechu málokdo přemýšlí o tom, co se skrývá hluboko pod střešním „koláčem“. Ale oporou střechy, garantem její spolehlivosti a bezpečnosti jsou skromní dělníci – krokve. V tomto článku se budeme zabývat typy krokví, novými i tradičními materiály, stejně jako softwarem pro automatizovaný návrh krokvových systémů.

1. Co jsou krokve? Typy krokvových systémů

Krovy jsou, obrazně řečeno, „kostrou“ střechy. Prvky krokvového rámu, kloubově spojené dohromady, podpírají střechu a přenášejí trvalé (hmotnost střešní krytiny, bezpečnostní prvky instalované na střeše atd.) a dočasné (sníh, vítr, led atd.) zatížení na stěny nebo jiné stávající podpěry. Krokvové systémy mohou být jednoduché nebo složité. Jednoduchý systém se skládá ze dvou krokvových nohou spočívajících na vodorovném nosníku – táhle. Složitý systém zahrnuje: krokvové nohy, vaznice, pražce, sloupky, výztuhy (krokvové nohy), distanční podložky a stěnové desky. V závislosti na tom, zda je krokvový systém nepodpěrný nebo distanční konstrukce, se krokve dělí do dvou hlavních skupin: zavěšené a vrstvené (obr. 1 a 2). Zavěšené krokvové systémy jsou obtížněji vyrobitelné, vyžadují pečlivější dohled během provozu a také se obtížněji opravují a zesilují. Takové krokve se používají, když nejsou žádné vnitřní stěny a systém spočívá pouze na vnějších plotech. Jejich krokvové nohy pracují na tlak a ohyb. Konstrukce navíc vytváří značnou horizontální rozpínací sílu, která se přenáší na stěny. Dřevěná nebo kovová táhla spojující krokve pomáhá tuto sílu snížit. Montuje se jak u paty krokví (a v tomto případě slouží jako příčka – tato možnost se nejčastěji používá při konstrukci mansardových střech), tak i výše. Čím výše je umístěna, tím větší by měl být její průřez a tím spolehlivější spojení s krokvemi. Systémy příčných krokví jsou konstrukčně nejjednodušší a nejúspornější alternativou. Používají se v případech, kdy má budova dvě nebo více řad svislých podpěr (stěn nebo sloupů), jejichž vzdálenost obvykle nepřesahuje 5–8 m. Taková rozpětí se snáze zakrývají krokvemi položenými podél svahů v malé vzdálenosti od sebe.

Obr. 1. Schémata a prvky zavěšení nosných dřevěných krokví

Obr. 2. Schémata a prvky nosných vrstvených dřevěných krokví

V praxi dřevěného stavění domů se kromě obecně uznávaných krokví v poslední době stále více používají posuvné krokvové systémy. Podstata těchto systémů spočívá v tom, že posuvná opora zabraňuje vyboulení a kroucení krokví. Tento efekt, ke kterému dochází při smršťování budovy, následně vede k okamžitému narušení střešního „koláče“. Projekt tohoto typu krokvového systému by měla vypracovat specializovaná organizace se zkušenostmi s návrhem a instalací takových konstrukcí.

2. Tradiční materiály
Pro potřeby vícepodlažní monolitické nebo zděné bytové výstavby, stejně jako pro výstavbu velkorozponových průmyslových nebo sociokulturních staveb se vazníky krokvových systémů nejčastěji vyrábějí z kovových profilů nebo masivních železobetonových staticky určitých nosníků. Řada technických a ekonomických studií, stejně jako analýza ruských i zahraničních zkušeností, nám však umožňuje věnovat bližší pozornost dřevěným prvkům: plným nebo lepeným. Lze je s úspěchem použít ve střechách stejných průmyslových budov s rozpětím až 18 m, sportovních, výstavních a dalších veřejných velkorozponových konstrukcí. Dřevěné krokve se také používají jako nosné konstrukce dočasných budov, průmyslových budov s chemicky agresivním prostředím a technických místností (altány, bungalovy, přístřešky atd.). Při výstavbě individuálních nízkopodlažních dřevěných nebo zděných domů je dřevo zjevným lídrem.

3. Inovativní materiály

Přečtěte si více

Plíseň na botách - jak se jí zbavit a jak boty uchovat

3.1. Běžné lepené lamelové dřevo a LVL dřevo

Hlavní myšlenkou výroby různých lepených materiálů je získání homogenních produktů z heterogenních surovin. Dřevěné lamely, řezané podél linií napětí a lepené vysoce kvalitními pryskyřicemi, tvoří materiál, který je mnohem pevnější než jeho předchůdce – přírodní dřevo. Ještě pevnější a monolitičtější materiál tvoří lepená dřevěná dýha. Jakýkoli lepený trám, na rozdíl od běžného řeziva, je schopen udržet přesné lineární rozměry bez ohledu na sezónní faktory a klimatické podmínky. Nedeformuje se ani nekrčí se vlhkostí, nepraská ani nehnije, má minimální přirozené smrštění, prakticky neabsorbuje vlhkost, a proto vlastní hmotnost trámu ve vlhkém prostředí zůstává nezměněna. Stabilita lineárních rozměrů trámu zaručuje vysokou přesnost spojovacích částí, díky čemuž jsou konstrukce odolné a časem neztrácejí svou atraktivitu, což se nedá říci o výrobcích z běžného dřeva, které podléhají bobtnání a deformaci. Výrobky z LVL byly vynalezeny v USA ve 1930. letech 1970. století. Zpočátku se tento materiál používal k výrobě leteckých vrtulí a dalších vysoce pevných leteckých součástí během druhé světové války. V 20. letech 60. století začali Art Trautner a Gerold Thomas, zakladatelé společnosti Trus Joist International, používat paralelně lepené vrstvy dýhy k výrobě I-nosníků, podlahových trámů a vazníků. Lepené lamelové dřevo má vysoké pevnostní vlastnosti při relativně nízké hmotnosti. Délka plných prvků může dosáhnout XNUMX m. Na světě existuje dokonce jediný XNUMXmetrový lis pro kontinuální výrobu LVL! Dřevo se vyrábí technologií kontinuálního lisování s mikrovlnným předehřevem. To podporuje lepší pronikání pryskyřice do struktury dřeva a tvorbu nového, homogenního, vysoce pevného materiálu.

Obr. 3. Lepené lamelové dřevo LVL

Dřevo LVL (obr. 3) se hojně používá ve stavebnictví a zejména při rekonstrukci podkroví. Nízká hmotnost konstrukce umožňuje použití tohoto materiálu v budovách s omezenou únosností, tj. staré základy a nosné stěny budovy lze zcela zachovat. Hlavní obtíž při rekonstrukci budov je často spojena s prací v hustě osídlených městských oblastech, které neumožňují použití těžké stavební techniky – při práci s dřevem LVL to však není nutné. Spolu s široce používanými plochými nosnými konstrukcemi (krokve, rámové a obloukové nosné konstrukce) jsou zajímavé objemové prostorové systémy (síťové klenby, kopule, tenkostěnné a žebrované klenby pláště). Použití dřeva LVL v prostorových konstrukcích umožňuje výrazně odlehčit základy budovy rovnoměrným rozložením zatížení ze střechy podél obrysu budovy. LVL trámy a výrobky z nich vyrobené se snadno ošetřují barvami a laky, antiseptiky a zpomalovači hoření a jejich přirozená dřevovláknitá struktura umožňuje jejich použití nejen jako materiál pro nosné konstrukce, ale také jako nedílnou součást interiéru. Existuje několik technologií pro stárnutí LVL trámů a natírání různými laky a barvami. Moderní designéři a architekti tuto techniku úspěšně využívají.

Timur Iskhakovich Akchurin, generální ředitel společnosti Talion Trading LLC

Při výstavbě sportovního zařízení v německém Grossachsenheimu byl původní plán použít ocelové profily pro rozpětí nosné konstrukce. Budova je postavena výhradně z lepených lamelových dřevěných prvků s využitím rámové technologie a masivních dřevěných panelů. Projekt počítal s rozpětími přes 6 m a zatížením 500 kg/m2. Místo použití ocelových profilů HEB 340 pro všechna rozpětí nosné konstrukce v prvním patře však byly použity nosníky Ultralam o šířce 75 mm a délce 600 mm. Výsledek: 14 m3 Ultralamu nahradilo 9 t oceli, což vedlo k úspoře 60 % nákladů a 45 % hmotnosti materiálu. Pro krokvové systémy se používají nosníky typu R a X – v prvním z nich mají všechny vrstvy dýhy rovnoběžný směr vláken a ve druhém mají jednotlivé vrstvy kolmý směr vláken.

3.2. I-nosníky

Přečtěte si více

Jak pěstovat klíčky fazolí

3.2.1. Dřevo + OSB (HDF) desky

Obr. 4. Příklad OSB nosníku

Nosníky ve tvaru I se vyrábějí z kompozitních desek (OSB nebo HDF) spojujících masivní dřevo nebo lepené police. HDF (High Density Fiberboards) je materiál získaný lisováním velmi malých dřevěných pilin. OSB (Oriented Strand Board) (obr. 4) je dřevěná deska získaná třívrstvým tvarováním a horkým lisováním velkoformátových dřevěných štěpek. Dlouhé tenké štěpky o délce až 140 mm a tloušťce asi 0,6 mm se kladou do koberce ve třech vrstvách. Vnější vrstvy tvoří štěpky orientované rovnoběžně s délkou hotové desky. Ve vnitřní vrstvě se štěpky kladou kolmo k délce hotové desky. Nosníky z kompozitních desek odolávají těžkému zatížení a po instalaci se neohýbají, nesmršťují a nepraskají. Ve stěnách z dřevěných nosníků se snadno vyřezávají otvory pro kanalizaci, elektrické rozvody, přívod plynu, přívod vody, větrání atd. Světovými výrobci dřevěných nosníků ve tvaru I jsou GP, Nascor (se stěnou z OSB) a Steico (stěna z HDF). V Rusku vyrábí DOMMA System dřevěné nosníky ve tvaru I pro podlahy a krokve dle vlastních specifikací. Jedním ze zajímavých řešení je celosložený dřevěný I-nosník s policemi vyrobenými z LVL dřeva o délce až 13 m (obr. 5). Na tyto výrobky je poskytována doživotní záruka.

3.2.2. Dřevo + kov

Pásy dřevokovových I-nosníků jsou vyrobeny z vysoce kvalitního chemicky chráněného dřeva. Příčné zatížení zajišťují stěny z vysoce legované oceli chráněné dvojitým žárovým zinkováním. Pro stabilitu je ocel profilovaná a má vlnitý tvar. Na žebrech jsou vyraženy zuby s roztečí 50 mm, které v horizontálním průmětu tvoří písmeno S: to se provádí proto, aby se zabránilo praskání při zatlačování do dřeva. Nevýznamná vlastní hmotnost takových konstrukcí prakticky nezpůsobuje jejich smrštění. To je důležité v obtížných podmínkách, kdy je únosnost základů a konstrukcí omezená, použití těžké techniky je nemožné a doprava materiálu je obtížná. Nosník o délce 6 m a šířce 230 mm váží pouze 40 kg, zatímco při zatížení 2 tuny se ohýbá pouze o 7 mm. Tyto nosníky je také možné vyrobit z LVL dřeva. Zvýšení pevnosti ve srovnání s dřevokovovým nosníkem se stejným průřezem dosahuje 25 %, zatímco hmotnost a cena se liší jen velmi málo. V Německu se dřevokovové nosníky I vyrábějí již více než 40 let. V Rusku je jediným výrobcem těchto nosníků společnost HTS Rusland, která je součástí skupiny společností MEISER GmbH.

Andrey Gerasimov, systém DOMMA

I-nosníky jsou ideální pro zakrytí základny ploché střechy; s úspěchem se používají ve střechách jakéhokoli typu, včetně těch, které jsou v provozu. Díky své vysoké únosnosti je nosník vhodný pro konstrukci střech, které jsou plánovány k pokrytí přírodními taškami nebo břidlicí. Pro spojení nosníků se používají převážně klasické spojovací prvky – konzoly, ale pro pevnost a hospodárnost je možné při návrhu položit oporu na nosné stěny a prvky. Spojení střešního systému z I-nosníků se stěnami domu se zásadně neliší od spojení s masivními dřevěnými nosníky.

4. Základní parametry dřevěných krokví: tloušťka trámu a montážní rozteč

Přečtěte si více

Jak zředit barvu na vlasy: Průvodce dokonalým barvením – telegraf

Krokve mohou být vyrobeny z jednoduchých nosníků, ale i z plných nebo lepených kompozitních deskových profilů. Z ekonomických důvodů platí, že čím masivnější jsou použité nosníky a desky, tím dražší jsou krokve. Stavební předpisy předepisují, že pro těžký typ střešní krytiny (krytina – keramické tašky) by se jako krokve měly použít minimálně nosníky 70×150 mm, přičemž rozteč krokví se doporučuje minimální, násobek šířky izolační desky, tj. asi 600 mm. Pokud uvažujeme lehkou střešní krytinu – kovové tašky, válcovaný materiál, kovové kusové desky (diamanty, šindele), latě – pak lze rozteč krokví zvětšit na 2 m a průřez krokvového profilu lze vzít jako 50 x 150 mm. Rozteč montáže krokví se samozřejmě volí v každém konkrétním případě. Je nutné vypočítat několik možností instalace krokví, vybrat jejich průřez, který splňuje požadavky na výpočet únosnosti (první skupina mezních stavů) a deformací, které neruší normální provoz (druhá skupina mezních stavů), s přihlédnutím k povaze a trvání zatížení, porovnat spotřebu materiálu, aby se zvolila ekonomicky nejvýhodnější možnost. Nejnižší spotřeba materiálu, za jinak stejných podmínek, ukazuje správnost zvoleného kroku instalace krokví. Prvky krokvového systému, na kterých spočívají krokve, musí být vodorovné. V opačném případě sklon podpěrných plošin vede k posunutí krokví nebo ke ztrátě stability krokví. Mauerlaty v budovách s vnějšími stěnami z lehkého zdiva, stejně jako v případech častého umístění krokví (rozteč krokví menší než 700 mm), jsou uspořádány souvisle. S roztečí krokví větší než 700 mm lze Mauerlaty uspořádat z krátkých kusů o délce 500–700 mm. Pro ochranu stěnové desky a dalších částí krokví před vlhkostí a hnilobou se v místech, kde se konstrukce dotýkají zdiva, pokládá hydroizolace. Nedoporučuje se provádět zářezy v nosníku stěnové desky a v hřebenovém nosníku pro podepření krokví, protože to oslabuje stěnovou desku a nosník a zvyšuje pravděpodobnost jejich hniloby při vniknutí vlhkosti do řezu. Podle konstrukčních požadavků se stěnové desky vyrábějí z nosníků o průřezu 140×160 nebo 160×180 mm. Vzdálenost od stěnové desky k horní části podkroví by neměla být větší než 500 mm a ke spodní části středního trámu – větší než 400 mm. Vzdálenost od podkroví ke spodní části nosníků pro snadný pohyb po podkroví by zase neměla být menší než 1,8 m. Navzdory všem doporučením pro výrobu prvků krokvového systému jsou průřezy stlačených a ohybových prvků krokvového vazníku určeny podle požadavků na pevnost a tuhost SNiP II-25-80 „Dřevěné konstrukce“ a jsou voleny v závislosti na jejich délce, zatížení, které na ně působí, a spojích prvků systému.

5. Konjugační uzly
Pevnost a trvanlivost střechy navrhované budovy do značné míry závisí na správném řešení spojů prvků krokvového systému. Spojení musí zajistit přenos vypočítaných sil, zajistit funkčnost spojů během smršťování dřevěných konstrukcí, sušení dřeva a vzniku trhlin způsobených smršťováním. Pokud je nutné zvětšit rozměry dřevěných prvků a také vytvořit uzlové spoje, používají se následující metody spojení:
• lepení (v příčném směru) (obr. 6);
• spojování nebo navazování (v podélném směru) (viz obr. 6);
• uzlové spoje (pod úhlem).

Přečtěte si více

Betonování plotových sloupků: materiály, technologie, důležité nuance, pokyny krok za krokem

Ve stavební praxi existuje mnoho způsobů, jak spojit prvky krokvového rámu dohromady:
• spojení na čelním zářezu (v uzlových spojích dřevěných a srubových konstrukcí (obr. 7, a), čelní doraz (v uzlových spojích a spojích stlačených prvků);
• spojení s přímými podélnými, šikmými a příčnými pery;
• spojení s ozubenými kovovými deskami (obr. 7, b) (pro provádění uzlových spojů prkenných prvků);
• spojení na napnutých spojích, které pracují v tahu (hřebíky, šrouby, sponky (obr. 7, c), táhly, u kterých působící síla směřuje podél osy tyče);
• spojení s rohy (obr. 7, g);
• lepení.
Všechny díly pro spojování prvků krokvového systému musí být vyrobeny kvalitativně a spolehlivě, v souladu s GOST, TU a technickými doporučeními. Řezání musí být přesné, s pevným uchycením. Nedoporučuje se používat různé podložky, podklady a další prvky, které mohou časem vyletět, deformovat se a tím zničit prostorovou tuhost systému. Lepené spoje musí splňovat následující požadavky: odolnost vůči vodě, bio- a tepelné odolnosti, pevnost, stabilita lepených spojů (přilnavost k lepeným materiálům) a také stejná pevnost jako dřevo (s výjimkou roztažení podél vláken).