Ľahké oceľové konštrukcie pre novostavby aj rekonštrukcie

Technológia ľahkých konštrukcií je na celom svete jednou z najrozšírenejších metód uplatňovaných v stavebníctve. Na výstavbu veľkej väčšiny budov sa v krajinách Severnej Ameriky, v Škandinávii, na Ďalekom východe a v ďalších regiónoch využívajú ľahké konštrukcie, zväčša drevené. Ľahké konštrukcie z ocele sa prvý raz objavili v Severnej Amerike.

K urýchleniu vývoja technológie ľahkých oceľových konštrukcií došlo začiatkom 90. rokov, vďaka čomu sa v roku 1997 štandardizovala. Technológiu vyvinul Americký inštitút železa a ocele (American Iron and Steel Institute), Štátny zväz staviteľov domov (National Association of Home Builders) a Kanadský inštitút pre oceľové platne v stavebníctve (Canadian Sheet Steel Building Institute). K jej potupnému zdokonaleniu prispel ďalší výskum na niekoľkých univerzitách. V súčasnosti sa používa na celom svete vrátane Slovenska alebo napríklad Maďarska.

Ľahké oceľové konštrukcie a ekológia

Ekológia a ľahké oceľové konštrukcie sa na prvý pohľad môžu zdať nezlučiteľné, no po podrobnejšom skúmaní sa ukáže, že to nie je tak. Bežný človek chápe „ekologickú“ architektúru v súvislosti s využívaním takých stavebných materiálov, ktoré sa vyskytujú v prírode. Tehly ani betón medzi takéto materiály nepatria. Železo sa vyskytuje najmä v oxidovanej forme, v pôvodnej forme sa nachádza v rudných žilách. Asi jedinými materiálmi, ktoré možno považovať za prírodné, sú kameň, nepálená tehla a drevo. Drevo si však vyžaduje ďalšie úpravy. Aby sa jeho životnosť predĺžila, musí sa ošetriť  „neprírodnými“ chemickými látkami. Na lepenie kameňa sa zas používajú „neprírodné“ zmesi.

Podľa iného prístupu sa za ekologickú budovu považuje taká, ktorá nemá negatívny vplyv na životné prostredie. Tento postoj možno označiť za bližší realite.

Oblasť použitia
Vďaka svojej flexibilite možno systém ľahkých oceľových konštrukcií využiť na výstavbu:

• bytových budov a rodinných domov,
• verejných budov,
• priemyselných a poľnohospodárskych objektov.

Technológiu ľahkých oceľových konštrukcií možno použiť na zhotovenie maximálne sedemposchodových budov. Vďaka nízkej hmotnosti je táto konštrukcia vhodná na prístavby, nadstavby a prestavby podkrovných priestorov.

Oceľové profily
Rámovú nosnú konštrukciu budovy tvoria za studena tvarované, galvanizované oceľové C- a U-profily. Hrúbka profilov je 0,6 až 1,5 mm, podľa potreby (tab.).

Konštrukcia vonkajšej nosnej steny
Pri konštrukcii stien sa C-profily, ktoré sú rovnako dlhé ako výška konštrukcie, v hornej a dolnej časti pripevnia k horizontálnym U-profilom. Výška konštrukcie zodpovedá požiadavkám určeným v projekte. Svetlá výška je funkcia výšky konštrukcie a realizovanej podlahovej konštrukcie.

C-profily sa s U-profilmi spájajú samoreznými skrutkami s plochou zápustnou hlavou. Namiesto spojov skrutkami možno využiť aj metódu tvarovania za studena, ktorej výsledkom je takisto pevný spoj.
Podľa zaťaženia možno profily C90, C140 a C203 používať ako konštrukčný prvok nosnej steny.
Na vytvorenú oceľovú rámovú konštrukciu sa pripevňuje vonkajší a vnútorný obkladový materiál, ktorý sa podieľa na výstuži budovy. Základným stužujúcim prvkom konštrukcie je zavetrovacie stužidlo pozostávajúce z podkladového latovania. Konštrukcia obvodových stien musí zodpovedať funkcii budovy, pričom treba zohľadniť aspekty nosnosti, tepelnotechnické a vzduchotechnické vlastnosti budovy, ako aj ochranu proti hluku a požiaru.

Tak, aby sa predišlo prípadným nedorozumeniam, musí byť umiestnenie rámovej konštrukcie jasne definované v projekte stavby. V uvedených šírkach oceľovej konštrukcie je zahrnutý aj priestor potrebný na hlavy skrutiek.

Konštrukcia vnútornej steny
Konštrukcia vnútornej steny je podobná ako konštrukcia obvodovej steny. Jediný rozdiel medzi nimi je v tom, že zatiaľ čo obvodové steny sú vždy nosné, vnútorné steny môžu alebo nemusia byť nosné. Hrúbka oceľových konštrukcií použitých na nosné steny je 0,9 až 1,5 mm. Zaťaženie od nosnej konštrukcie prenáša vždy základová konštrukcia. V prípade viacerých podlaží prenáša zaťaženie aj obkladový mate­riál steny.
Nenosné steny sa zvyčajne realizujú z profilov C90 alebo z 0,6 mm hrubých oceľových dosiek. Nenosné steny možno zhotovovať zároveň s nosnými konštrukciami. V takom prípade je ich výška rovnaká, akú majú vnútorné nosné steny. Umožňuje to konštrukciu napojiť na betónový poter alebo vrchnú vrstvu podlahy. Výška takejto steny závisí od konštrukcie. Stenu tohto typu možno rozobrať a premiestniť.

V nenosných stenách sa ako výstuž používajú oceľové profily s väčšou hrúbkou (napríklad ako výstuž pri otvoroch) alebo sú tieto steny vystužené drevenými podperami tak, aby boli dvere v interiéroch pevnejšie osadené. V prípadoch, keď sa na steny kladú osobitné požiadavky (napríklad mimoriadna zvukotesnosť, tepelná izolácia, nosnosť a podobne), možno použiť aj profily C140. Vzdialenosti medzi jednotlivými profilmi súvisí s nosnosťou a rozmermi obkladového materiálu steny.

Vnútorný obklad, na ktorý sa spravidla používa sadrokartón, sa umiestňuje na oceľový rám. Pri návrhu konštrukcie vnútornej steny treba zohľadniť tepelnoizolačné, akustické a protipožiarne aspekty, ako aj vlastnosti z hľadiska paropriepustnosti, a to podľa funkcie navrhovanej budovy.

Spoje stien
Spoje stien (ktoré môžu byť v tvare písmen L, T, alebo X) musia mať takú konštrukciu, ktorá zabezpečí jednak pevné vzájomné spojenie jednotlivých prvkov oceľovej konštrukcie, jednak obalovej konštrukcie a oceľovej konštrukcie.

Vrcholový stenový profil
Ak ide o nosné steny, v určitých rozstupoch sa vedľa seba umiestňuje výstuž, ktorej úlohou je preniesť ďalšie zaťaženie od vrcholového stenového profilu do základov. Podľa veľkostí otvorov a počtu podlaží nad vrcholovým stenovým profilom možno zhotoviť vrcholové stenové profily z dvoch alebo viacerých profilov C140 alebo C203 (podľa potreby pripevnené k U-profilu). Ak je otvor alebo zaťaženie príliš veľké, ako vrcholový stenový profil sa používa priehradový väzník, ktorý sa osobitne navrhne na tento účel.

Konštrukcia podlahy

V konštrukciách podláh sa zvyčajne používajú profily C140 a C203 s príslušnou hrúbkou a v primeraných vzdialenostiach (podľa zaťaženia). Vzdialenosti podlahových nosníkov musia zodpovedať vzdialenostiam výstuže steny od podlahy. Podlahové nosníky možno realizovať z jednoduchého alebo zložitejšieho profilu a môžu byť jednoducho podopreté alebo neprerušené. Podperu môžu tvoriť nosné a nenosné steny, ako aj vrcholové stenové profily. Tento systém možno využiť aj v konzolových konštrukciách.

Vonkajší aj vnútorný obklad sa umiestňuje nad oceľovú rámovú konštrukciu. Vrstvy konštrukcie podlahy treba navrhnúť so zreteľom na požadované tepelnoizolačné, akustické a požiarne vlastnosti ako aj paropriepustnosť podľa funkcie budovy.

Nenosné podlahové konštrukcie

Ak sa pod konštrukciou strechy nachádzajú neobytné priestory (napríklad podlahová konštrukcia podkrovia), strešná a podlahová konštrukcia sa spájajú priehradovými nosníkmi. V takom prípade horizontálne uložené priehradové nosníky tvoria súčasne podlahové nosníky.

Vzdialenosť medzi podlahovými nosníkmi je rovnaká ako vzdialenosť výstuže v stenovej konštrukcii nad podlahou. Podlaha môže byť ľubovoľne veľká, bez obmedzení.

Nosné podlahové systémy

V prípade podlahy namáhanej zaťažením sa podlahové nosníky navrhujú z profilov C203 a C140 a ich vzájomné vzdialenosti zodpovedajú vzdialenostiam medzi výstužou v stenovej konštrukcii pod podlahou. Podlahové nosníky sú na koncoch pripevnené k U-profilom. Vrchnú časť podlahového nosníka pokrýva nosná vrstva s dostatočnou hrúbkou, ktorá slúži ako výstuha. Hrúbka tejto výstužnej vrstvy zodpovedá funkcii vzdialeností medzi podlahovými nosníkmi a nosnosti použitej nosnej vrstvy. Stenová konštrukcia vyššieho poschodia (nosná alebo nenosná) sa k nosnej podlahovej vrstve pripevňuje skrutkami. V projekte treba špecifikovať hrúbku nosných podlahových konštrukcií ako celkovú hrúbku oceľovej konštrukcie a nosnej vrstvy. Vzdialenosti podlahových nosníkov sa navrhujú vždy podľa potreby, treba však pritom zohľadniť ich nosnosť.

Konštrukcia strechy – neobytné podkrovie

Ak sa pod konštrukciou strechy nachádzajú neobytné priestory (napríklad podkrovie), strešná konštrukcia sa navrhuje z profilov C203 a C140 (priehradové podlahové nosníky a stropné priehradové nosníky – krokvy) a z profilov C90 (na diagonály), ktoré spolu vytvárajú priehradový nosník. Profily musia byť spojené dostatočným počtom galvanizovaných samorezných skrutiek so šesťuholníkovou hlavou veľkosti určenej v návrhu alebo nitmi. Vzdialenosti priehradových nosníkov sa musia stanoviť v projekte a musia zodpovedať vzdialenostiam podpier v stene. Priehradové nosníky môžu byť jednoducho podopreté alebo neprerušené.
Strešná krytina môže byť z najrozličnejších materiálov, v závislosti od funkcie budovy. Konštrukcia priehradových nosníkov musí byť navrhnutá v súlade s použitou strešnou krytinou.

Zobytnené podkrovie
Ak ide o priestory zobytneného podkrovia, funkciu rámov preberajú krokvy. Umiestnenie krokiev zodpovedá vzdialenostiam podlahových nosníkov a výstuže v stenách.

Základová konštrukcia
Charakteristickou vlastnosťou ľahkých oceľových konštrukcií je, že nepotrebujú masívne základy, pretože ich celková hmotnosť je iba zlomkom hmotnosti budov bežných konštrukcií, dôsledkom čoho je výrazná úspora nákladov.

Budovu možno postaviť na týchto typoch základov:

• bežné základové pásy,
• oceľobetónové základové pätky na spevnej štrkovej vrstve,
• betónová základová doska s oceľovými kari rohožami,
• základy suchej konštrukcie,
• oceľobetónová podlaha (ak sa v budove nachádza pivnica).

Najvhodnejší a najekonomickejší typ základovej konštrukcie sa určí podľa charakteru budovy. Osobitnú pozornosť treba venovať presnej výstavbe základov, a teda aj presnosti kovovej konštrukcie budovy. Maximálna prípustná nepresnosť základov je ± 2,5 mm pri horizontálnych častiach. Šírka a dĺžka, ako aj pravouhlosť základov musí byť presná, aby rámová konštrukcia budovy, ktorá tvorí formu pre steny alebo prefabrikované konštrukcie, nad základmi nepresahovala cez základové pätky. Ako dočasné i trvalé spoje konštrukcie sa používajú nastreľované klince a oceľové rozperné kotvy. Ak ide o čerstvý betón a pórobetón, na spájanie sa používajú chemické kotvy.

Sokel
Druh konštrukcie sokla v zásade závisí od druhu povrchu sokla a typu vonkajšej úpravy steny. Ak je budova vykurovaná, odporúča sa sokel zatepliť tepelnou izoláciou.

Záver
Ľahké oceľové konštrukcie predstavujú riešenie nielen pre novostavby, ale vzhľadom na nízku hmotnosť konštrukcie aj pre rekonštrukcie. Výstavba je časovo pomerne nenáročná. Po vybetónovaní základov a základovej dosky zaberie montáž budovy v priemere asi 2 až 3 mesiace.

TEXT: spracované z podkladov
firmy ECO-DOMOV
FOTO: Dano Veselský

Informácie a možnosť nafotenia tejto technológie v praxi nám poskytol pán ­Jozef Bucsek, konateľ stavebnej spoločnosti ECO-DOMOV, spol. s r. o., ktorá je zhotoviteľom tejto technológie na Slovensku a tiež aj v Maďarsku.

Literatúra
1.   www.eco-domov.sk

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.