Ekologické a ekonomické přínosy využití původní dřevěné konstrukce
Dřevěné prvky, byť i lokálně narušené, vykazují využitelné tuhostní a pevnostní parametry, s kterými mohou po úpravě přispět i nadále k plnění současných požadavků. Zkušenosti se starými dřevěnými konstrukcemi např. krovy kostelních věží prokazují schopnost dřeva uloženého ve vhodném prostředí podržet si své materiálové vlastnosti po řadu staletí.
ÚVOD
Při modernizaci starých budov se často řeší problém, co s nedostatečně únosnými dřevěnými stropy a spolu s tím, zejména při úpravách podkroví, co s konstrukcí krovu. Napadená zhlaví stropních trámů hnilobou a dřevokaznými houbami a narušené části krovu v místech zatékání do střechy vedou ke zpochybnění dřeva a k jeho nahrazování novou konstrukcí. Nabízí se však možnost využít značné množství nepoškozeného dřeva v konstrukci. Tento záměr se ukazuje většinou z hlediska ekonomického i ekologického jako odůvodněný. Dřevěné prvky, byť i lokálně narušené, vykazují využitelné tuhostní a pevnostní parametry, s kterými mohou po úpravě přispět i nadále k plnění současných požadavků. Zkušenosti se starými dřevěnými konstrukcemi např. krovy kostelních věží prokazují schopnost dřeva, uloženého ve vhodném prostředí, podržet si své materiálové vlastnosti po řadu staletí.
VÍCE DŮVĚRY STARÉMU DŘEVU
Dlouholeté uplatňování uvedeného přístupu při regeneraci zpravidla poddimenzovaných dřevěných konstrukcí opravňuje k vyslovení názoru, že by mělo být dáváno více důvěry starému dřevu při úvahách o jeho nahrazování betonem a ocelí. O příznivých výsledcích informovali postupně autoři během posledních let v řadě článků ([1] až [9]), kde popsali uplatnění nových patentovaných řešení. Ta jsou založena na vnášení příznivě působících vnějších sil do konstrukce pomocí aktivních příložek. Dnes, po shrnutí zkušeností s rekonstrukcí více než 50 tisíc m2 dřevěných stropů bilancují v tomto článku výsledky z hlediska ekonomického a ekologického. Přitom další přínosy jsou i v oblasti památkové péče.
POROVNÁNÍ
Představu o přínosech umožní nejlépe porovnání stávajícího postupu s novými technologiemi. Vynecháme-li případ totálního vybourání starého dřevěného stropu a jeho nahrazení stropem železobetonovým nebo ocelovým, setkáváme se nejčastěji s šetrnějším přístupem, kdy je dřevěný strop pro malou únosnost a tuhost vyřazen z dalšího statického působení a mezi stropní trámy jsou uloženy ocelové nosníky s trapézovými plechy a nabetonávkou - řešení A. Stávajícím stropním trámům je potom přisouzena úloha akustické izolace, což je jediná přednost tohoto řešení.
Snahy po využití dřeva pro statickou funkci přidáním ocelových příložek k dřevěným trámům nebo uložením trapézového plechu na trámy a propojením nabetonávky nad plechem trny k zajištění spolupůsobení jsou velmi nehospodárným, a jak bylo ukázáno např. v [6] i málo účinným řešením.
Autoři propracovali postupně řešení, která spočívají v aktivaci ponechaných dřevěných trámů a ve zvláštním zacházení s ostatními součástmi podlahového souvrství rekonstruovaného stropu.
Řešení B, které má být porovnáváno s řešením A, spočívá v přechodném odstranění podlahového souvrství včetně záklopu a v připojení tří krátkých příložek k boku dřevěného trámu. Vhodným propojením příložek, které se nejčastěji provádí vložením menších krajních U profilů do středního většího U profilu uprostřed rozpětí, se po přišroubování konců středního prvku k přírubám prvků krajních vzbudí vnější síly (foto č.1 a č.2 - pozn.: fotogalerie v závěru článku). Tyto síly u podpor trám zatěžují, ale v oblasti uprostřed rozpětí jej nadzdvihují. Tím v trámu vzniká negativní ohybový moment působící proti budoucímu momentu od zatížení. Tímto způsobem lze podstatně zvětšit únosnost a tuhost dřevěného trámu, přičemž subtilní ocelové příložky jsou dokonale využity na první mezní stav a jejich funkce pro druhý mezní stav je snadno zabezpečena tuhostí dřevěného trámu. Po této úpravě trámu (předpětí) se veškeré podlahové souvrství vrátí zpět, jen menšina materiálu (kontaminované části násypu a záklopu, nášlapná podlahová vrstva) se odváží na skládku.
V průběhu používání této technologie se vyskytla potřeba předpínat trámy stropů, které jsou zdola výtvarně pojednány, tzn. že trámy a spodní plochy záklopů jsou opatřeny malbou (foto č.3 a č.4). Bylo proto vyvinuto řešení, při kterém se předpínací ocelový prvek přikládá k trámu shora řešení C. Ostatní povrchy trámu a spodní povrch záklopových prken zůstávají nedotčeny. Negativní ohybový moment a tahová normálová síla se v tomto případě vzbudí v trámu tak, že se příložka osadí v zakřiveném tvaru mezi zarážky na obou koncích trámu. Zakřivení se dosáhne osazením distančních prvků na trám, přes něž se příložka přitažením vrutů na jejích koncích přitáhne k trámu (foto č.5 a č.6). Po odstranění distančních prvků a přitažení příložky napřimovacím vrutem k trámu vznikne žádané předpětí (foto č.7, č.8 a č.9). Toto řešení, které má být porovnáváno s řešením A, spočívá v přechodném odstranění podlahového souvrství pouze v úzkém pruhu nad trámem. Po proříznutí a odstranění záklopu se osadí na trám zarážky v délce cca 1/5 rozpětí trámu a mezi ně prohnutá příložka. Po napřímení příložky se podlahové souvrství vrátí zpět. Tento postup se používá i v běžných případech, kdy trámy a záklopy nejsou výtvarně pojednány a strop je opatřen podhledem.
VÝSLEDKY POROVNÁNÍ
Přínosy nových technologií, využívajících kladných statických vlastností dřeva a ponechávajících většinu stropní konstrukce na místě, lze ukázat na příkladu často se vyskytujícího stropu, na kterém má být zřízen podkrovní byt. Půdorysný rozsah stropu je 200 m2, trámy jsou 16x24 cm2 vzájemně vzdálené 1,0 m rozpětí je 7,0 m (obr.4).
Stropní konstrukce je samozřejmě poddimenzovaná a vyžaduje při rekonstrukci typu A vložení ocelových nosníků I č.180, trapézových plechů a nabetonávky.
Pomineme-li při porovnávání s ostatními technologiemi konstantní položky, tj. odstranění nášlapných vrstev podlahového souvrství (vlýsky + hrubá podlaha), zřizování kapes pro ocelové nosníky a pro úpravu zhlaví starých trámů, ošetření dřeva, projekční a průzkumné práce, nutné položky zařízení staveniště, zřízení nové nášlapní vrstvy podlahy, logistika apod, zbývají pohyblivé položky uvedené na obr. 1 až 3.
Z kalkulace vycházejí náklady u porovnávaných technologií A : B : C = 100 : 60 : 40.
Jeví se tedy náročnost nových technologií B a C o třetinu až polovinu nižší ve srovnání s postupem, kdy se dřevo nahrazuje ocelí. Porovnávané pohyblivé položky nákladů představují totiž v součtu cca dvě třetiny celkových nákladů na zřízení stropní konstrukce.
Technologie C s částečným odstraněním násypu je zatím spíše výjimečná. Má šanci k použití v případech, kdy výtvarně pojednaný a památkově chráněný povrch trámů a záklopu je viditelný a dřevo nevyžaduje ošetření nebo je možné ošetření zdola. V běžném případě, tj. při zakrytém podhledu, je třeba i zde dočasně odstranit násyp v celém rozsahu a nároky na rekonstrukci tak stoupnou při porovnání s typem A na poměrnou hodnotu 0,45.
Ukazuje se také i v případě zakrytého podhledu jako účelné tento starý podhled odstranit a po ošetření dřeva opatřit strop novým SDK podhledem, což přispěje k řešení akustických požadavků.
ZÁVĚR
Využití starého dřeva pro statickou funkci při rekonstrukci stropů a krovů se vyplácí. A to nejen z hlediska nákladů, jak bylo doloženo, tak i z hledisek ekologických a památkářských. V určitých historických lokalitách, zejména památkově chráněných je omezení přesunu odstraňovaného a nově dodávaného materiálu osudovým požadavkem. U umělecky pojednaných stropů je přínos technologie C jednoznačný.
Fotogalerie
 Foto 1 - Technologie B - pohled na sestavu tří příložek |
 Foto 2 - Technologie B - zavádění svěrné síly do sestavy příložek |
 Foto 3 - Pohled na odhalené trámy malovaného stropu opatřeného podhledem |
 Foto 4 - Malované záklopové prkno |
 Foto 5 - Technologie C - napřimování příložky |
 Foto 6 - Technologie C - pohled na opření příložky o zarážky |
 Foto 7 - Techniologie C - pohled na příložky prohnuté přes distanční prvky |
 Foto 8 - Technologie C - podlepení příložky u kotevního vrutu |
 Foto 9 - Technologie C - při napřimování příložky se využívá zatížení montážníky |
ZDROJE INFORMACÍ
1. Patentová listina č. 295097 ÚPV 2001
2. Stavba 5/2002
3. Stavební listy 6/2003
4. Materiály pro stavbu 1/2004
5. Zpravodaj ARKČR 2/2004
6. Stavitel 8/2004
7. Stavební listy 10/2006
8. www.incoro.cz
9. Stavebnictví 06-07/2009
Wood pieces, even locally damaged exhibit useful stiffness and strength parameters with which they can help continue to meet current requirements - after repair. Experience with old wooden structures such as roofs of church towers demonstrate the ability of timber stored in a suitable environment to retain its material properties for many centuries.