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

Dřevostavba od českých vynálezců. Inovativní konstrukce vypadá jako 3D puzzle

Rámové konstrukce jsou v oboru dřevostaveb poměrně tradičním konstrukčním systémem. Obvykle jde o lehké nebo těžké skeletové konstrukce. Rámovou konstrukcí je ale také systém tuhých rámů skládající se z rámových sloupů, rámových příčlí a ztužujících prvků. S tímto systémem se u nás nejčastěji setkáváme u halových, průmyslových nebo zemědělských staveb ve spojení s konstrukčními prvky z lepeného lamelového dřeva.
Realizace opláštění prvního patra experimentální budovy. Zdroj: Ecokit a UCEEB

Výhodou tohoto systému je totiž absence nosných prvků, které by jinak zasahovaly do vnitřní dispozice objektu, případně umožňuje velké rozpětí mezi sloupy. Systém tuhých rámů ve výstavbě rodinných domů je však trendem spíše v zahraničí.

Co jsou rámové konstrukce

Tuhé rámy zpravidla tvoří hlavní nosnou konstrukci stavby, přenášející svislá a vodorovná zatížení do základové konstrukce. Nezbytné je zajištění stability rámů a prostorové tuhosti celé konstrukce, k čemuž slouží diagonální prvky umístěné mezi rámy nebo plošné opláštění konstrukčními deskami, panely apod. Tuhost jednotlivých rámů je dána typem a geometrií rámu, použitým materiálem, příčným průřezem jednotlivých částí rámu, především rotační tuhostí spojů.

Rámy můžou být příhradové nebo plnostěnné, s různými průřezy, jako např. obdélníkovým nebo I profilem. Spoje, tzv. rámové rohy, se provádějí lepením nebo spojením pomocí mechanických spojovacích prostředků, např. svorníků. Lepené spoje jsou staticky tužší v porovnání s poddajnějším spojením mechanickými prostředky.

Vývoj nového konstrukčního řešení

Česká společnost ecokit se rozhodla na základě know-how stavebního systému partnerské australské společnosti ecokit pty ltd ve spolupráci s vědecko-výzkumným centrem UCEEB inovovat a optimalizovat nový konstrukční systém svých prefabrikovaných rámových dřevostaveb. Původní variantou rámového stavebního systému je portálový rám vyrobený z kombinace LVL a překližky. Podélné ztužení rámů je v tomto případě zajištěno překližkovými deskami 1 200×1 00 mm připevněnými na vnější straně rámu. Dutina mezi sloupy je vyplněna tepelnou izolací. Konstrukční systém domu tvoří řada paralelních portálových rámů rozmístěných na délku domu s osovou vzdáleností 1,2 m.

Původní varianta rámového konstrukčního systému australské společnosti ecokit pty ltd. Zdroj: Ecokit a UCEEB

Společnost spatřuje největší potenciál inovace především v oblasti spojování rámů. V původní variantě jsou veškeré spoje vytvořené pomocí mechanických spojovacích prostředků (šroubů), u nového řešení by mělo dojít k zjednodušení. Šroubové spoje totiž vyžadují značný počet spojovacích prostředků pro přenesení velkých vnitřních sil, zároveň je výroba spoje a následná montáž rámu pracná a časově náročná. Konstrukční spoje jsou v tomto případě zhotovovány až na stavbě. Dalším důvodem inovace je také potřeba vyšší příčné tuhosti rámu z důvodu odolávání horizontálním silám v oblastech s vyššími rychlostmi větru, např. pro pobřežní a horské oblasti.

Prioritní kritéria pro vývoj nové konstrukce jsou standard pasivního domu, vysoký stupeň prefabrikace, nízké nároky na použití manipulační techniky, nízká uhlíková stopa, vysoká míra recyklovatelnosti konstrukcí, snižování nákladů na opracování vstupního materiálu a minimalizace odpadu vstupních materiálů při jeho obrábění. Navržená konstrukce je optimalizována v souvislosti s požadavky na únosnost, požární odolnost, akustiku, tepelně-technické vlastnosti a ekonomiku výstavby.

Inovovaný rámový systém

Inovované tuhé masivní rámy se skládají z jednotlivých komponent, které jsou tvořeny dutými elementy s příčným profilem 260×300 mm. Dílčí komponenty jsou sestaveny z plošných překližkových dílů specifických tvarů s různými drážkami, zářezy a otvory. Tyto úpravy jsou vytvořeny plně automatizovaným strojním zařízením typu CNC s vysokou rychlostí a přesností výroby. Dutý příčný profil má dvě vrstvy z překližkových desek tl. 18 mm, celková tloušťka stěny je tedy 36 mm. Takto opracované překližkové díly jsou sestaveny a slepeny konstrukčním lepidlem do komponent v kontrolovaném prostředí výrobního závodu, aby bylo dosaženo vysoké kvality.

Tvarově se jedná o přímé komponenty, komponenty ve tvaru písmene „L“, ve tvaru písmene „T“ a spoj sloupu se šikmou střešní příčlí. Konce komponent jsou upraveny speciálními zářezy a otvory, které slouží jako konstrukční spoj. Takto prefabrikované jednotlivé komponenty jsou následně spojovány na stavbě do struktury masivních rámů pomocí šroubů se zápustnými hlavami a pomocí narážecích matic.

Modely jednotlivých typů konstrukčních komponent, ze kterých jsou sestavovány masivní rámy. Zdroj: Ecokit a UCEEB

Statika

Díky podrobnému výpočetnímu modelu nosné konstrukce byla z pohledu statiky definována kritická místa v konstrukci, kterými jsou veškeré konstrukční spoje a zavětrování budovy. Vzhledem k očekávaným vodorovným posunům nosné konstrukce v důsledku účinku zatížení od větru bylo třeba navrhnout výztužné stěny a vytvořit tuhou stropní i střešní rovinu pro redistribuci zatížení do jednotlivých částí konstrukce. Navržen byl systém výztužných stěn, které tvoří výše uvedené masivní rámy doplněné o vnitřní sloupky z překližkových I-nosníků a opláštění z překližky. Tuhost budovy v podélném směru zajišťuje také opláštění z překližkových desek, rámy jsou v úrovni stropu a střechy vzájemně propojeny přímým dutým dílem z překližky. Osová vzdálenost rámů je standardizována na 1 200, 2 400 nebo 3 600 mm.

V rámci experimentální analýzy bylo stěžejní ověřit mechanické vlastnosti nosné konstrukce. Ve zkušebně bylo provedeno ověření únosnosti a tuhosti základních typů konstrukčních spojů nosné konstrukce v kritických konstrukčních detailech. Byla ověřována i tuhost výztužné stěny.

Na základě výsledků experimentální analýzy byl následně zpřesněn výpočetní model referenční budovy. Z výsledků výpočetního modelu vyplynulo, že rozhodujícím stavem pro návrh konstrukce je mezní stav použitelnosti. Prokázalo se tedy, že pro toto konstrukční řešení masivních rámů je stěžejní tuhost rámové konstrukce.

Experimentální ověření únosnosti a tuhosti spoje sloupu. Zdroj: Ecokit a UCEEB

Výstavba experimentální budovy

Zároveň s výzkumem byl zahájena i výstavba experimentální budovy, jejímž cílem bylo prokázání rychlosti a snadnosti výstavby, přehlednosti a funkčnosti stavebního manuálu a přesnosti výroby jednotlivých komponentů. Zkoumala se i logistika a možnosti její optimalizace. Budova má nyní 1 rok sloužit pro monitorování tepelně-vlhkostních jevů v obvodových konstrukcích. Jako poslední bude měřena rychlost demontáže a roztřídění jednotlivých komponentů k druhotnému použití.

Sdílet / hodnotit tento článek

Související témata

Přečtěte si více k tématu Dřevostavby

Foto: Tomasz Zakrzewski

Dům v polských Beskydech je ukázkou moderní horské rezidence

V samém srdci polských Beskid, česky bychom asi řekli Beskyd Živeckých, realizovali architekti projekt pozoruhodné rodinné rezidence. Mimořádná je celým provedením, ale už na první pohled fascinuje svým divokým moderním vzhledem, ostře rozeklanými tvary. Které, byť to tak možná nezní, s krajinou nad…

Foto: Ruben Beilby

Působivý vikýř s komínem do rodinného domu přivádí světlo

Když se řekne komínový efekt, nemusí být nutně řeč jen o fyzikálním jevu. Dokládá to zajímavě řešený rodinný dům, který vyrostl u našich německých sousedů. I když respektuje všechny náležitosti a přidržuje se měřítek okolní zástavby, vyniká velmi svérázným protaženým štítem. S vikýřem –…