Spriahnuté Drevo-Betónové Stropy: Princípy, Návrh a Rekonštrukcia

Spriahnuté drevo-betónové konštrukcie predstavujú moderné a efektívne riešenie v oblasti pozemného aj inžinierskeho staviteľstva. Ich základný princíp spočíva v kombinácii dvoch rôznych materiálov - dreva a betónu - s cieľom využiť ich najlepšie vlastnosti a potlačiť nevýhody. Tento prístup je známy už z minulosti, kedy sa spájali rovnaké materiály pre vytvorenie veľkorozmerových prierezov. V súčasnosti sa spriahnutie drevenej nosnej konštrukcie s betónovou vrstvou využíva na vytvorenie účinnejšieho zloženého prierezu, najmä z hľadiska ohybového namáhania prvku. V takto získanom priereze betón prenáša tlakové účinky a drevo je namáhané predovšetkým ťahom.

Spriahnuté drevo-betónové stropy majú v súčasnosti svoje zastúpenie najmä vo forme spriahnutých trámových stropov. Tieto stropy využívajú výhody oboch materiálov, či už ide o mechanické, alebo stavebno-fyzikálne vlastnosti. Oproti klasickému drevenému stropu je pri spriahnutí s betónovou doskou vyššia nielen celková odolnosť, ale taktiež tieto stropy dosahujú priaznivejšie hodnoty priehybov a limituje sa kmitanie konštrukcie. Z pohľadu akustiky majú takisto oveľa lepšie parametre z hľadiska vzduchovej aj krokovej nepriezvučnosti. Zároveň sa zvýši aj požiarna odolnosť stropnej konštrukcie. Pridaním betónovej vrstvy k drevenej konštrukcií sa zlepšia aj niektoré tepelnotechnické vlastnosti stropu.

Využitie a typológia

Spriahnuté drevo-betónové konštrukcie sa využívajú predovšetkým pri drevostavbách a v niektorých prípadoch aj pri stavbách s vertikálnymi prvkami na báze silikátov. Problematickou oblasťou drevostavieb je zabezpečenie ich dostatočnej tuhosti proti statickým a dynamickým stálym a náhodilým zaťažovacím účinkom. Nahradením klasických drevených stropných konštrukcií spriahnutými drevo-betónovými stropnými prvkami, ktorých tuhosť vo vertikálnom aj horizontálnom smere je podstatne vyššia, sa dosiahne zvýšenie celkovej tuhosti budovy.

V mostnom staviteľstve sa drevo-betónové spriahnuté sústavy využívajú pri konštrukciách mostoviek v rámci konštrukcií cestných mostov alebo pri konštrukciách lávok pre peších. Spriahnutá drevo-betónová mostovka má vyššiu tuhosť, je odolnejšia proti dynamickým účinkom a predstavuje určitú ochranu drevenej konštrukcie proti vonkajším mechanickým účinkom. Na splnenie požiadavky efektívneho spriahnutia musia byť nosné drevené prvky mostovky usporiadané tak, aby boli v priamom kontakte s betónovou vrstvou.

Základné typy spriahnutých drevo-betónových sústav sú:

• Nosníková sústava: Betónová doska je spriahnutá prostredníctvom mechanických spriahovacích prvkov s drevenými nosníkmi. Môže byť uplatnená so záklopom (plošný materiál na báze dreva, napr. preglejkové alebo OSB tabule) alebo bez záklopu, kde sa drevený nosník spriahne so samonosnou železobetónovou doskou.
• Dosková sústava: Vyvinula sa len v posledných rokoch a pozostáva zo súvislej drevenej vrstvy (z doskového reziva uloženého na hranu vedľa seba - vertikálnych lamiel), ktorá je spriahnutá s betónovou vrstvou. Lamely sú spojené klincami alebo lepidlom. Spôsob spriahnutia sa môže riešiť drážkovými spojmi alebo vlepovanými kovovými pásmi. Táto sústava má síce vyššiu spotrebu dreva, ale je účinná pri rozpätiach nad 6,0 m.

Betónovú časť pri oboch typoch sústav možno vytvoriť z prostého alebo ľahčeného betónu s minimálnou kovovou výstužou, ktorá má zabrániť vzniku trhlín od zmrašťovania betónu. Vzájomné spojenie betónovej dosky s drevenými nosnými prvkami možno zabezpečiť pomocou kovových (mechanických) spriahovacích prvkov, drážkových spojov alebo lepením. Medzi mechanické spriahovacie prvky patria klince, svorníky, skrutky, oceľové kolíky, ale aj rôzne typizované záchytkové krúžky, zazubené záchytky, oceľové rúrky, oceľové dosky s prelisovanými hrotmi, vlepované betonárske výstužovacie prúty, oceľová priehradovina alebo oceľový pás vlepený do dreva.

Návrh a výpočtové metódy

Príspevok sa zaoberá výpočtovými metódami pre navrhovanie spriahnutých drevo-betónových nosníkov. Pri navrhovaní spriahnutej drevo-betónovej konštrukcie je vplyvom popustenia medzi drevom a betónom šmykové spojenie týchto dvoch materiálov poddajné. Tento fakt je nutné zohľadniť aj pri výpočte. V prípade spriahnutého drevo-betónového stropu môžeme uvažovať s efektívnym prierezom tvaru „T“.

Normový predpis a γ-metóda

Návrhový postup ponúka Príloha B normy pre navrhovanie drevených konštrukcií EN 1995-1-1 (Eurokód 5). Tento výpočtový postup, známy aj ako γ-metóda, vyjadruje mieru spriahnutia pomocou súčiniteľa γ. Ten je závislý od modulu popustenia spojovacieho prostriedku K, vzdialenosti spojovacích prostriedkov s, rozpätia nosníka L a osovej tuhosti pripájanej časti prierezu. Je potrebné upozorniť, že modul popustenia spojovacích prostriedkov je nutné uvažovať ako Kser pre medzné stavy používateľnosti (MSP) a ako Ku pre medzné stavy únosnosti (MSÚ). Súčiniteľ γ vyjadruje mieru tuhosti pripojenia betónovej dosky k drevenému trámu. V prípade, že γ = 0, prierez pôsobí bez spriahnutia. V prípade, že γ = 1, prierez pôsobí ako ideálne tuho spriahnutý, a teda nedochádza k popusteniu medzi drevom a betónom.

Keďže drevo aj betón v závislosti od času a vlhkosti menia svoje vlastnosti, je nutné zohľadniť aj rôzne štádia pôsobenia konštrukcie, zaťaženia a podoprenia. Tieto zmeny sa prejavujú najmä poklesom modulov pružnosti dreva a betónu v čase, ale taktiež poklesom modulov popustenia spojovacích prostriedkov. V praxi to znamená, že je nutné rozdeliť zaťaženia v čase na jednotlivé úseky, v ktorých pôsobia. V každej fáze je nutné zohľadniť aktuálny stav konštrukcie, tzn. uvážiť nespriahnutý prierez na začiatku výstavby, spriahnutý prierez v ďalších štádiách, príslušné hodnoty modulov pružnosti a modulov popustenia v príslušnom časovom úseku a pod. Keďže zaťaženie týchto stropov je z 30-40 % tvorené zaťažením vlastnou tiažou a drevený trám je oproti spriahnutému prierezu pomerne poddajný, je výhodné vo fáze betonáže konštrukciu montážne podoprieť.

Metóda konečných prvkov (MKP)

Alternatívou k normovému výpočtovému postupu môže byť použitie metódy konečných prvkov (MKP). V bežných komerčných programoch pre statickú analýzu konštrukcií je možné vytvoriť spriahnutý prierez rôznych tvarov a z rôznych materiálov. Kompozitné drevo-betónové konštrukcie sú však špecifické - ich spriahnutie nie je ideálne tuhé. Na vytvorenie poddajného šmykového spojenia však môžeme využiť dostupné prostriedky obsiahnuté v klasických programoch.

Pre analýzu v 2D môžeme drevo a betón modelovať ako dva samostatné prúty s obdĺžnikovým prierezom, umiestnené nad sebou vo vzájomnej vzdialenosti rovnej skutočnej vzdialenosti ťažísk čiastkových prierezov. Podopretie môžeme aplikovať na drevený prút, zaťaženie na betónový prút. Ďalej je potrebné zabezpečiť adekvátne spolupôsobenie na základe konkrétneho spôsobu spriahnutia, tzn. potrebujeme poznať modul popustenia spojovacieho prostriedku. Na prenos zvislého zaťaženia je možné použiť tuhé väzby, v ktorých však uvoľníme väzbu rovnobežnú s osou spriahnutého nosníka a taktiež pootočenie. Tým zabezpečíme, že väzba prenáša len zvislé zaťaženie. Na prenos posuvnej sily použijeme prúty s osovou tuhosťou rovnou modulu popustenia. Tie umiestnime na zvislej osi presne na rozhraní materiálov, pričom vzájomné vzdialenosti prútov sú totožné so vzdialenosťami spojovacích prostriedkov na skutočnom nosníku. Dôležité je, aby tento prút prenášal len osové zaťaženie. To môžeme dosiahnuť uvoľnením zvislej väzby a pootočenia na jednom konci prúta. Na spojenie s betónovým a dreveným prútom použijeme opäť tuhé väzby.

Výpočtové programy od výrobcov

Pri navrhovaní spriahnutia pomocou šikmo osadených skrutiek sa snažia výrobcovia týchto spájacích prostriedkov uľahčiť prácu inžinierom tým, že im ponúkajú vlastné výpočtové programy pre drevo-betónové kompozity. Pre uľahčenie návrhu spriahnutých drevo-betónových nosníkov sú v ponuke aj programy pre návrh tohto typu konštrukcií. Použitie týchto programov v určitom zmysle uľahčuje prácu inžinierom a pre výpočty bez vplyvu dotvarovania sú pomerne spoľahlivé.

Spojovacie prostriedky

Vzájomné spojenie betónovej dosky s drevenými nosnými prvkami možno zabezpečiť pomocou kovových (mechanických) spriahovacích prvkov, drážkových spojov alebo lepením. Medzi mechanické spriahovacie prvky patria klince, svorníky, skrutky, oceľové kolíky, ale aj rôzne typizované záchytkové krúžky, zazubené záchytky, oceľové rúrky, oceľové dosky s prelisovanými hrotmi, vlepované betonárske výstužovacie prúty, oceľová priehradovina alebo oceľový pás vlepený do dreva. Tieto spojovacie prvky zabezpečujú vzájomné spolupôsobenie betónovej a drevenej časti zloženého prierezu hlavne pri ohybovom namáhaní. V interakčnom pôsobení s dreveným prvkom spôsobujú lokálne namáhanie dreva.

Pre spriahnutie dreva a betónu sa najviac používajú skrutky so šesťhrannou hlavou, celozávitové skrutky, skrutky so širokou hlavou alebo špeciálne skrutky určené pre spriahovanie. Skrutky do dreva je možné orientovať pod uhlom (optimálne 45°) k vláknam dreva. V takom prípade je vodorovná posuvná (šmyková) sila v škáre medzi drevom a betónom rozložená na ťahovú diagonálu, ktorú prenášajú skrutky, a tlakovú zvislicu, prenášanú otlačením dreva o betón. Niektorí výrobcovia drevoskrutiek odporúčajú skrutky osádzať protichodne, tzn. prvú z dvojice skrutkovať pod uhlom 45° a druhú pod uhlom 135° k vláknam.

Vzťahy pre určenie modulov popustenia pre tento typ šmykového spojenia EC5 neuvádza. Jednotliví výrobcovia však majú pre svoje výrobky tzv. technické listy (osvedčenia), v ktorých je možné tieto údaje nájsť. Napríklad pre skrutky Würth alebo E.u.r.o. Tec „KonstruX“ uvádza výrobca špecifické vzťahy. Pre skrutky SFS VB, ktoré sú osadené v dvojiciach, pričom jedna je pod uhol 45°, druhá kolmo k vláknam, platí takisto špecifický vzťah. V prípade protichodného osadenia však pre dvojicu skrutiek platí iný výraz.

Rekonštrukcia dreveného trámového stropu spriahnutím

Drevené stropy majú na Slovensku bohatú históriu a dodnes predstavujú obľúbené konštrukčné riešenie. Avšak, ako každá konštrukcia, aj drevené stropy si vyžadujú pravidelnú kontrolu a v prípade potreby aj odbornú rekonštrukciu. Tento článok sa zameriava na detailný postup rekonštrukcie dreveného trámového stropu, vrátane rôznych metód spevnenia, reštaurovania a modernizácie, s dôrazom na zachovanie ich historickej hodnoty a zároveň zabezpečenie ich funkčnosti a dlhej životnosti.

Príčiny poškodenia a potreba rekonštrukcie

Drevené konštrukcie sú v prípade náročnejších expozícií a pri nezaistení adekvátnej konštrukčnej a chemickej ochrany postupne atakované poveternostnými činiteľmi a nezriedka aj rôznymi biotickými škodcami. V kritických situáciách dochádza k poškodeniu nosných prvkov drevených konštrukcií a hrozí ich havária. Najčastejšie závady drevených konštrukcií sú spôsobené vodou, ktorá zateká do stropnej konštrukcie alebo v nej kondenzuje, čo vedie k hnití drevených častí, najmarkantnejšie vo zhlaví stropných trámov (časť trámu uložená vo stene).

Okrem vlhkosti a biotických škodcov môžu drevené stropy trpieť aj mechanickým poškodením, ako sú zárezy, vývrty, rozštípnutie, či vplyvom prirodzeného starnutia dreva (trhliny, suky). Taktiež geometriou stropu - nerovnosť, vytočenie, či zmena prierezu. Rekonštrukcia je nevyhnutná aj v prípadoch, keď strop nevyhovuje súčasným normám na únosnosť, tuhosť alebo akustické vlastnosti. Pri rekonštrukcii podlahy na drevenom trámovom strope treba zohľadniť viaceré požiadavky, ako napríklad účel priestoru, typ podlahovej krytiny či typ vykurovania.

Postup rekonštrukcie

Rekonštrukcia dreveného trámového stropu môže byť realizovaná rôznymi metódami, v závislosti od rozsahu poškodenia, požiadaviek investora a pamiatkovej ochrany. Všeobecne platí, že pred akýmkoľvek zásahom do konštrukcie je nutné vykonať dôkladný prieskum stavu drevených prvkov.

1. Dôkladná kontrola a príprava konštrukcie

• Prvým krokom je obnaženie stropných trámov zhora a ich dôkladná kontrola. Zahŕňa vizuálnu obhliadku a prípadné sondy na zistenie rozsahu poškodenia drevokaznými hubami, hmyzom či mechanickým poškodením.
• Kontrola zhlaví stropných trámov a ich úprava pre zabezpečenie odvetrávania. V prípade nedostatočnej izolácie z exteriéru je možné vykonať kontaktné zateplenie z interiéru kapsy.
• Pri zistení biologického napadnutia trámu v zhlaví je nutné vykonať adekvátne opravy (vyčistenie, sterilizácia).

2. Spevnenie a sanácia drevených prvkov

V závislosti od rozsahu poškodenia sa pristupuje k sanácii a spevneniu drevených prvkov:

• Výmena poškodených prvkov: Ak je to technicky a priestorovo možné, najväčšmi poškodené trámy sa celkom vymenia za nové.
• Protézovanie: Pri lokálnom poškodení sa nahradí alebo doplní poškodená časť nosného prvku novou protézou.
• Príložkovanie: Spojenie zdravej časti prvku s príložkou z dreva alebo ocele pre zvýšenie konštrukčnej výšky.
• Ukotvenie do oceľovej konzoly: Poškodené zhlavie trámov sa odreže, nový koniec trámu sa ošetrí a zasunie do pripravenej konzoly, ktorá sa zabetónuje do muriva.
• Plombovanie: Používa sa na lokálne degradované časti, štrbiny či dutiny, prevažne z estetického hľadiska, ale aj pre zvýšenie tlakovej pevnosti.
• Impregnačné spevnenie dreva: Pomáha predĺžiť životnosť dreva pri náročných expozíciách.

3. Realizácia spriahnutej železobetónovej dosky (Suchá metóda)

Jednou z moderných a efektívnych metód rekonštrukcie drevených trámových stropov je spriahnutie pôvodných drevených trámov s novou železobetónovou doskou, pričom sa preferuje tzv. „suchá metóda“. Tento postup zvyšuje únosnosť a tuhosť stropu bez nadmerného zvyšovania vlhkosti v konštrukcii, čo je kritické najmä pri starých objektoch. Postup spravidla zahŕňa nasledovné kroky:

1. Na drevený trámový strop sa zrealizuje celoplošný záklop z OSB dosiek, ktorý slúži ako stratené debnenie pre železobetónovú dosku. Prípadnú nerovnosť pôvodnej trámovej stropnej konštrukcie je možné riešiť v úrovni ŽB dosky.
2. OSB doska sa zhora ošetrí separačnou PE fóliou. Následne sa do drevených trámov zaskrutkujú skrutky SFS VB určené na spriahnutie trámov so železobetónovou doskou.
3. Do spodného okraja budúcej železobetónovej dosky sa položí kari sieť s krytím výstuže 20 mm. Dimenziu výstužnej siete určí statik, najčastejšie sa používa sieť s rozmermi 150/150/6 mm.
4. Pred betonážou je nutné trámový strop podoprieť v tretinách rozpätia.
5. Po obvode stropu sa osadí pružná vložka hrúbky minimálne 10 mm.
6. Následne sa zrealizuje betonáž železobetónovej dosky. Optimálna hrúbka betónovej dosky je 80 mm, minimálna odporúčaná hrúbka je 60 mm a maximálna je 100 mm.

Tento postup umožňuje vytvoriť veľmi tuhé stropné dištančné membrány. Spodné priečne dosky sa kladú na rozpätie 1 až 3 polí, horné spriahajúce dosky kladené pozdĺž posilovaných trámov je možné bezpečne rozdeliť v strede rozpätia. Spriahnutie je obvykle prevádzané mechanickými spojovacími prostriedkami kolíkového typu (vruty, klince). Pre historicky cenné objekty je možné spriahujúcu dosku vyhotoviť aj z jednotlivých fošní priamo na stavbe.

Modernizácia a zlepšenie vlastností stropu

Okrem spriahnutia s betónovou doskou existujú aj ďalšie možnosti, ako modernizovať a zlepšiť vlastnosti dreveného stropu:

Zlepšenie akustických a tepelných vlastností

Pre dosiahnutie optimálnych akustických vlastností sa odporúča striedať v skladbe stropu „ťažkú“ a „ľahkú“ vrstvu, aby sa pohltili všetky zvukové vlny. Na trámovom strope by sa malo začať s ťažkou vrstvou, ktorá sa položí priamo na záklop, napríklad podlahová voština alebo sadrovláknité dosky s hrúbkou 15 mm s priťažením 36 kg, ktoré pohltia nežiaduce chvenie od krokového hluku. Na ňu sa môže položiť mäkká vrstva v podobe dosky s poréznou alebo vláknitou štruktúrou (minerálna, flísová alebo drevovláknitá izolácia).

Ak do dreveného stropu vložíte minerálnu vlnu s hustotou minimálne 40 kg/m³, dokážete citeľne obmedziť prenikanie hluku medzi jednotlivými podlažiami - útlm môže dosiahnuť až 30 až 50 %. Tento izolačný materiál účinne pohlcuje nielen kročajový, ale aj vzdušný hluk. Použitie minerálnej vlny s hrúbkou 100 až 200 mm zároveň prispieva k lepším tepelnoizolačným vlastnostiam stropu, pričom tepelné straty sa znižujú približne o štvrtinu až tretinu a výsledný tepelný odpor presahuje hodnotu 2,5 m²K/W.

Vyrovnanie podlahy a použitie podsypov

Na vyrovnanie nerovností pôvodného stropu sa okrem vyrovnávacej vrstvy v úrovni ŽB dosky môže použiť aj ľahký vyrovnávací podsyp. V prípade, ak je pôvodný zásyp súdržný a suchý, môže sa v skladbe ponechať. Slúži ako cenné priťaženie, ktoré by sa po odstránení muselo do podlahy vrátiť, aby sa dosiahli potrebné hodnoty krokovej nepriezvučnosti. Toto priťaženie dokáže pohltiť 22 dB krokového hluku a je pre drevený trámový strop nevyhnutné aj zo statického hľadiska, keďže eliminuje priehyby konštrukcie.

Voštinový systém neslúži na vyrovnanie podlahy, iba kopíruje nerovnosti a podlahu rovnomerne zaťaží. Môže sa presypať len o 5 mm, čo môže pri drobných nerovnostiach postačovať. Na vyrovnanie väčších nerovností sa používa ľahký vyrovnávací podsyp.

Povrchová úprava a ochrana dreva

Po montáži konštrukcie stropu nasleduje skladba podlahy, ktorá má kľúčový vplyv na úžitkové vlastnosti stropu ako celku. Drevený strop obložený vhodným materiálom dokáže miestnosť nielen skrášliť, ale aj ochrániť samotnú konštrukciu. Správne zvolený ochranný náter zabraňuje prenikaniu vlhkosti a významne predlžuje životnosť stropu. Kvalitná vrstva navyše chráni pred plesňami, hmyzom aj slnečnými lúčmi. Svetlé odtiene pôsobia vzdušne a opticky priestor rozšíria; tmavšie varianty zas dokážu krásne zvýrazniť letokruhy dreva. Starostlivosť o drevené stropy je jednoduchá, ak sa dodržiava pravidelná údržba a správne ochranné opatrenia.

Laboratórne skúšky a experimentálny výskum

Článok sa zaoberá laboratórnymi skúškami spriahnutých nosníkov, ktoré boli vytvorené spojením dreva a betónu pomocou celozávitových skrutiek Würth Assy plus VG. Cieľom prebiehajúceho výskumu je testovanie 6 vzoriek spriahnutých drevo-betónových nosníkov vyhotovených v mierke 1:1 k nosníkom, ktoré boli použité na vytvorenie stropu rodinného domu v Stupave. Laboratórne skúšky sú rozdelené na 4 krátkodobé, deštrukčné merania a 2 dlhodobé, nedeštrukčné merania.

Príprava skúšobných vzoriek

Príprava skúšobných vzoriek spriahnutých drevo-betónových nosníkov prebiehala v laboratóriu Katedry kovových a drevených konštrukcií Stavebnej fakulty STU v Bratislave. Ako stratené debnenie betónovej dosky boli použité veľkoformátové cemento-trieskové dosky CETRIS Basic hrúbky 18 mm. Pre spriahnutie dreva a betónu boli použité celozávitové skrutky Würth ASSY plus VG s priemerom 8 mm a dĺžkou 220 mm, orientované pod uhlom 45° k vláknam dreva. Pre vytvorenie betónovej vrstvy spriahnutého nosníka bolo potrebné vytvoriť dočasné zvislé debnenie. Betónová vrstva s hrúbkou 70 mm bola vystužená zváranými sieťami z betonárskej ocele a bol použitý betón triedy C25/30. Po 28 dňoch od betonáže bolo dočasné debnenie odstránené a nosníky boli pripravené na ohybové skúšky.

Meranie kmitania a odolnosti

Pred prípravou spriahnutých nosníkov boli merané vlastné frekvencie samotných drevených nosníkov pomocou trojice akcelerometrov. Následne bolo k dreveným nosníkom pripevnené stratené debnenie z CETRIS dosiek a opäť boli nosníky podrobené testovaniu vlastných frekvencií. Z porovnania vidieť, že aj pri malom náraste hmotnosti, ale zachovaní pôvodnej tuhosti nosníka, klesá nielen frekvencia, ale aj logaritmický dekrement útlmu. Pre zistenie maximálnej odolnosti spriahnutých nosníkov sú dve vzorky testované štvorbodovým ohybom do porušenia. Nosníky sú podopreté na oboch koncoch a zaťaženie vyvodzuje hydraulický lis. Počas zaťažovania sa merajú pomerné pretvorenia, zvislé deformácie, koncové poklzy, zaťažovacia sila a reakcie v podperách. Posledná vzorka z oboch testovaných skupín je pozorovaná z hľadiska dlhodobého správania sa, pričom je zaťažená dlhodobým zaťažením pomocou betónových častí z predchádzajúcich porušených vzoriek.

Výsledky a porovnanie

V decembri 2016 prebehla ohybová zaťažovacia skúška vzorky č. 1. Skúška bola ukončená porušením vzorky, pričom sila pri porušení mierne presiahla hodnotu stanovenú výpočtom. Nosník sa zlomil v mieste pod pôsobiskom zaťaženia. Graf ukazuje, že nosník sa až do porušenia správal lineárne. Toto správanie môže byť v konštrukciách pomerne nebezpečné, keďže pred zlyhaním nie je zvýšená napätosť prvku signalizovaná nadmernými deformáciami. Teoreticky je však možné ťažnosť systému dosiahnuť buď plastizáciou betónu, alebo pomocou plastizácie spojenia drevo-betón.

Pred samotnou ohybovou skúškou bol na základe geometrie a normových materiálových charakteristík vypočítaný priehyb a napätosť nosníka. Namerané a vypočítané hodnoty priehybu dosahovali vysokú mieru zhody. Pre porovnanie - nameraný priehyb (po odčítaní stlačenia dreveného trámu v oblasti podpôr) pri sile 52,8 kN (približne 90 % teoretickej odolnosti vzorky) dosahoval hodnotu 21,3 mm, oproti tomu vypočítaný priehyb pri tomto zaťažení dosahoval hodnotu 20,9 mm. Pri porovnaní napätí je možné pozorovať trochu väčšie rozdiely v nameraných a vypočítaných hodnotách (10-20 %). Napätia počas experimentu boli určené na základe Hookovho zákona z nameraných hodnôt pomerných pretvorení.

Porovnanie nameraných a vypočítaných hodnôt (Príklad)

Z porovnania hodnôt v tabuľkách, ktoré sú výsledkom štúdií, vyplýva, že výpočty napätí aj deformácií pre začiatok životnosti konštrukcie dávajú pre všetky uvedené metódy približne rovnaké výsledky. Odchýlky sú v tomto prípade z hľadiska inžinierskej praxe zanedbateľné a použitie ľubovoľného postupu je vhodné. Problémy nastávajú pri výpočtoch s uvažovaním dotvarovania, kde sú odchýlky medzi softvérom ponúkaným výrobcami drevoskrutiek a inými metódami trochu väčšie. Zo štúdie týchto programov nie je úplne jasné, akým spôsobom je zohľadnené dotvarovanie materiálov a spojovacích prostriedkov, a teda nie je možná dôsledná kontrola výstupov.

tags: #spriahnuty #drevobetonovy #strop