REKLAMA
Hledat
Mapa cennemovitostí v ČR
estav.tvnový videoportál
Všechna témata

Jak opravit dřevěný krov. Jsou lepší tradiční celodřevěné spoje nebo moderní ocelové prvky?

V dnešní době se opravy spojů provádí většinou pomocí ocelových svorníků, případně příložek, u historických konstrukcí však může být estetičtější a citlivější variantou použití celodřevěného spoje. Nastavování trámů pomocí plátových spojů je vhodné především proto, že můžeme díky použití nastavovacího spoje zachovat co největší množství původního materiálu nebo unikátní řemeslné zpracování konstrukčních prvků. Ale návrh celodřevěných spojů a jejich provedení není nijak jednoduchý.
Historický krov – foto: Martina Dokoupilová

Nově vkládané části by měly zachovávat tvar opravovaného prvku a měly by být vyrobeny ze stejného druhu dřeva. Návrh tohoto spoje je však komplikovanější a prozatím mu chybí opora v normách. Tento tradiční způsob spojování dřevěných prvků tak byl dlouhou dobu upozaděn, protože se jejich návrh opírá především o zkušenosti řemeslníků, kteří spoje vyrábějí.

Historické objekty mají unikátní krovy. Často v zanedbaném stavu

V České republice máme celou řadu památek či sakrálních staveb, které jsou bohužel z důvodu zanedbání údržby ve špatném technickém stavu. Dřevěné konstrukce jsou nejvíce ohroženy v místech přítomnosti zvýšené vlhkosti (zatékání, kondenzace), kdy následně dochází ke zhoršení mechanických vlastností kvůli hnilobě či napadení houbou nebo hmyzem.

Častým příkladem, kdy je vhodné provést tuto opravu, je porucha stropních trámů nebo dřevěných krovů z důvodu degradace materiálu v místě uložení na vlhké zdivo. Při opravě je poškozená část, tedy např. zhlaví vazného trámu, odstraněna a nahrazena „protézou“ z nového dřeva. Míra a rozsah poškození se určuje pomocí nedestruktivní metody diagnostiky konstrukcí, délku spoje navrhne statik podle zatížení, které konstrukce musí přenést.

Vysvětlení principu a výpočtu a posouzení spoje si můžete detailně prostudovat na TZB-info.

Obr. 1a, b: Typický celodřevěný spoj s šikmými a podkosenými čely (vlevo) a podobná oprava provedená pomocí plátů s ocelovými SP (vpravo). Zdroj: Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR Praha

Pozor na statiku konstrukce

Ze statického hlediska je třeba brát v úvahu to, že každý plát je zásah do konstrukce a mění tím její únosnost. Očekáváné zvýšení únosnosti nebývá velké, paradoxně může být po zásahu i únosnost obdobná. Nutnou podmínkou každé takové sanace je také samozřejmě odstranění příčin degradace, aby se situace v budoucnu neopakovala. Navíc plátované části jsou citlivější na možné negativní vlivy a je třeba počítat s tím, že cyklus obnovy spojů v budoucnosti bude pravděpodobně kratší než při výměně celých prvků.

Naopak velikou výhodou použití této technologie by měla být cena, rychlost a proveditelnost, neboť není nutné (a často i správné) odstranit celou krytinu či obnažit celou konstrukci. K opravě může dojít část po části, např. pomocí heverování. To navíc zmenšuje běžné problémy u starých staveb, kdy při změně zatížení již různě sedlé konstrukce začneme namáhat jinak i ostatní části budovy, což může vést k dalším problémům např. ve zdivu či klenbách. Toto se může projevit i uvnitř samotné dřevěné konstrukce, protože každou změnou tuhosti části dochází k přerozdělení napětí jinam a následkem toho je pak koncentrace sil v tužší (zdravé či neplátované) části konstrukce.

Spoje vyžadují údržbu

Spoje proto vyžadují kontrolu a údržbu, protože u starých staveb nemusí být působící síly přesně takové, jako jsou teoreticky spočítané při statickém výpočtu. Je možné, že některá část přenáší z různých důvodů reálně síly vyšší. Dřevo také může pracovat při vysychání či naopak při cyklických změnách teploty a vlhkosti. Proto je při aplikování plátů nutná obezřetnost a zkušenost nejen provádějící firmy, ale i projektanta či statika. Plátové spoje pro částečné opravy stropních a vazných trámů, krokví či jiných prvků jsou ve své podstatě inovativní konstrukční řešení, principy jejich mechanického chování a struktura však vycházejí z tradičních tesařských postupů.

Obr. 2a, b: Nenápadnost opravy pomocí celodřevěného spoje (vlevo) a oprava provedená pomocí příložek upevněných závitovou tyčí (vpravo). Zdroj: Ústav teoretické a aplikované mechaniky AV ČR Praha

Celodřevěný spoj vs. ocelové spojovací prostředky

Nyní si ještě srovnejme dvě materiálové varianty spojů, a to celodřevěné spoje a spoje využívající průmyslově vyráběné ocelové spojovací prostředky. Dřevěné spojovací prostředky, např. kolíky a hmoždíky, mají oproti oceli mnoho výhod. Především jde o fyzikálně kompatibilní materiál s dřevěnými opravovanými prvky a nedochází tak k problémům jako je např. kondenzace par vlivem jiné tepelné vodivosti a měrné tepelné kapacity materiálu, i když u oceli je toto řešitelné vhodnou povrchovou úpravou spojovacího materiálu.

Další výhodou je protichůdné bobtnání předsušených spojovacích prvků a sesychání okolního dřeva, čímž dochází k dobrému kontaktu a tření materiálů. Naproti tomu nevýhodou dřevěných spojovacích prostředků může být variabilita materiálových vlastností a komplikovanější definice jakosti, než je tomu u homogenní oceli. Je proto nutné, aby za správný výběr dřeva a vyhotovení těchto prvků převzal zodpovědnost přímo tesař či zhotovitel spoje.

Z pohledu návrhových hodnot však mají ocelové spojovací prostředky stejných rozměrů mnohem větší únosnost na střižné plochy (cca 4×), proto jsou preferované v částech konstrukcí namáhaných vysokými hodnotami tahového napětí.

U ostatních druhů namáhání (tlak, ohyb, nízké hodnoty tahu a jejich kombinace) vykazují obdobné mechanické vlastnosti i spoje celodřevěné. Toho je docíleno zejména díky zapojení šikmých čel spojovaných plátů, což je umožněno větší poddajností dřeva. Tuhost ocelových spojovacích prostředků (např. svorníků, kolíků) by takový kontakt nedovolila, proto nejsou šikmá čela v takovýchto spojích používána.

Ocelové svorníky v únosnosti spoje využívají kvalitní příčné tažení, zvýšení spolehlivosti lze dosáhnout ještě přidáním prostředků působícím ve smykové rovině plátu, jako jsou buldoky apod. Celkově je ale porovnání těchto dvou materiálů složitější a komplexnější téma z hlediska mnoha dalších faktorů, jako je otlačení dřeva, rozmístění a počet spojovacích prostředků atd. Detailněji je můžete prozkoumat v článku na TZB-info.

Vzhled

Vzhled je určitě nezpochybnitelnou hodnotou v kontextu památkové péče. Největší výhodou celodřevěných spojů je jejich nenápadnost, vhodně opracované jsou pro okno návštěvníka prakticky neviditelné.

Argumentem v diskuzi ohledně památkové péče může být i to, že se tyto spoje mohou nazývat tesařskými díky aplikaci pomocí prostředků, které jsou po ruce a dají se vyrobit přímo na místě stavby. V případě kvalitního provedení však můžou být i spoje s ocelovými spojovacími prostředky nenápadné, např. díky zazátkování zapuštěné hlavy svorníku dřevěným víčkem. Toho může být využito např. v místech výrazného tahového namáhání, kdy by dřevěných spojovacích prvků muselo být nesmyslně mnoho.

Nicméně je třeba dát pozor na to, že kvůli sesychání dřeva v konstrukci může časem dojít k povolení svorníků a je tak nutná jejich pravidelná kontrola. Velkou nevýhodou u ocelových spojovacích prvků může být přítomnost koroze, která může ovlivnit i okolní dřevo, zvláště pokud dochází v okolním prostředí ke změnám vlhkosti a ke kondenzaci páry na povrchu svorníku.

Jak správně navrhnout celodřevěný spoj

Z pohledu projektanta či statika může být navrhování celodřevěných spojů problémem kvůli chybějící normě pro navrhování tesařských spojů. To zčásti řeší certifikovaná metodika Celodřevěné spoje pro opravy historických konstrukcí [1], která však má v hierarchii návrhových dokumentů mnohem nižší statut (jedná se o výsledek výzkumu, neprochází klasickým postupem v TNK 34) než např. norma EC 5 [2] či ČSN [4], ve které jsou popsány ocelové spojovací prostředky, ale i dřevěné hřeby a kolíky v jednoduchém namáhání.

Podmínkou správné aplikace spoje do konstrukce je také znalost alespoň přibližné distribuce vnitřních sil, aby bylo vybráno vhodné místo. V případě složitých krovových konstrukcí, kdy je výpočet komplikovaný a tuhostně nejasný, může být použití „únosného“ spoje s ocelovými prostředky lákavé z toho důvodu, že přenese pravděpodobně i poměrně vysoká zatížení.

Všechny konstrukce jsou proto v dnešní době řešeny pomocí ocelových spojovacích prostředků právě kvůli jejich vysoké únosnosti a jisté univerzálnosti.

Sdílet / hodnotit tento článek

Přečtěte si více k tématu Dřevostavby