Reklama

Montované domy na bázi dřeva – vývoj a základní typy (1. díl)

3.3.2014

Ing. Bohumil Koželouh, CSc., soudní znalec

Recenzovaný

V pětidílném seriálu představíme vývoj a základní typy montovaných domů na bázi dřeva, základní konstrukční materiály, základní spojovací prostředky, požadavky na nosné prvky a nosné stěnové prvky (panely).

Reklama

Vývoj dřevěných domů má za sebou tisíciletou tradici. Základní konstrukční systémy dřevěných domů jsou schematicky znázorněny na obr. 1.1.

1– srubové domy

2 – hrázděné domy

3 – sloupové domy

4 – „rámové“ domy

5 – skeletové domy

6 – panelové domy

Obrázek 1.1 Základní konstrukční systémy dřevěných domů (podle [1])

Uvedené základní typy i další novodobé systémy dřevěných domů jsou podrobně popsány v publikaci Dřevostavby [2]. Odhlédneme-li od nejstarších celodřevěných srubových staveb, byl konstrukční systém dřevěných domů v minulosti tvořen dřevěnou kostrou, která se vyplňovala hlínou a proutím, později cihelnou vyzdívkou. Tento konstrukční systém prodělal odlišný vývoj v Evropě a v Severní Americe. Zatímco v Evropě dřevěná kostra (obr. 1.2) vyplněná cihelným zdivem pozbyla funkčního významu a postupně vymizela, v Severní Americe se s rozvojem industrializace v 1. polovině 19. století začal používat vylehčený skelet z řeziva standardního průřezu 2“ × 4“ (tj. cca 5 × 10 cm) a stropními fošnami osazenými v stojaté poloze. Stěny byly původně oplášťovány bedněním z řeziva.

Obrázek 1.2 Středoevropský konstrukční systém hrázděných domů (podle [3])

Obrázek 1.3 Severoamerický konstrukční systém dřevěných domů (podle [3])

Tento konstrukční princip dřevěných tzv. rámových domů (anglicky Timber Frame Houses, v německé literatuře označovaný jako Holzrahmenbau) se používá v Severní Americe do dnešní doby, ovšem zdokonalený používáním velkoplošných materiálů (stavební překližky, vláknité desky, sádrokartonové a sádrovláknité desky, desek OSB aj.) na stěny i stropy, používáním účinných izolačních materiálů a prefabrikovaných dřevěných střešních vazníků. V USA má cca 90–94 % nových rodinných domů dřevěnou konstrukci, v Kanadě je tento podíl cca 76–85 %. Z toho asi 2/3 domů se staví řemeslným způsobem (z rozměrově prefabrikovaných prvků) na staveništi.

Tzv. severoamerický konstrukční systém dřevěných domů je rozšířen také ve Skandinávii, kde podíl dřevěných obytných domů dosahuje cca 80–85 % [4].

Ve střední Evropě vývoj řemeslně vyráběných dřevěných domů ztratil kontinuitu a domy na bázi dřeva se montují převážně z prefabrikovaných stěnových popř. stropních panelů s dřevěným rámem a plášti z desek na bázi dřeva, s německým označením Holztafelbau a anglickým ekvivalentem Wood panel system. Jako materiál plášťů donedávna převládala třísková deska, v posledních letech má rostoucí trend používání desek OSB a dalších materiálů jako jsou sádrovláknité desky, sádrokartonové desky, cementotřískové desky aj.

Obrázek 1.4 Malé stěnové panely (podle [4]): vlevo – s plášti; vpravo – bez vnějších plášťů (vpravo jsou patrné dutiny mezi sloupky, které se využívají pro izolaci)

Obrázek 1.5 Velké stěnové panely (podle [4]): vlevo – s plášti; vpravo – bez vnějších plášťů

Obrázek 1.6 Příklad prostorové buňky s výztužnými stěnovými panely v rozích (podle [4])

Podle konstrukčního řešení a rozměrů prefabrikovaných panelů na bázi dřeva se v zásadě rozlišují tzv. malé (modulové) panely se šířkou cca 1 až 1,25 m (obr. 1.4) nebo velké (celostěnové) panely (obr. 1.5) s délkou řádově cca 5 až 10 m a prostorové buňky (obr. 1.6). Výška panelu zpravidla odpovídá výšce podlaží.

Je zajímavé, že i když tzv. středoevropský konstrukční systém montovaných domů na bázi dřeva umožňuje vzhledem k průmyslové výrobě velkoplošných panelů vysoký stupeň racionalizace výroby i navrhování, jsou americké dřevěné domy navrhované individuálně podle přání zákazníka a vyráběné řemeslně na staveništi, podle výsledků studie [6] při porovnatelné obytné ploše a vybavení domu výrazně levnější.

První tzv. severoamerický systém je někdy také označován „2 × 4“ podle původního průřezu základních konstrukčních prvků v palcích. Je nutno zdůraznit, že český termín „rámové domy“, podobně jako ekvivalentní anglický nebo německý termín, v žádném případě nevyjadřuje rámové působení konstrukce domu ze statického hlediska. Při vysvětlení tohoto názvu lze vycházet z představy, že nosná kostra jednotlivých stěn má zpravidla tvar obdélníkového rámu, tvořeného spodním a horním dřevěným prahem a svislými sloupky (viz obr. 1.3).

Lze poznamenat, že mezi oběma systémy není významný rozdíl z konstrukčního, statického ani stavebně fyzikálního hlediska. Zásadní rozdíl spočívá ve stupni industrializace výroby, přepravy a montáže a v praxi ovšem dochází k překrývání obou systémů (např. výroba jednostranně oplášťovaných stěnových panelů v závodě a jejich kompletace na staveništi). Z hlediska navrhování ani terminologie není proto namístě uvedené dva systémy (domy na bázi dřeva montované z přířezů nebo z panelů) stavět do protikladu.

Tento dokument je zaměřen na montované domy na bázi dřeva s nosnou kostrou z řeziva a spolupůsobícími nebo pouze výztužnými plášti z velkoplošných desek na bázi dřeva popř. jiných materiálů (tzv. rámové domy, obr. 1.1-4). Prutové prvky rámu (sloupky, stropní žebra) zajišťují přenos svislých zatížení a pláště (na obrázku 1.3 nejsou zakresleny) přitom vykazují přinejmenším výztužný účinek, tj. zajišťují stěnové sloupky proti vybočení v rovině stěny a zajišťují tuhost stěny v její rovině a přenos vodorovných zatížení.

Je třeba poznamenat, že v zemích bohatých na dřevo (Kanada, skandinávské země) jsou rozšířeny moderní dřevěné srubové domy z kulatiny, hranolů nebo fošen, které jsou vzhledem k pokroku v technologii opracování dřeva a používání netradičních materiálů (také lepeného dřeva) plnohodnotné stavby vyhovující náročným požadavkům. Stěnové prvky jsou zpravidla vícenásobně profilované a zajišťují požadované fyzikální vlastnosti. Domy jsou vhodné zejména do přírodního prostředí. V poslední době se kromě toho používají tzv. stavby z masivního dřeva [2].

Obrázek 1.7 Příklad moderního srubového domu (PERR-Blockhäuser, Německo) a varianty skladby stěny

Obrázek 1.9 Schéma dřevěné skeletové budovy (podle Informationsdienst Holz)

Obrázek 1.8 Příklad hrázděného domu z Německa (podle Wikipedie)

Hrázděné domy mají nosnou dřevěnou konstrukci viditelnou z venkovní strany a dnes se používají převážně pouze při rekonstrukcích starých staveb, kterých se v Evropě zachoval značný počet.

Dřevěné skeletové budovy s prutovými nosnými prvky zpravidla z lepeného dřeva se používají zejména pro vícepodlažní stavby. Nosná konstrukce je vytvořena v základním modulu a je zřetelně oddělena od nenosných výplňových zpravidla plošných prvků. Jsou možné relativně velké vzdálenosti sloupů a tím větší volnost uspořádání půdorysu.

Podle uspořádání a polohy nosných konstrukčních prvků (hlavních a vedlejších nosníků a sloupů) se používají různé nosné systémy, například jednodílný hlavní nosník a jednodílný sloup, vícedílný (kleštinový) hlavní nosník a jednodílný průběžný sloup, jednoduchý hlavní nosník a vícedílný (kleštinový) sloup, nebo jednoduchý hlavní nosník, vedlejší nosník ve stejné výškové úrovni a jednodílný průběžný sloup [7].

Obrázek 1.10 Obytný dům rámové konstrukce (podle www.mtm.cz)

Dřevěné rámové domy jsou tradičním konstrukčním systémem v Severní Americe a ve Skandinávii a používají se v rostoucí míře také ve Velké Britanii a střední Evropě. Velkoplošné stěnové pláště v kombinaci s izolací a úpravou fasády (omítkou) mohou vést k vnějšímu vzhledu, který nepřipomíná typickou dřevěnou stavbu. Domy mají při správném návrhu vysokou tuhost a stabilitu a osvědčily se například při zemních sesuvech, které překonaly na rozdíl od masivních konstrukcí pouze s malým poškozením (viz [7] – E17).

Závěr

Pro podrobnější informaci se doporučuje specializovaná literatura, zejména publikace Dřevostavby [2].

Předmětem další části příspěvku jsou základní konstrukční materiály.

Citované prameny

[1] Moderner Holzhausbau in Fertigbauweise. Verlag BDF, WEKA MEDIA, 2001
[2] Josef Kolb, Dřevostavby, Grada Publishing 2011
[3] Bauen mit Fertigteilen aus Holz. Holzwirtschaftliches Jahrbuch Nr. 13, Holz-Zentralblatt Verlags-GmbH, 1964
[4] HOLZKULTUR, informační materiál EXPO 2000, Holzabsatzfonds, Bonn
[5] Dieter Hoor: Holztafelbau. In: Holzbau Atlas (K.-H. Götz, D. Hoor, K. Möhler, J. Natterer), Institut für internationale Architektur-Dokumentation GmbH, Mnichov 1978
[6] H. Kübler, A. Geissen: Holz im Wohnungsbau der Vereinigten Staaten. Bauen mit Holz č. 10 a č. 11/1983
[7] Dřevěné konstrukce podle Eurokódu 5 – STEP 2 – E15 Navrhování detailů a konstrukčních systémů. Český překlad evropské učebnice, ČKAIT Praha, 2004

English Synopsis

Prefabricated wooden houses, Part 1

An overview of the development and standard types of the prefabricated wooden houses, their basic structural materials, basic mechanical timber joints, design practice for loads effects and requirements for structural elements is presented in the five-part series. The first part explains the development and standard types of the prefabricated wooden houses.