Konštrukčné systémy obvodových stien drevených stavieb

Medzi stavebnými materiálmi určenými na výstavbu rodinných domov čoraz častejšie nachádzajú uplatnenie aj materiály na báze dreva. Článok opisuje používané konštrukčné systémy drevených domov a ich základné nosné konštrukcie.

Každý z konštrukčných systémov na báze dreva má svoje špecifiká, ktoré ho zvýhodňujú alebo znevýhodňujú oproti ostatným. Výber systému ovplyvňuje okrem iného aj lokalita, do ktorej sa objekt umiestni.

Zvislé nosné steny a deliace priečky drevených domov možno rozdeliť podľa ich konštrukcie na:

• zrubové,
• stĺpikové,
• panelové,
• hrazdené,
• steny z prefabrikovaných tvaroviek.

Zrubový systém
Pri zrubových konštrukciách sú nosné prvky naukladané na seba. Drevené prvky tvoriace stenu zrubu môžu byť guliače (kanadský zrub), tesané guliače (typická slovenská architektúra), polguliače a hranoly (novodobé strojovo opracovávané zrubové stavby).

Statiku zrubovej stavby vo zvislom smere zabezpečuje masívnosť jednotlivých prvkov. Priestorovú tuhosť zaisťujú rohové spoje a stužujúce deliace priečky, ktoré sa vyrábajú z rovnakých prvkov ako obvodové a nosné steny. Rozmery týchto prvkov sa pohybujú v rozpätí 150 až 300 mm pre zruby z guliačov a polguliačov. Táto hrúbka v minulosti postačovala aj na dosiahnutie požadovaných tepelnotechnických vlastností zrubovej steny. Dnes je však z hľadiska tepelnej ochrany budovy nedostačujúca.

Pri prvkoch z hraneného reziva sa ich hrúbka pohybuje od 100 do 200 mm. Z hľadiska tepelnej techniky však táto hrúbka nepostačuje, preto sa pri novodobých zrubových konštrukciách pridáva vrstva tepelnej izolácie (najmä na báze minerálnych vĺn). Aby bol zachovaný čisto drevený ráz stavby, upevňuje sa z interiérovej strany obvodovej steny drevený obklad.

Novodobá zrubová stavba so strojovo opracovanými hranolmi	Realizácia zrubovej stavby

Stĺpikový systém
Konštrukcie tohto systému tvoria drevené stĺpiky profilu so šírkou 50 až 60 mm a s výškou 100 až 140 mm, ktoré sú od seba osovo vzdialené 400 až 600 mm. Z týchto prvkov sa na stavbe zhotoví drevený rám. Po skompletizovaní celého skeletu budovy sa rám oplášti drevotrieskovými, sadrokartónovými alebo OSB doskami. Výška profilu určuje hrúbku izolačnej výplne. Stĺpy sú priebežné od základového prahu až po odkvap a stropné nosníky sú priložené ku stĺpikom (systém Balloon frame) alebo sú prerušené v mieste stropu a samotný strop je uložený na vrchný hranol rámu (systém Platform frame).

Celková skladba a utesnenie obvodovej steny musia vyhovovať súčasným statickým a tepelnotechnickým normám.

Ak stĺpy nevyhovujú zo statického hľadiska, potrebné profily sa získavajú združovaním alebo vytváraním stĺpikov členeného prierezu. Aby sa zvýšil tepelný odpor steny a prerušili sa tepelné mosty, obkladá sa vonkajšia strana kontaktným zatepľovacím systémom alebo tepelnou izoláciou s odvetranou medzerou. Z interiérovej strany možno pridať ďalšiu tepelnoizolačnú vrstvu s hrúbkou až do 80 mm, ktorá zároveň slúži ako inštalačná vrstva.

Aby stena vyhovovala aj z hľadiska vzduchotesnosti, dôležité je kvalitné zhotovenie parozábrany s dostatočným utesnením spojov.

Panelový systém
Základom konštrukcie panelov je drevený rám, ktorý je vyrobený a opláštený už vo výrobnej dielni. V procese výroby sa do panelu aplikuje väčšina vrstiev celkovej skladby panelu (tepelná izolácia, parozábrana, vonkajší kontaktný zatepľovací systém s konečnou povrchovou úpravou). Vonkajšia povrchová úprava sa zvyčajne aplikuje až po skompletizovaní stavby. V niektorých prípadoch sú do panelov už vložené aj okenné konštrukcie. Konštrukcia panelu a jeho rozmery sa prispôsobujú podľa použitia panelu (obvodový, stropný, priečkový nosný alebo nenosný).

Z hľadiska statického pôsobenia, tepelnoizolačných vlastností a vzduchotesnosti platia tie isté konštrukčné zásady ako pre stĺpikové konštrukcie. Pri panelovom systéme treba počítať aj s dopravnými a montážnymi zaťaženiami. Rozmery panelov sa pohybujú od 1,2-metrových modulov pre montáž bez pomoci stavebných mechanizmov až po celostenové panely s dĺžkou do 12 metrov. Výhodou tohto konštrukčného systému je krátky čas montáže, najmä ak sú panely vo výrobe dokončené aj s finálnym exteriérovým a interiérovým opláštením. Problematická môže byť doprava nadrozmerných kusov.

Vonkajšia povrchová úprava sa pri panelových konštrukciách zvyčajne aplikuje až po skompletizovaní stavby.	Príklad panelovej stavby vytvorenej z celostenových panelov

Hrazdený systém
Základom hrazdeného systému je drevená kostra vytvorená priamo na stavbe. Na rozdiel od stĺpikového či panelového systému sa používajú drevené prvky väčších rozmerov (približne 100 × 100 mm a viac). Na vyplnenie takejto kostry sa používa tehlové murivo alebo nepálená hlina. Drevené prvky sú priznané na fasáde domov a vytvárajú dominantu z architektonického hľadiska, čo kladie vyššie nároky na ich estetické spracovanie a kvalitnejšiu ochranu proti poveternostným vplyvom.

Šmykovú tuhosť konštrukcie zabezpečuje systém diagonál a výstuh (prípadne aj spolupôsobenie muriva). Aby sa dosiahli dostatočné tepelnoizolačné vlastnosti (najmä pri výplni z nepálenej hliny), z vnútornej strany sa aplikuje tepelná izolácia.

Steny z prefabrikovaných tvaroviek
Systém výstavby z prefabrikovaných tvaroviek je odvodený od klasického murovaného systému výstavby. Ide však o suchú výstavbu, kde sa namiesto tehál a spojovacej malty používajú štandardizované a priemyselne vyrábané drevené moduly. Základné rozmery modulu sú: dĺžka 600 mm, výška 300 mm, hmotnosť približne 5 až 10 kg. Aby sa mohla vytvoriť stena, vyrábajú sa aj doplnkové polovičné či štvrtinové moduly. Tieto tvarovky sa navzájom spájajú systémom pero-drážka alebo kolíkovými spojmi. Na spodných a horných stranách sa používajú prahové a horné ukončovacie prvky. Tieto spolu s hranolmi vloženými na výšku zabezpečujú celkovú tuhosť steny.

Tvarovky sú vyrobené z vysušeného reziva a dutiny sú vyplnené účinnou tepelnou izoláciou. Z vonkajšej strany sú ukončené kontaktným zatepľovacím systémom alebo vonkajším fasádnym systémom. Takáto konštrukcia spĺňa kritériá tepelnej ochrany i zvukovej izolácie.

Keďže ide o menšie prvky, ich montáž si nevyžaduje zložité mechanické zariadenia a dopravné prostriedky.

Statické vlastnosti jednotlivých systémov
Pri zrubovom systéme sa zvislé zaťaženie prenáša plnostenným profilom steny alebo v uzlových bodoch v miestach rohových spojení. Priestorovú tuhosť steny proti jej vybočeniu zo zvislej osi zabezpečuje systém zrubových spojov v ložnej škáre (V-profil, pero-drážka, ozubený spoj alebo spojovací prostriedok) a pevný rohový spoj.

Pri stĺpikovom, panelovom a hrazdenom systéme prenáša zaťaženie drevený rám. Stĺpiky prenášajú tlakové zaťaženie, vodorovné prvky ohybové zaťaženie a dia­gonály ich kombináciu. Ak prierezy zo statického hľadiska nevyhovujú, vytvárajú sa združené prierezy. Ide najmä o miesta, kde je sústredené zaťaženie od prievlakov, stropníc, miesta okenných prekladov, resp. väzníc.

Šmykovú tuhosť, ktorá je dôležitá pri zaťažení vetrom, zabezpečuje pri stĺpikovom a panelovom systéme veľkoplošná doska (drevotriesková, OSB, cementovláknitá, sadrokartón a pod.). Tá vytvára tuhý záklop v rovine steny alebo v rovine stropu. Túto tuhosť možno dosiahnuť, podobne ako pri hrazdenom systéme, pomocou systému diagonál vytvoreného z drevených hranolov alebo oceľových pásov. Celkovú stabilitu objektu ako priestorovú tuhosť a odolnosť možno zabezpečiť aj kotevnými uholníkmi pripevnenými k stĺpiku a prahovému hranolu.

Kotevný uholník v panelovej stavbe	Rybinový rohový spoj novodobej zrubovej konštrukcie

Záver
V súčasnosti sa na Slovensku zhotovujú najmä drevené domy z panelového systému. Výhodou tohto systému je jednoduchá a rýchla montáž na stavenisku. Okrem toho sa pri ich výstavbe odbúravajú mokré procesy.

Pri použití prefabrikovaných tvaroviek je výhodou čas, ktorý sa ušetrí odbúraním mokrých procesov a jednoduchosť výstavby.

Z hľadiska pocitu z bývania v drevenom dome konštrukciou vyhovuje najmä zrub, aj keď pri novodobých zruboch možno interiér obkladať aj pomocou sadrokartónov a stierok.

Pri výstavbe domov je dôležitá kvalitná tepelná ochrana. Drevostavby majú pre jej dosiahnutie vhodné predpoklady. Pre odstránenie prípadných tepelných mostov sa prechádza z použitia celodreveného prierezu rámov na použitie stojok a nosníkov na princípe tenkostenných nosných konštrukcií s opláštením z materiálu na báze dreva (napr. OSB dosiek).

Nevýhodou týchto systémov je, že sa kvôli dosiahnutiu statickej stability zväčší hrúbka steny, čím sa zväčší aj hrúbka tepelných izolácií. Tým sa docielia požadované tepelnotechnické charakteristiky vhodné pre energeticky pasívne domy.

Konštrukcie na báze dreva spĺňajú aj ekologické požiadavky, pretože na ich výstavbu sa využívajú ekologické materiály. Namiesto polystyrénu a kamenných vĺn sa začína používať mäkká drevovláknitá doska alebo slama (účinný tepelný izolant).

Na zlepšenie celkového pocitu z bývania sa začínajú stavať drevostavby bez použitia parozábran (tzv. difúzne otvorené konštrukcie). Tá sa nahrádza parobrzdou, ktorá umožňuje prechod pár z interiéru do exteriéru (ale nie naopak).

Ing. Daniel Bebej, Ing. Roman Nôta
Foto: R. Nôta, K. Novosseletz, M. Vlčková

Autori pôsobia ako doktorandi na Katedre nábytku a drevárskych výrobkov Drevárskej fakulty Technickej univerzity vo Zvolene.

Recenzoval Ing. Lukáš Wondráček, ktorý pôsobí ako doktorand v Ústave náuky o dreve Lesníckej a drevárskej fakulty MZLU v Brne.

Literatúra
Štefko, J., – Reinprecht, L., – Kuklík, P.: Dřevěné stavby, konstrukce, ochrana a údržba. Bratislava: Vydavateľstvo JAGA, 2006.