Krížom lepené drevo – spoje (2. časť)

Použitím veľkých elementov v masívnej výstavbe vzniká iba málo spojov. Tieto sa podľa spájaných prvkov delia na spoje stena – stena, stena – základ, stena – strop a strop – strop. Spoje sa zväčša realizujú mechanickými spojovacími prostriedkami.

Zhotovenie spojov v uvedených mies­tach a ich dimenzovanie prebieha väčšinou rozdelením spoja do jednotlivých bodov. Používajú sa samorezné drevoskrutky, vlepované tyče do dreva, kolíky a svorníky. Možno použiť aj spojovacie systémy s príslušným technickým osvedčením.

V spoji stena – strop a stena – základ sa vyskytujú prevažne tlakové napätia vznikajúce od vlastnej tiaže konštrukcie. Ťahové sily vznikajú zriedkavo, napríklad v prípade montáže a /alebo určitej geometrie jednotlivých dielcov. Ťahové sily sa musia zachytiť vhodnými spojmi.

Treba dodržať pravidlá pre vzdialenosti spojovacích prostriedkov, predvŕtanie otvorov, lepené dĺžky a podobne. Pri návrhu spoja treba zohľadniť medzeru medzi jednotlivými doskami, ktorá môže vzniknúť pri výrobe.

V dôsledku kolmej orientácie vrstiev (0°, 90°, 0°,…) možno očakávať iné pevnostné a tuhostné pomery spoja ako pri navrhovaní prútových prvkov. Pre spojovacie prostriedky používané v súčasnosti (samorezné drevoskrutky, vlepované tyče, kolíky a svorníky) je dôležité predpokladať určitý model pôsobenia spoja. Tieto modely sa v súčasnosti vyvíjajú. Pred použitím novovyvinutého spoja je nutné jeho experimentálne vyskúšanie.

Drevoskrutky
Menovitý priemer priečne zaťažených drevoskrutiek ds musí byť minimálne 4 mm a vyžadujú sa aspoň štyri strihové plochy. Ak je priemer skrutky väčší ako 10 mm, vyžadujú sa aspoň dve strihové plochy. Ak sa dodržia príslušné predpisy, možno skrutky v CLT-elementoch použiť aj do čelných plôch.

V prípade, že vo vnútorných vrstvách existujú medzi spájanými doskami medzery, považuje sa za nosnú vrstvu pre spojovacie prostriedky iba vonkajšia vrstva. Pre túto skutočnosť je výhodnejšie, ak sa dosky jednotlivých vrstiev spájajú na kratších stranách lepením.

Veľmi dobrým spojovacím prostriedkom s vysokou únosnosťou sú samorezné drevoskrutky. Zároveň predstavujú hospodárne riešenie. Vyrábajú sa s priemerom 8 mm, 10 mm a 12 mm, s dĺžkou až do 600 mm. Môžu sa použiť bez predvŕtania pod rôznymi uhlami vzhľadom na vlákna dreva. Tieto skrutky sú väčšinou zaťažené osovo, čo umožňuje prenos pomerne veľkých síl.

Vlepované tyče
Vlepované tyče sú primeraným spojovacím systémom CLT-elementov. Umožňujú spojenie úzkych strán a prenos veľkých síl v prípade pôsobenia zaťaženia priečne a pozdĺžne vzhľadom na os.

V prípade, že dosky elementu nie sú lepené na užších stranách, môže vlepovaná tyč prechádzať cez nezlepenú medzeru, čím sa jej únosnosť výrazne zmenší (obr. 14).

Kolíky a svorníky
Na spájanie CLT-elementov možno používať aj kolíky a svorníky, sú zaťažené priečne. Musí sa zohľadniť smer rovín priečneho rezu elementu. V prípade, že dosky elementu nie sú lepené na užších stranách, môže kolík alebo svorník prechádzať cez nezlepenú medzeru, čím sa jeho únosnosť výrazne zmenší.

Klince, kruhové záchytky a klincové dosky
Ešte donedávna sa tieto spojovacie prostriedky na spájanie CLT-elementov nepoužívali. Pri dodržaní vyššie uvedených požiadaviek je použitie hrebienkových a špirálových klincov, väčšinou v kombinácii s oceľovými, možné. Klincové spoje na úzkych stranách elementov nie sú podľa dostupných informácií povolené.
Kruhové záchytky a klincové dosky sa na spájanie CLT-elementov môžu používať, musí sa však zohľadniť skutočnosť, že ich odolnosť vo veľkej miere ovplyvňuje poloha spojovacieho prostriedku.

Detaily spojov
Aby boli pripájané hrany vzduchotesné a prachotesné, musia sa všetky prípoje vhodným spôsobom uzavrieť (tesniace pásky, gumové profily a podobne). Zároveň treba zohľadniť požiadavky na zvukovú nepriezvučnosť. Zhotovenie spojov sa musí realizovať podľa technologických predpisov pre použité výrobky. Väčšina spojov potrebuje na svoju funkčnosť určitú prítlačnú silu. Nie je dovolené, aby spojovací prostriedok ovplyvňoval tesnosť spájanej hrany.

Vo všetkých kontaktných miestach môžu vznikať deformácie tesnení a deformácie vplyvom zosychania a napučiavania CLT-elementov. Radiálne napučiavanie kolmo na rovinu elementu môže dosahovať pomerne veľké hodnoty. Tieto pohyby, súvisiace so zmenou vlhkosti, sa musia zohľadniť pri návrhu tesnení. Projektant musí pri návrhu zohľadniť správanie spájaných prvkov a taktiež tesnení.

V dôsledku tolerancií pri výrobe CLT-elementov, nepresností montáže, sadania konštrukcie a ostaných deformácií sú hodnoty koeficientu trenia µ mnohokrát neznáme. Pozitívny efekt trenia v spojoch medzi elementmi preto nemožno využívať.

Spoj stropná doska – stropná doska
Pre výrobné a transportné možnosti sa elementy vyrábajú s obmedzenými šírkovými rozmermi (v závislosti od výroby 3,0 až 4,0 m). Pre stropy s väčšími rozmermi sú dôležité spoje jednotlivých elementov. Jednou z možností je preplátovanie v kombinácii so skrutkami (obr. 15). Tento prípoj môže prenášať normálové a priečne sily, ale nejde o momentový spoj. Spoj sa bežne používa na spojenie pozdĺžnych strán elementov. V prípade nerovnomerného zaťaženia jednotlivých elementov vzniká nebezpečenstvo rozštiepenia prierezu v dôsledku veľkého ťahového alebo tlakového napätia v smere kolmom na vlákna. V takomto prípade treba použiť svorníkový spoj.

Použitím príložiek z technických výrobkov z dreva (napr. troj- alebo viacvrstvová doska, Kerto-Q) možno vytvoriť aj momentový spoj. Príložky sú spojené skrutkami alebo lepením s vyvodením prítlačnej sily klincami alebo drevoskrutkami.

Obr. 16 Spoj stena – stropná doska, autor: Brandner [1] 1 – päťvrstvový stenový element, 2 – napr. päťvrst­vový stenový element (zvonka), 3 – tesniaca páska, 4 – prípoj skrutkami (Pozor: Nepoužívať prípoj z čela prvku!), 5 – zvuková izolácia Elastické podopretie v kombinácii s konštrukciou stropu: plávajúci poter, kroková izolácia, priťaženie stropu (zásyp), zvesený strop	Obr. 17 Možnosti spoja stena – stena v rohoch, autor: Brandner [1] 1 – päťvrstvový stenový element, 2 – tesniace pásky, 3 – drevoskrutky so širokým závitom, 4 – napr. päťvrstvový stenový element (zvonka), 5 – napr. päťvrstvový stenový element (zvnútra), 6 – háková spojka (samocentrovacia montáž), 7 – vložená oceľová rúrka, 8 – vlepené závitové tyče

Spoj stena – stropná doska
Na spojenie steny a stropu sa používajú oceľové uholníky, samorezné skrutky a vlepované tyče (obr. 16). Týmito spojovacími systémami možno do stropu prenášať horizontálne sily (napríklad od vetra). Stenové elementy môžu prenášať sily, ktoré spôsobujú namáhanie stropu na nadvihnutie.

Spoj elementov stena – stropná doska možno vytvoriť aj pomocou drevených profilov. Ako materiál sa používa LVL, dubové alebo agátové profily. Lokálne otvory v doske dovoľujú aj použitie vlepovaných tyčí.

Treba sa vyhnúť priamemu spoju stropnej dosky so spodným stenovým elementom pomocou skrutiek, pretože tieto by sa osádzali do čelnej strany elementu, čo je nevhodné umiestnenie. Ako nosné spoje treba použiť spojovacie prostriedky s priemerom ds < 10 mm a spájať najmenej štyri šmykové roviny. Spoj stena – stena v rohoch
Spoj možno zhotoviť v rôznych variantoch, a to buď s použitím samorezných drevoskrutiek, hákovej spojky alebo oceľovej rúrky (obr. 17).

Ďalšiu možnosť predstavuje použitie špeciálnych profilov, ktoré sú kombináciou dreva a ocele a vytvárajú spojovací systém obdobný ako v nábytkárskom priemysle. Pri primeranej príprave spoja v dielni je následná montáž spoja na stavbe veľmi jednoduchá.

Spoj stena – základ a stena – hrana betónovej dosky
Na spojenie stenových elementov so základom a betónovou stropnou doskou existuje viacero spôsobov (obr. 18). Vo väčšine prípadov ide o spoj pomocou oceľovej dosky a/alebo oceľového uholníka a drevoskrutiek ako spojovacích prostriedkov do CLT-elementu. Z dôvodu ochrany dreva proti vlhkosti a výrobných tolerancií dreva aj betónu sa používajú drevené profily (z tvrdého dreva) alebo profily z technických výrobkov z dreva.

Špeciálne spojovacie prostriedky pre CLT-elementy
Spoje stena – stropná doska – stena možno realizovať aj vlepovanými oceľovými tyčami, ktoré sa vlepia už vo výrobnej dielni. Počas montáže budovy sa CLT-elementy spájajú oceľovými prstencami, ktorými sa elementy fixujú. Tento spôsob spájania je v súčasnosti ešte vo vývoji.

Na spájanie sa používajú tiež systémy podobné ako pri výrobe nábytku, prirodzene adaptované na veľkosť pôsobiacich síl. Takýmto spôsobom sa dá docieliť vysoký stupeň predprípravy konštrukcie.

Záver
Krížom lepené drevo je relatívne nový produkt, ktorý však svoje uplatnenie našiel v stavebníctve veľmi rýchlo. Prekvapivou v dobrom slova zmysle je obrovská rýchlosť rastu jeho produkcie, a teda aj záujem zo strany investorov. Výrobcovia a dodávatelia dreva veľmi rýchlo pochopili, že tento materiál má v spoločnosti, v ktorej sa kladie dôraz na znižovanie energetickej náročnosti stavieb, využívanie obnoviteľných surovín a používanie ekologických materiá­lov, veľmi dobré perspektívy. Konkrétne aplikácie CLT-elementov budú predmetom článku v niektorom z nasledujúcich čísiel časopisu.

TEXT: Dipl.-Ing. Dr. techn. Manfred Augustin, doc. Ing. Jaroslav Sandanus, PhD.
FOTO: autori, František Lužica, Tectum Novum, ­proHolz, Brandner

Dipl.-Ing. Dr. techn. Manfred Augustin pracuje v Inštitúte pre drevostavby a technológiu dreva Technickej univerzity Graz v Rakúsku (Institut für Holzbau und Holztechnologie, Technische Universität Graz).

Doc. Ing. Jaroslav Sandanus, PhD., pracuje na Katedre kovových a drevených konštrukcií Stavebnej fakulty STU v Bratislave a je autorizovaným inžinierom SKSI pre statiku stavieb.

Literatúra
1.    Brandner, R: Brettsperrholz – Technologie und Anwendung. Volyně: Seminár Dřevostavby 2011, ČR

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.