Kovové dosky s prelisovanými hrotmi pre drevené strešné konštrukcie

Výroba strešných konštrukcií spájaných doskami s prelisovanými hrotmi je dynamicky rastúcim odvetvím predovšetkým v priemyselne vyspelých krajinách. Konštrukcie so styčníkovými doskami s prelisovanými hrotmi sa vďaka svojej hospodárnosti a možnosti jednoduchej aplikácie značne rozšírili aj na Slovensku.

Jednoduchým použitím tohto spoja ušetríme množstvo použitého dreva v nosnej konštrukcii. Drevené profily i spoje sú v konštrukcii využité optimálne podľa príslušných noriem. V súčasnosti platia pre výpočty únosnosti dosiek s prelisovanými otvormi (hrotmi) v Slovenskej republike dve normy: STN EN 1995-1-1+A1 (eurokód 5) a STN 73 1701.

Riešenie strešných konštrukcií spájaných doskami s prelisovanými hrotmi je pritom komplexnou problematikou týkajúcou sa predovšetkým oblasti únosností spojov, zabezpečenia priestorovej stability a požiarnej odolnosti.

História výroby dosiek s prelisovanými hrotmi
Začiatok rozvoja spájania drevených konštrukcií kovovými spojovacími prostriedkami siaha až do konca 18. storočia. Už koncom 19. storočia bol v USA podaný patent na spájanie drevených konštrukcií z dosiek a fošní kovovou styčníkovou doskou s prelisovanými hrotmi. Od konca 50. rokov minulého storočia až do súčasnosti prešli konštrukcie spájané styčníkovými doskami s prelisovanými hrotmi mohutným rozvojom (najmä USA, Kanada a štáty severnej Európy). Ďalší rozvoj výroby a aplikácií dosiek s prelisovanými hrotmi bol následne možný s rozvojom výpočtovej techniky a počítačových programov na komplexné riešenie výpočtov.

V bývalom Československu sa výrobou strešných konštrukcií spájaných doskami s prelisovanými hrotmi zaoberal od 60. rokov minulého storočia podnik Stredočeské drevárske závody – závod BIOS Sedlčany.

Pôvodne išlo o používanie zahraničnej licencie. Postupne sa licenčné prelisované dosky nahradili tuzemskými doskami vyrábanými v závode Kovo Březnica. Československo bolo vďaka tomu jedinou východoeurópskou krajinou s dlhoročnou tradíciou výroby prelisovaných dosiek s hrotmi a výroby nosných konštrukcií. V 90. rokoch minulého storočia sa v Slovenskej republike objavujú výrobcovia týchto dosiek a soft­véru na výpočty, ktorí sa spoločne zaoberajú vývojom a výrobou komplexnej technológie na výrobu drevených konštrukcií so styčníkovými doskami s prelisovanými hrotmi. Výrobou dosiek s prelisovanými hrotmi sa vo svete zaoberá mnoho firiem, od veľkých nadnárodných spoločností až po lokálnych flexibilných výrobcov.

Výroba dosiek s prelisovanými hrotmi
Dosky s prelisovanými hrotmi sa najčastejšie vyrábajú z pásov (zvitkov) vopred žiarovo zinkovanej ocele. Širšie pásy sa pozdĺžne delia na stanovené šírky dosiek. Na výrobnom lise s číslicovým programovaním sa za pomoci špeciálnych obrábacích nástrojov prelisujú hroty a prestrihne stanovená dĺžka dosky. Na lise sa nastavuje potrebný počet daných dĺžok dosky.Jednotlivé normatívne predpisy vo svete povoľujú výrobu dosiek s prelisovanými hrotmi s hrúbkou od 0,9 až do 2,5 mm (prípadne od 1,0 do 3,0 mm).

Najčastejšie používanými hrúbkami sú 1,0 mm, 1,2 mm, 1,5 mm a 2,0 mm. V krajinách západnej Európy a v USA sa viac používajú hrúbky do 1,5 mm, v severnej a strednej Európe zase hrúbky 1,5 až 2,0 mm. Je to dané jednak odlišnými klimatickými podmienkami, čiastočne iným sortimentom konštrukcií a jednak rozdielnymi technologickými postupmi pri výrobe väzníkov a striech.

Plechy alebo pásy ocele používanej na výrobu musia byť v súlade s normou STN EN 10142 alebo STN EN 10147. Dosky vyrobené z tejto ocele musia zodpovedať akosti ocele najmenej DX51D podľa STN EN 10142 alebo S220GD podľa STN EN 10147. Vrstva zinku je minimálne 275 g/m². Dosky sa môžu vyrábať aj z austenitického nehrdzavejúceho oceľového plechu a musia dosahovať akosť ocele najmenej X5CrNiTiil8-10 podľa STN EN 10088-2.

Použitie dosiek s prelisovanými hrotmi
Pomocou tejto technológie možno vytvoriť rôznu strešnú konštrukciu – od rozličných typov priehradových väzníkov cez hambálkové krovy, rámy až po oblúkové konštrukcie. Styčníkové dosky neovplyvňujú dimenzie drevených prírezov, preto pri týchto konštrukciách dochádza k úspore približne 30 % drevnej hmoty oproti konštrukciám spájaným klasickými spojovacími prostriedkami.

Priehradové konštrukcie sa vyrábajú s použitím strojového vybavenia, väčšinou automatických uhlových píl a lisov na lisovanie spojov. Vďaka prefabrikácii je výroba rýchla a výsledné priehradové väzníky vykazujú vysokú presnosť. Montáž strešnej konštrukcie na stavenisku je jednoduchá, pri montáži nie je potrebná ťažká mechanizácia. Tým, že sú prelisované hroty v konštrukciách priznané, znižuje sa estetický vzhľad stavby.

Výpočet priehradových väzníkov sa vykonáva pomocou softvéru, ktorý okrem samotného návrhu konštrukcie vytvorí aj výrobnú dokumentáciu, cenovú kalkuláciu a pod. Podľa súčasných noriem sa prakticky nepredpokladá, že by sa výpočty týchto konštrukcií vykonávali inak ako pomocou výkonného softvéru.

Drevené konštrukcie so styčníkovými dos­kami s prelisovanými hrotmi možno použiť tak na konštrukcie malých rozpätí (zastrešenie rodinných domov), ako aj na konštrukcie veľkých rozpätí (výrobných hál, poľnohospodárskych stavieb či supermarketov).

Priehradové konštrukcie s oceľovými dos­kami s prelisovanými hrotmi sa vyrábajú z dreva, čiže z obnoviteľného zdroja. Výstavba touto technológiou teda iba minimálne zaťažuje životné prostredie. Styčníkové dosky s prelisovanými hrotmi majú z oceľových spojovacích prostriedkov najmenší preklz, vďaka čomu konštrukcie vykazujú oproti iným kovovým spojovacím prostriedkom do dreva pomerne nízke deformácie.

Navrhovanie spojov s doskami s prelisovanými hrotmi sa v európskych normách rieši iba všeobecnými vzťahmi. Predpokladá sa, že spoje sa budú tiež riešiť na úrovni profesionálneho softvéru. Vstupné hodnoty charakteristických vlastností (pevností a únosností) si musí každý výrobca týchto spojovacích prostriedkov zabezpečiť sám podľa pomerne náročných postupov určených príslušnými normami.

Ing. Miloš Vodolan
Foto: autor

Autor prednáša na Fakulte stavebnej ČVUT v Prahe, je konateľom firmy Fine.

Recenzoval prof. Ing. Jozef Štefko, CSc., ktorý pôsobí na Oddelení drevených stavebných konštrukcií na Technickej univerzite vo Zvolene.

Literatúra
1. Bittnar, Z. – Šejnoha, J.: Numerické metody mechaniky. Praha: ČVUT, 1992.
2. Blass, H.-J. – Kurzweil, L.: Spoje se styčníkovými deskami s prolisovanými trny. Únosnost při zatížení momentem, část 1.: Únosnost trnů (připojení). Bauen mit Holz, 7/1997.
3. Blass, H.-J. – Kurzweil, L.: Spoje se styčníkovými deskami s prolisovanými trny. Únosnost při zatížení momentem, část 2.: Únosnost desky. Bauen mit Holz, 9/1998.
4. Blass, H.-J. – Schmid, M. – Litze, H. – Wagner, B.: Nail Plate Reinforced Joints with Dowel-type Fasteners. University of Karlsruhe.
5. Ellegaard, P.: Analysis of Timber Joints with Punched Metal Plate Fasteners – with a Focus on Knee Joints. Aalborg University, 2001.
6. Ellegaard, P.: Analysis and Design of Modified Attick Trusses with Punched Metal Plate Fasteners. Aalborg University.
7. Gupta, R. – Vatovec, M. – Miller, T. H.: Metal-Plate-Connected Wood Joints: A Literature Review. Oregon State University, 1996.
8. Jarušková, D.: Pravděpodobnost a matematická statistika. Praha: ČVUT, 2006.
9. Kevarinmaki, A.: Nail Plate Reinforced Metal Plate-to-Timber Joints Made with Nail, Screw or Pop Rivet Fasteners, VTT Building Technology.
10. Dřevěné konstrukce podle eurokódu 5, STEP1. Zlín, 1998.
11. Dřevěné konstrukce podle eurokódu 5, STEP2. Pelhřimov, 2004.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.