V súčasnom stavebníctve zohrávajú oceľové konštrukcie kľúčovú úlohu pri tvorbe moderných a funkčných budov. Priehradové väzníky si nachádzajú v stavebníctve čoraz väčšie uplatnenie, a to prakticky vo všetkých segmentoch. Využiť sa dajú ako pri priemyselných a dopravných stavbách, tak aj bežných rodinných domoch a strešné konštrukcie, ktoré sú z nich vyhotovené, sa vyznačujú jedinečnou kombináciou výhod.
Základné konštrukčné princípy a komponenty
Priehradový väzník je prefabrikovaný stavebný prvok, pomocou ktorého sa zostavuje rovinný rám charakteristický trojuholníkovou konštrukciou. Priehradový väzník predstavuje konštrukčný rovinný rám, ktorý je vytvorený z viacerých trojuholníkov. Využíva ich geometrickú tuhosť a dokáže tak prenášať pomerne vysoké zaťaženie na veľké rozpony. Rám vytvorený pomocou priehradových väzníkov tvoria obvodové prvky, na ktoré sú napojené vnútorné diagonály zostavené do trojuholníkového tvaru.
Tento konštrukčný rovinný rám je tvorený obvodovými prvkami - tzv. horným a dolným pásom spolu s vnútornými prútmi - diagonálami. Priehradová konštrukcia sa skladá zo stĺpov a priestorových zváraných väzníkov. Stĺpy sa najčastejšie zvárajú z valcovaných profilov IPE a HEA. Samotný väzník sa skladá z hornej a dolnej pásnice, zvislíc a diagonál.
Najčastejšie navrhujeme väzníky, kde spodná a horná pásnica sú z UPE alebo HEA profilov, zvislice a diagonály sú zo štvorhranných trubiek, tzv. jaklov. Veľkosti profilov určuje náš statik podľa rozponu a snehového zaťaženia. Jednotlivé moduly sú prepojené trubkami rôznych veľkostí. Pri navrhovaní priehradových väzníkov musíme v prvom rade vytvoriť dostatočne pevný spoj v mieste, kde sa tieto prvky spájajú. Tieto spojovacie časti, na ktorých závisí únosnosť celej konštrukcie, sa v praxi nazývajú styčníky.
Priehradové väzníky sú navrhované ako rovinné prvky, z ktorých vytvárame priestorovú konštrukciu strechy. Jednotlivé väzníky ako aj celá priestorová konštrukcia musia byť správne nadimenzované, aby dokázali bezpečne preniesť zaťaženie do spodnej stavby. Projektom a statickým výpočtom preukazujeme ich stabilitu a mechanickú odolnosť. Podľa konštrukcie styčníkov rozoznávame priehradové väzníky zbíjané, skrutkované, styčníkové, kolíkové či lepené.
Výhody a široké spektrum využitia
Hlavnou prednosťou nami navrhnutých priehradových konštrukcií je ich využitie pri veľkorozponových halách, ako sú telocvične, tenisové či športové haly, aj v kombinácii so murovanými prvkami. Z toho čo sme spomenuli prirodzene vyplývajú aj široké možnosti využitia priehradových väzníkov a konštrukcií z nich vyhotovených. Svoj význam majú napríklad pri stavbe mostíkov, lávok pre peších, cestných mostov, ale aj iných nosných konštrukcií. Vďaka priehradovým väzníkom nie je zároveň problém realizovať ani tvarovo zložité konštrukcie, pri ktorých sa vyžaduje vysoká pevnosť.
V zásade si priehradové väzníky ale nachádzajú najväčšie uplatnenie práve pri zastrešovaní priemyselných objektov, skladov, komerčných priestorov a v neposlednom rade aj bežných rodinných domov, bungalovov či rekreačných objektov. Pri takýchto aplikáciách hovoríme o tzv. väzníkovom krovi. Medzi hlavné výhody patrí rýchlosť a cena. Na podklade podrobného statického výpočtu je možné vyrobiť priehradové väzníky na mieru konkrétnej stavbe, pričom takáto výroba je pomerne rýchla. Dodanie prispôsobených väzníkov je potom základným predpokladom aj pre jednoduchšiu a rýchlejšiu montáž.
V porovnaní s inými typmi strešných konštrukcií šetríte aj na materiáli, pretože ho bude stačiť menej. Ďalšie výhody spočívajú v samotných konštrukčných vlastnostiach väzníkového krovu. Umožní vám totiž pokryť väčšie presahy bez potreby dodatočných podpier. Priehradové väzníky vám pri realizácii krovu umožnia preklenúť rozpony až približne 30 metrov, takže sa môžete spoľahnúť na vysokú variabilitu vnútornej dispozície.
Priehradovými konštrukciami sa vytvára vzdušnejší typ vnútorného priestoru, umožňujúci umiestnenie všetkých horizontálnych rozvodov vo výške nosníka. Spodným pásom sa vytvára optické ohraničenie manipulačnej plochy, vhodné na umiestnenie osvetlenia alebo technologických rozvodov. Zníženie ceny oproti tradičným systémom bolo dosiahnuté nielen zníženou hmotnosťou konštrukcie, ale predovšetkým používaním primárneho materiálu vo forme zvitkov či valcovaných profilov, alebo produktov z neho, ako sú sendvičové panely či trapézové plechy.
V porovnaní s murovanými alebo monolitickými konštrukciami ponúkajú priehradové konštrukcie kratší čas na postavenie hlavných rámov a strešnej konštrukcie. Montované stavby systému môžu byť štandardne až trojpodlažné budovy. Nosné oceľové konštrukcie montovaných budov sú určené pre výstavbu vzdelávacích zariadení, predajných, prezentačných alebo ubytovacích priestorov.
Historický vývoj a súčasné štandardy
Priehradové väzníky poznáme už niekoľko storočí, ide o technológiu priehradových väzníkov klincovaných. Už podľa názvu tejto techniky je jasné, že ide o styčníky vytvárané klincovými spojmi, pričom takýto spoj vyžaduje veľkú presnosť a striktné dodržanie konštrukčných zásad. Častým dôvodom porúch či havárií boli v minulosti nesprávne navrhnuté a zhotovené práve klincované styčníky.
Experimenty prišli v 50-tych rokoch 20. storočia v oblasti USA, kedy bol styčník vytvorený pomocou obojstranných oceľových platní. Platne mali otvory pre klince alebo hroty, ktoré pevne spájali pásy s diagonálami. Konštrukcia sa takýmto spôsobom zjednodušila, keďže nebolo viac potrebné využívať zdvojené pásy. Zalisovanie platní s hrotmi zvýšilo produktivitu výroby. Zároveň sa s prichádzajúcim rozvojom technológií preniesli návrhy zo skíc do počítačov projektantov a výrobných firiem.
V Európe priehradové väzníky začali svoju cestu vo Švajčiarsku a Belgicku. V týchto krajinách sa začalo s drevenými priehradovými väzníkmi spájanými kovovými spojkami s prelisovanými hrotmi. Následne sa začali využívať v Nemecku, kde bol na ne vydaný schvaľovací protokol v roku 1964. Aj vďaka tomuto protokolu sa dnes používajú takmer v celej Európe.
Na Slovensko priniesla systém priehradových väzníkov žilinská firma KONTRAKTING, jeden zo zakladateľov platformy Staviame z dreva. Na trh prišli v roku 1995 a vzhľadom na počet vyrobených konštrukcií - viac ako 9000 na Slovensku a v okolitých krajinách - sa tak nepochybne stala lídrom na slovenskom trhu. Na výrobu týchto konštrukcií sa dnes vzťahuje európska norma STN EN 14250 z augusta 2010, ktorá definuje požiadavky na prefabrikované konštrukčné prvky spájané kovovými spojkami s prelisovanými hrotmi. Táto norma nahradila dovtedy platnú normu STN EN 14250 z roku 2005.
Nová norma STN EN 1090-2:2010, ktorá je platná od 1. apríla 2010, špecifikuje nové požiadavky na oceľové konštrukcie, vrátane kategorizácie výroby oceľových konštrukcií. Nové triedenie stanovuje štyri triedy zhotovenia, ktoré zabezpečujú rozdielnu úroveň sledovania materiálov a dokumentov pri výrobe, ako aj technologický spôsob výroby. Každé sledovanie materiálu alebo činnosti, každé dômyselnejšie opracovanie, má zákonite vplyv na potrebu ďalších investícií do strojového vybavenia.
Preto je na dohode medzi projektantom a investorom, aké očakávané kvalitatívne vlastnosti má dodaná konštrukcia spĺňať - či už z hľadiska životnosti, alebo estetického vnímania. Energetické objekty tvoria samostatnú kapitolu. Uplatnenie oceľových konštrukcií sa odvíja najmä od všestranných vlastností ocele, ktorá umožňuje realizovať materiálovo ľahké, vysoké alebo tvarovo náročné konštrukcie. Aj v tomto prípade je neodmysliteľná projekcia v 3D systémoch.
So zdokonaľovaním a rastúcimi skúsenosťami v oblasti návrhu a výroby oceľových konštrukcií, po odbornej a technologickej konsolidácii výroby, sa opäť začali presadzovať priehradové konštrukcie, ktoré sa stali zaujímavými aj pre koncových užívateľov. Navrhovanie nosného skeletu stavebných konštrukcií sa často spája s navrhovaním výrobných technológií, žeriavov a vstavieb na spoločné využitie. Pri uvedených projektoch je neodmysliteľná projekcia v 3D systémoch.
Integrácia s inými stavebnými prvkami a opláštením
Využitie ocele na nosné konštrukcie športových a multifunkčných hál, najmä strešných alebo obvodových konštrukcií, sa odvíja od požiadavky na veľkorozmerové rozpony a vizuálnu formu stvárnenia. Pri stavbách s vnútornou výškou nad 12 metrov sa odporúča voliť kombináciu železobetónových stĺpov a oceľovej strešnej konštrukcie.
Čoraz častejšie sa uplatňujú kombinované nosné systémy železobetónových stĺpov a oceľových strešných väzníkov, ktoré nahrádzajú ťažší železobetón. Toto riešenie ponúka významný potenciál vo využití konštrukčných výhod oboch materiálov. Alternatívou k týmto systémom však naďalej ostáva oceľový priehradový systém tvorený hlavným priehradovým väzníkom a strešnými väznicami s rozponmi 15 až 21 metrov.
Ako najekonomickejšie riešenie sa ukazuje kombinácia priehradových nosníkov so železobetónovými stĺpmi a bezväznicovej strechy pri štandardných rozponoch 6 metrov, tvorenej trapézovým plechom TR 153. Dimenzovanie hrúbky plechu závisí od snehovej oblasti, v ktorej sa stavebný objekt nachádza, a od uvažovaného dodatočného zaťaženia na samotnú konštrukciu plechu.
Týmto spôsobom realizujú svoje stavby takmer všetky automobilky a dodávateľské spoločnosti, ktoré nedisponujú vlastnou výrobou železobetónových alebo oceľových skeletov. Pri návrhu väčších vzdialeností rámov, až do 12 metrov, sa strešná konštrukcia tvorí pomocou strešných väzníc. Kľúčovým faktorom pri projektovaní vzdialeností rámov je zváženie typu opláštenia - či už ide o sendvičový panel, alebo skladaný plášť pri použití C-kaziet a trapézového plechu - a tiež polohy fasádnych prvkov, ktoré môžu byť uložené horizontálne alebo vertikálne.
Najekonomickejšie riešenie konštrukcií sa zvyčajne dosahuje pri vzdialenosti hlavných rámov od 6 do 7,5 metra, s výškou do 10 metrov a rozponom od 20 do 30 metrov. Pre vzdialenosti rámov nad 6 metrov sa odporúča použiť opláštenie skladaného plášťa alebo vertikálne uloženie sendvičových panelov. Naopak, pri vzdialenostiach rámov do 6 metrov je preferované horizontálne uloženie panelov. Z hľadiska nákladov predstavuje najlacnejší variant strešnej konštrukcie práve sendvičový panel.
Najlacnejší typ strešnej konštrukcie predstavuje kombinácia väznicového systému a strešných sendvičových panelov. Pri tomto riešení sa maximálne využíva subtílnosť tvarovaných pozinkovaných väzníc a sendvičových panelov, ktoré vyžadujú podopretie v priemere každé 3 metre. Pri spádoch striech dlhších ako 15 metrov je nevyhnutné počítať s napojením strešných panelov a doplniť ďalšiu podperu.
Sendvičové panely ako moderné opláštenie
Sendvičové panely predstavujú moderný a efektívny stavebný materiál, ktorý si získava čoraz väčšiu popularitu. Sú bez preháňania stavebným materiálom súčasnosti, pričom ich produkcia dosahuje obrovské objemy. Sendvičové panely PPGI sú farebne potiahnuté pozinkované oceľové panely s izolačným materiálom v strede. Tieto panely je možné prispôsobiť z hľadiska štruktúry, materiálu a povrchového efektu. Oceľový plech môže byť pozinkovaný alebo PPGI. Sendvičové panely PPGI sa dajú použiť ako strešné krytiny, šindle či ohradenia. Sendvičové panely s oceľovými panelmi PPGI na vonkajšej strane a izoláciou v strede sú esteticky príjemné a praktické.
Kovové sendvičové panely sú dostupné v galvanizovanej aj farebne lakovanej oceli. Wanzhi Group má pozinkované oceľové linky s hrúbkou zinku od 30 do 350 g, ako aj linky PPGI/PPGL s vrchnými nátermi od 10 do 40 mikrónov a základnými nátermi od 5 do 20 mikrónov. Samozrejmosťou je možnosť zabezpečiť hotové PPGI sendvičové panely pre projekty. Spoločnosť kladie veľký dôraz na balenie panelov, ktoré zahŕňa plastovú fóliu, papier odolný voči vlhkosti, pozinkované plechy, drevené palety a iné.
Špecifické typy sendvičových panelov a ich aplikácie
- Strešné panely odolné voči agresívnemu prostrediu: V poľnohospodárstve a chove hospodárskych zvierat sú kľúčové panely, ktoré odolávajú agresívnemu prostrediu. Ich vnútorné pancierovanie tvorí vrstva laminátu zo sklených vlákien, ktorá zabraňuje korózii.
- Strešný panel Isogrecata: Tento panel má hliníkovú povrchovú úpravu. Jeho vonkajšie 5-rebrové pancierovanie je vyrobené z lakovanej ocele, zatiaľ čo vnútorné bočné pancierovanie je z hliníka.
- Strešný panel ISODECK: ISODECK je sendvičový panel s obráteným profilom. Spodné 5-rebrové pancierovanie je z lakovanej ocele, zatiaľ čo horné pancierovanie môže byť vyrobené z plochej bitúmenovej dosky, PVC alebo ocele s PVC povlakom.
- Chladiarenské sklady a priestory na skladovanie potravín: Pre tieto účely sa používajú špecializované panely, ako napríklad ISOFROZEN - chladiarenský stenový panel s užitočnou šírkou 1150 mm, spojené v špeciálnom drážkovanom prevedení.
- Strešné sendvičové panely Isoagro: Isoagro panely sú 5 alebo 3 rebrové strešné izolačné panely. Ich vnútorný bočný pancier je tvorený vystuženou fóliou zo sklených vlákien, ktorá nekoroduje a je odolná voči mikroorganizmom, baktériám a niektorým kyselinám bežným v poľnohospodárskych budovách.
Tepelné vlastnosti: Súčiniteľ prechodu tepla (U) je kľúčovým parametrom pri výbere sendvičových panelov. U* predstavuje základný súčiniteľ prechodu tepla, zatiaľ čo U1 zohľadňuje geometriu profilu panelu a tepelný účinok spojky. U2 zohľadňuje iba geometriu profilu panelu. Tieto hodnoty sú vypočítané podľa normy EN 14509:2013 A.10. Štandardné dĺžky panelov sa pohybujú od 2 do 10 metrov. Izolačné jadro medzi dvoma oceľovými armatúrami vytvára pevný systém s vynikajúcou tepelnou izoláciou. Tepelnoizolačné strešné panely s 3 alebo 5 stužujúcimi rebrami možno použiť na všetky strechy s minimálnym sklonom 7 %.
Dôležité aspekty pre návrh a dlhodobú životnosť
Pre správnu a dlhodobú životnosť je nutné dodržiavať zásady návodu na údržbu krovu stanovené výrobcom. Dôležitým aspektom je nižšia požiarna odolnosť priehradových konštrukcií, ktorá si vyžaduje nutnosť chránenia podhľadom. Prevádzkové potreby a nutnosti zahŕňajú logistické a priestorové obmedzenia, výškové a dĺžkové delenie väzníkov, s rozponom len do 30 m, a obmedzené využitie podkrovia (len sedlo bez valby).
Nevyhnutná je aj kontrola osadenia už v procese výstavby v závislosti na následnej realizácii iných podpôr. Dôležité je prevetrať podstrešný priestor „studenej“ strechy. Realizácia väzníkového krovu si vyžaduje odbornú montáž. Skúsenosti z praxe ukazujú, že pri kvalitne vyrobenej konštrukcii možno čas výstavby skrátiť až o 20 %, naopak, pri nedoriešených detailoch alebo nekvalitnej výrobe sa tento čas môže predĺžiť aj o 50 %.
Montážne náklady tvoria približne 15 až 20 % ceny dodávanej štandardnej oceľovej konštrukcie. Základným predpokladom bezproblémovej montáže, napríklad fasádnych prvkov, je koordinácia výškového osadenia objektu, čím sa eliminuje možnosť vzniku bezspádových vodných plôch pri nízkospádových fóliových strechách.
Oceľové systémy sú vďaka svojim vlastnostiam a možnostiam vhodné aj na realizáciu doplnkových architektonických konštrukcií obchodných centier, administratívnych alebo polyfunkčných budov. Na úspešné uplatnenie oceľových prvkov pri navrhovaní a realizácii stavebných konštrukcií majú jednoznačne vplyv viaceré faktory. Sú to predovšetkým: zohľadnenie skutočnej výhody ocele ako stavebného materiálu, úzka spolupráca zúčastnených strán na projekte od začiatku projektovania, prispôsobenie typu nosného skeletu podmienkam zakladania a prevádzke budovy, typ opláštenia stien a strechy, požadovaná konštrukčná nadväznosť jednotlivých častí, spoľahlivosť dodržiavania termínov výroby a profesionálna montáž.
tags: #priehradovy #vaznik #detail