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. Už na prvý pohľad tak konštrukciu z priehradových väzníkov ľahko rozoznáte a odlíšite od ostatných. 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.
V mnohých prípadoch, keď je predmetom výberu spôsob vyhotovenia strešnej konštrukcie, možnosti sa zužujú na klasický viazaný alebo väzníkový krov. Začnime rýchlosťou a cenou. 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. Na väzníkový krov je možné zo spodnej strany rovno zapracovať aj podhľady opäť bez potreby montáže dodatočných trámov či podpier. V prípade, že máte záujem o realizáciu strechy so sklonom do 30 stupňov a netúžite po obytnom podkroví, tak práve krov z priehradových väzníkov môže byť pre vás ideálnou voľbou.
Typy krovov a materiály
Pohľad na našu ľudovú architektúru nás presviedča, že krov bol jej dominantou a aj v súčasnosti je neoddeliteľnou súčasťou rodinného domu. Domy s plochou strechou sa v našich klimatických podmienkach stávajú čoraz zriedkavejšími. Na rozdiel od plochých striech šikmé na tej istej zastavanej ploche poskytujú o takmer jedno podlažie väčší priestor na vnútorné využitie.
Krov nie je vždy predurčený pôdorysom domu, a tak si kladieme otázku, aký si zvolíme. Robí sa pultový, stanový, manzardový, najčastejšie však sedlový. Môže byť zrealizovaný s plnými štítmi, s polovalbami alebo valbového tvaru. Najpoužívanejším materiálom na krov rodinného domu je drevo. Niektorí výrobcovia ponúkajú krov aj z keramických strešných dielcov (napríklad systém HEBEL, YTONG). Na väčšie rozpony (ak to umožňuje statické riešenie spodnej stavby) používame železobetón alebo výhodné ľahké oceľové aj drevené lepené i klincované väzníky.
Materiál krovu
Pri použití dreva na krov nezáleží na členitosti a rozmeroch pôdorysu. Rozmery jednotlivých prvkov: pomúrnica, krokva, väznica, klieština, stĺpik, pásik, vzpieradlo, vešadlo a pod. navrhuje statik stavby na základe výpočtu. Prierez krovu ovplyvňuje sila vetra, hmotnosť snehu a krytiny a vlastná hmotnosť. Na rovnako riešený krov stavaný na severe Slovenska zvyčajne potrebujeme viac materiálu ako napríklad v Bratislave. Preto šikovný projektant pri návrhu prvkov krovu použije najvýhodnejšie statické riešenia. Cena za 1m3 dreva sa v súčasnosti pohybuje od 4 500 do 6 500 Sk. Na predstavený krov bolo použitých asi 9,5 m3 dreva.
Prvky krovu
Pomúrnica (jej bežný prierez je 150/150 mm) je prvok krovu, ktorý ukladáme na veniec obvodového múru. Jej úlohou je preniesť zaťaženie z krovu na nosné steny domu. Od venca ju oddeľujeme lepenkovou izoláciou. Krokvy (50 až 100/180 mm) podopiera väznica (150 až 200/220 mm). Ak stĺpik, potrebný na podopretie väznice, nemôžeme uložiť na nosný múr (nenachádza sa pod ním), väznicu stužíme pásikmi (150/150 mm). Na stuženie jednoduchých krovov používame klieštiny.
Spájanie drevených prvkov
Najbežnejším spôsobom spájania drevených prvkov krovu je tesársky spoj. Všetky stužujeme klincami, zvlášť namáhané časti (napríklad spoj klieštiny a krokvy) dodatočne spájame závitovou tyčou a maticou. Drevený stĺpik osádzame do oceľovej papuče, ukotvenej priamo na stropnej doske alebo v betónovom bloku v stene. Pomúrnicu ukotvíme kotevnými hákmi alebo oceľovými trnmi, ktoré pred betonážou vložíme do betónového venca. Väznicu ukotvíme do betónového bloku (alebo do venca v stene) pomocou kotevných hákov. Ak väznica, krokva alebo klieština má byť neobloženou súčasťou interiéru, tak pred osadením do konštrukcie krovu ich ohobľujeme.
Záklop a latovanie
Rozsah doštenia krovu - zaklop závisí od druhu strešnej krytiny a aj od toho, či bude krov zateplený. Plný zaklop robíme pre krytinu s malým sklonom strechy (do 17°) a pre asfaltové šindle. Pre betónovú alebo keramickú krytinu pribíjame laty vzdialené od seba 300 - 340 mm.
Ochrana dreva
Drevený krov chránime proti škodcom, plesniam, hnilobe a požiarom nástrekmi a nátermi. Proti ohňu chránime prvky krovu v interiéri podkrovia dodatočným obkladom sadrokartónom, Cetrisom a nehorľavými nátermi.
Vikier alebo okno?
Denné svetlo do obytného podkrovia vpúšťame svetlíkom, strešným oknom alebo vikierom. Do vikieru inštalujeme rovnaké okná ako do stien v ostatnej časti domu. Vikier osadzujeme do hrazdenej steny ako súčasť krovu, alebo obvodovej steny. V hambálkovom krove vikier za štandardných okolností nerobíme. Strešné okno (typy VELUX, ROTO, FAKRO, PRIMA FENESTRA) osádzame vždy medzi dve krokvy. Okno, ktoré je širšie ako svetlá šírka medzi krokvami, osadíme po vyrezaní časti jednej krokvy a jej úprave na rozmer okna. Táto úprava nie je vhodná u hambálkových krovov. Strešné okno vybavené ventilačnou klapkou osadzujeme prevažne do podkrovných miestností, v ktorých je predpoklad vyššej vlhkosti, resp. sú v nich väčšie nároky na vetranie (kúpelňa, kuchyňa, práčovňa, WC). Polohu strešného okna predurčuje účel podkrovnej miestnosti. Okno musí prispieť ku zlepšeniu estetického dojmu domu. Preto výrobky možno kombinovať do ľubovolných zostáv. Cena kvalitného strešného okna rozmerov 80/120 bez nadštandardných prvkov je 8 000 - 10 000 Sk. Slnečné clony, rolety, žalúzie, plisované žalúzie a markízy sú nadštandardné prvky, ktoré dodáva väčšina výrobcov strešných okien. Nimi regulujeme prenikanie svetla a tepelného žiarenia do interiéru. Vikier umožňuje lepšie využiť podlahovú plochu. Strešné okno zase presvetlí väčší priestor ako vikier s oknom v stene.
Druhy krovu
Hambálkový krov
Je to najbežnejší a najjednoduchší drevený krov. Strecha obdĺžnikového pôdorysu má tvar písmena A je vhodná do rozponu 8 až 9 m. Pozostáva z pomúrnic, krokiev a klieštin. V pozdĺžnom smere krov nie je staticky zabezpečený a jeho zavetrovanie riešime latami. Hlavným nosným prvokom hambálkového krovu po oboch stranách krokvy je klieština. Do priestoru medzi dve klieštiny vkladáme klieštinovú vložku, ktorá zabraňuje jej vybúleniu. Pri hambálkových krovoch medzi klieštiny zo spodnej strany a medzi krokvy vkladáme tepelnú izoláciu. Uchytíme ju dreveným roštom. Ten slúži zároveň na upevnenie sadrokartónu, Cetrisu, hoblovaných drevených iných dosák.
Väznicový krov
Väznicový krov je vhodný na prekrytie zložitejšieho pôdorysu. Na rozdiel od hambálku u väznicového krovu nerobíme zavetrovanie. Túto úlohu preberajú väznice, ktoré okrem toho zabezpečujú aj statickú funkciu roznosu vertikálnych síl do stien alebo do stĺpikov na ktorých sú položené. Klieštiny umiestnime len v každom štvrtom až piatom poli. Najväčší rozpon horizontálneho prvku bez podopretia býva 4,5 m. Dĺžka krokvy od väznice po hrebeň krovu môže byť najviac 2,5 m. Ak prekročíme túto zásadu, tak si pomôžeme vrcholovými príložkami.
Vešadlový a vzpieradlový krov
Princípom konštrukcie je vylúčenie ohybových momentov väznice a prenesenie celého zaťaženia do vzpier. Dosiahneme to vešadlom. To môže byť do rozponu 8 metrov jednoduché a do rozponu 10 -11 metrov dvojité. Trojitým vešadlom dosiahneme rozpätie aj väčšie ako 13 metrov. Konštrukcia vzpieradlového krovu je riešená podobne ako vešadlová. Funkciu vzpieradla preberú skrátené stĺpiky, ktoré vzpierajú sústavu troch až štyroch väzníc.
Netradičné krovy
Drevené lepené alebo oceľové priehradové väzníky sa často nepoužívajú na konštrukciu krovu v rodinných domoch. Výhodné sú najmä pre väčší rozpon, kvôli ktorému by sme museli zväčšiť sklon strechy z drevených hranolov. Zakrývame ich plným záklopom. Krov z ľahkých oceľových väzníkov (napr. systém SIMEK SYSTEM) sa vyrába na mieru.
Ako fungujú priehradové nosníky! (Konštrukcie 5-1)
Ľahký oceľový krov
K prednostiam ľahkého kovového systému možno zaradiť:
- jednoduchosť a rýchlu montáž bez použitia ťažkých zdvíhacích mechanizmov (tzv. dvojchlapová metóda)
- maximálne odľahčenie nosnej kostry a výrazne nižšiu hmotnosť krovu
- montáž tzv. suchou cestou
Oceľový priehradový nosník dlhý 7,5 m má len asi 20 kg. Drevený hranol s adekvátnou nosnosťou by vážil asi 80 kg. Montáž ľahkých priehradových väzníkov je nezávislá od počasia. Jednotlivé prvky spájame skrutkami. Domáci majster s pomocníkom zmontuje takýto krov za niekoľko dní.
Krov montujeme z jednotlivých nosníkov alebo vopred vyrobených zostáv podľa montážnej dokumentácie. Po ukončení montáže väzníkov a ich vycentrovaní nosnú časť strechy (krokvy) priskrutkujeme k pomúrnici (drevenej, betónovej alebo oceľovej), nosnej stene murovanej alebo z nosníkov Simek system pod hrebeňom strechy. Detailné uchytenie k nosnej časti je vždy riešené podľa konkrétnych podmienok stavby. Zavetrujeme tiahlami alebo veľkoplošnými doskami hrubými 14 mm (Cetris, OSB a pod.). Strechu uzatvoríme položením strešnej krytiny. Pri správnom uchytení je možné na ľahkú kovovú strechu uložiť všetky druhy krytiny (asfaltové šindle, keramickú alebo betónovú krytinu vlnité dosky a pod.). Vhodný výber krytiny je ovplyvnený predovšetkým sklonom strechy.
Analýza vnútorných síl a zlyhaní konštrukcií
Pri návrhu strešných konštrukcií je veľmi dôležité pristupovať ku každej konštrukcii individuálne a zohľadniť všetky faktory, ktoré vplývajú na jej únosnosť a životnosť. Analýza priebehu havárií konštrukcií ukazuje, že hlavnou príčinou kolapsu konštrukčných prvkov je ľudský faktor. K najväčšiemu počtu chýb dochádza už v priebehu návrhu. Nekvalitná realizácia alebo nesprávny spôsob údržby, prevádzkovania a objektívne príčiny sú zriedkavejšie.
Havária skladovacej priemyselnej budovy ilustruje, že nosná konštrukcia môže byť v prevádzke dlhší čas napriek chybám v návrhu a nedokonalostiam pri jej realizácii. Oceľová konštrukcia halového objektu s troma loďami má stĺpové priečne väzby v pozdĺžnej osovej vzdialenosti do 3,0 m. Hlavné nosné stĺpy vysoké 3,6 m z valcových profilov HE 300 sú pomocou kotevných skrutiek votknuté do železobetónových základových pätiek. Priehradové priečniky, ako hlavné strešné priehradové nosníky, kĺbovo pripojené k vrcholu stĺpov, nesú ľahký strešný plášť. Jeho nosnú vrstvu tvoria široké ohýbané, za studena tvarované tenkostenné plechy. V spodných vlnách sú samoreznými skrutkami pripojené k horným pásovým prútom väzníkov. Pri kvalitnej realizácii tak mali väzníky zaistiť proti strate stability postranným klopením. Ľahká skladovacia hala bola navrhnutá na rozhodujúce klimatické zaťaženia snehom s intenzitou 0,7 kN/m2 (II. snehová oblasť). Po intenzívnom snežení a otepľovaní strechu v krajnej lodi priľahlej k administratívnej budove zaťažoval závej hrubý približne 0,4 m. K zlyhaniu väzníka v tejto oblasti došlo vybočením prvých dvoch výplňových prútov a následným postranným vybočením väzníka. Spoje plechovej krytiny strate stability nezabránili, lebo došlo k odstrihnutiu skrutiek Prepočet strechy ukázal, že limitujúcim prvkom bola prvá vzostupná diagonála väzníka namáhaná vzperným tlakom. Aj pri zanedbaní prídavného namáhania z excentrického pripojenia výplňových prútov z kruhovej betonárskej ocele nemala dostačujúcu vzpernú pevnosť ani pri predpísanom návrhovom zaťažení strechy. Preťaženie strechy tak odkrylo uvedené nedostatky návrhu. Absencia autorského dozoru, nevhodný návrh spolu s nedorozumením medzi účastníkmi výstavby spôsobili haváriu strešnej konštrukcie výrobnej haly v procese jej realizácie.
Objekt s pôdorysom v tvare obdĺžnika má šírku 20,6 m a dĺžku 47,7 m. Obvodové múry z pórobetónových tvárnic lemuje železobetónový veniec s rozmerom 0,25 m x 0,25 m. Na ňom, ako aj na železobetónových stĺpoch 0,4 m x 0,4 m pri pozdĺžnej osi haly sú uložené priehradové väzníky krovu. Dva jednoducho podpreté trojuholníkové väzníky základnej priehradovej sústavy sú na stavbe uložené pozdĺžne vo vzájomnej osovej vzdialenosti 4,0 m. Ľavý väzník uložený na obvodovom múre a pri strede haly zase na železobetónovom stĺpe má rozpätie 10,55 m. Najväčšia systémová výška väzníkov nad strednou podperou je iba 2,018 m. Priľahlých desať priehrad vymedzujú zvislice z hranolov 80 x 80 mm. Prvé štyri diagonály pri strede haly sú z hranolov 80 x 120 mm. V zostávajúcich šiestich priehradách je ich prierez zmenšený na 80 x 100 mm. Koncová atypická časť väzníkov je uložená na obvodovom múre s excentricitou 421 mm. Spojité pásové prúty sú z dvoch hranolov 60 x 180 mm. Na prípoje v uzloch sa použilo osem klincov 6 x 150 mm. Krytina haly v sklone 18,4 % z trapézového plechu s výškou 20 mm sa podložila parotesnou vrstvou a uložila na drevené väznice. V januárové ráno pred začiatkom práce okolo 7.00 sa celkom zrútilo prvých päť nosníkov. Zostávajúce tri priečne väzby krovu vykazovali v dôsledku zaťaženia vrstvy snehom v hrúbke 0,4 m nadmerné priehyby. Krajný z nich mal prelomený horný tlačený pás pri štvrtej zvislici vo vzdialenostiach 4,4 m, teda v 0,42 násobku rozpätia. Únosnosť jednotlivých konštrukčných častí overená prepočtom ukázala, že limitujúcimi prvkami sú pásové prúty v druhej a tretej priehrade od uloženia na múre. Vnútorné sily a deformácie pre rozhodujúce návrhové zaťaženie strechy sa stanovili na výpočtovom modeli väzníka s ohybovo tuhými pásmi a kĺbovo k nim pripojenými výplňovými prútmi. Vplyv momentov v ťahanom pásovom prúte vyvoláva rovnaké napätia ako ťahová sila. Výsledná únosnosť pri normou predpísanom zaťažení snehom 1,0 kN/m2 sa teda prekročila až o 46 %. Ešte nepriaznivejšie výsledky sa konštatovali v tlačenom páse. Napätie pri uvažovaní momentu prekračuje návrhovú pevnosť o 51 %. Kritérium únosnosti smrekového dreva v zmysle STN 73 1701 bolo prekročené až o 70 %. Navyše, autor projektu nevhodne postupoval podľa STN 73 1701 čl. Dokumentáciu pre stavebné povolenie strešnej konštrukcie haly zhotovil projektant a realizačný projekt zase dodávateľ stavby. Ten vybral typ klincových spojov, uzlov a spôsob rozmiestnenia stužovadiel zaisťujúcich priestorovú tuhosť strechy. Omylom sa nazdával, že väzníky sa skladajú z dvoch nezávisle a samostatne fungujúcich častí, kým projektant predpokladal spojitý priehradový nosník s dvoma poliami.
Havariu strešnej konštrukcie autobusového nástupišťa svedčí o dôležitosti prevádzkovej údržby. Pôdorys 40 x 4,1 m prekrýval nosný systém z 11 konzolových priečnych väzieb votknutých do základov vo vzájomnej vzdialenosti 3,3 m až 4,6 m. Pozostávajú zo zvislej stojky vysokej 3,3 m. Prierez tohto stĺpa s výškou 430 mm oblúkom prechádza do konzoly s celkovou dĺžkou 4,1 m. Výška jej prierezu na styku so stĺpom je 300 mm, pričom ku koncu vyloženia sa zmenšuje na 170 mm. Kolmo na priečne väzby sú uložené uholníkové väznice. Na konci vyloženia konzoly a v jej strede majú priečne väzby pozdĺžne stužovadlá. Spolu s krytinou, stenovým plechom a priečnymi trámami spoľahlivo zabezpečovali priestorovú stabilitu nosného systému. Začiatkom januára minulého roka sa v podvečer zrútila konzolová časť strechy nesúca vrstvu snehu 0,6 m. Havária sa začala v druhej priečnej väzbe s najväčšou prislúchajúcou zaťažovacou šírkou. V najviac namáhanom priereze konzoly pri stĺpe sa vytvoril plastický kĺb. Znehodnotením pozdĺžnych stužovadiel štvornásobne vzrástla dĺžka konzoly pri klopení, čo spôsobilo k stratu stability postranným vybočením. Detailnejší prepočet potvrdil, že konštrukcia nástupišťa pri najnepriaznivejšej kombinácii návrhového zaťaženia spĺňala normové kritéria. Pri návrhovej intenzite zaťaženia snehom 1,5 kN/m2 v IV. snehovej oblasti mala v kritickom priereze pri votknutí dokonca 6 % rezervu únosnosti. Jedinou príčinou havárie bolo teda preťaženie v dôsledku neodstraňovania mokrého snehu. V súlade s čl. 178 normy STN 73 2601 sa konštrukcia počas užívania musí riadne udržiavať. Navyše, čl. 86 normy STN 73 0035 predpisuje zvislé charakteristické zaťaženie 1,0 kN. Práve takéto zaťaženie spôsobuje osoba, ktorá udržiava strechu alebo odstraňuje jej nadmerné zaťaženie. Napriek vrstve snehu v hrúbke 0,6 m na streche správca nezabezpečil jej preventívne čistenie, čo zapríčinilo preťaženie a následné zrútenie. Stavebný stav nosnej konštrukcie pred haváriou sa dal klasifikovať ako veľmi dobrý, keďže v rámci verejnoprospešných prác sa obnovila povrchová ochrana a odstránili sa menšie vzhľadové nedokonalosti. Paradoxne sa sa nepodarilo nájsť vlastníka objektu, a teda aj subjekt zodpovedný za správu.
Iba výnimočne dochádza k poškodeniu konštrukcie jej nevedomým preťažením zapríčineným mimoriadnymi vplyvmi. Príkladom je krajčírska dielňa s pôdorysom 15 x 33 m. Halový objekt má 12 stĺpových priečnych väzieb vo vzájomnej vzdialenosti 3,0 m. Priehradový priečnik s rozpätím 15 m, kĺbovo uložený na plnostenných stĺpoch má na vonkajšej strane za fasádou konzolu dlhú 3,0 m. Takto vyložená časť strechy nad verejným chodníkom sa porušila pri zaťažení snehom. Nosná časť ľahkého strešného plášťa bola z tenkostenného trapézového plechu. Tepelnoizolačnú vrstvu vytvorili z dosiek na báze minerálnej vlny v kombinácii s penovým polystyrénom. Vrstvy povlakovej krytiny z asfaltových hydroizolačných pásov fixované asfaltovým náterom chránili strešný plášť proti poveternostným vplyvom. Poškodenú strechu po 10 rokoch prevádzky opravili pridaním doplnkovej vrstvy z penobetónu hrubej 30 mm spolu s ďalšími pomocnými hydroizolačnými asfaltovými pásmi. Prepočet ukázal, že práve toto stále prídavné zaťaženie spôsobilo zrútenie konzolových častí strechy po intenzívnom snežení.
Spoľahlivosť nosných konštrukcií závisí od kvality jej návrhu, realizácie a exploatácie. Preto sa veľká pozornosť venuje práve rozvoju koncepcií navrhovania a formulácií korešpondujúcich kritérií potenciálnych medzných stavov sa s rozvojom uplatňovania rozličných nosných systémov výskumu. Súčasné návrhové postupy smerujú k objektívnejšiemu vystihnutiu zaťaženia, ako aj odolnosti konštrukčných prvkov, a to pri uplatňovaní spoľahlivých prístupov k návrhovým parametrom náhodného charakteru. Predpokladáme, že činnosť projektanta v priebehu návrhu je perfektná, realizovanú v optimálnom prostredí, bez nedostatkov v aplikácii normových ustanovení. Výstavbu realizujú špecializované firmy so skúsenými technicko-organizačnými pracovníkmi. Do termínu ukončenia výstavby sú teda konštrukcie v starostlivosti erudovaných odborníkov.
tags: #vnutorne #sily #priehradoveho #vaznik