Marek Pavlas FA ČVUT Ústav stavitelství I PS VII. Konstrukční systémy na bázi dřeva

Transkript

1 Marek Pavlas FA ČVUT Ústav stavitelství I PS VII Konstrukční systémy na bázi dřeva

2 Dřevostavba???

3 Budovy na bázi dřeva

4 Dřevo - tradiční materiál třetího tisíciletí - Historie, tradice - Životní prostředí - Moderní architektura - Rozličné formy, měřítka

5 Vliv na životní prostředí - Přírodní materiál - Nízké energetické nároky na těžbu, zpracování, výstavbu a následnou likvidaci - Produkce kyslíku, vázání CO2 - Možnosti recyklace - Důraz na vyvážené lesní hospodářství - Materiál nosné konstrukce pro budovy šetrné k životnímu prostředí Druhová skladba lesů v ČR (2006)

6 Základní členění konstrukcí na bázi dřeva Členění dle typu konstrukce - Lehká rámová konstrukce (two by four/sloupkový systém) - Těžký skelet - Masivní konstrukce - Ostatní konstrukční typy Členění dle způsobu výstavby - Prvková montáž - Prefabrikace / částečná prefabrikace

7 Lehká rámová konstrukce (two by four/sloupkový systém) - Vznik USA, 30.léta 19.stol - Nosný skelet spřažený s konstrukčními deskami - Základní modul 625mm - Sloupky 120/60mm (ev. 160/40mm)

8 Lehká rámová konstrukce (two by four/sloupkový systém) - Vznik USA, 30.léta 19.stol - Nosný skelet spřažený s konstrukčními deskami - Základní modul 625mm - Sloupky 120/60mm (ev. 160/40mm) Skladba obvodové stěny

9 Lehká rámová konstrukce (two by four/sloupkový systém) Stropní konstrukce - Systém průběžný (balloon frame), plošinový (platform frame) - Omezený rozpon stropní konstrukce rostlé trámy - cca 4m lepený profil - cca 5m

10 Lehká rámová konstrukce (two by four/sloupkový systém) Konstrukce střechy pomocí krokví Konstrukce krovu Střecha z příhradových nosníků - Plochá střecha - shodně jako stropní konstrukce - Šikmé střechy - standardní typy krovových konstrukcí - Možné varianty - střecha z příhradových nosníků/ pomocí jednoduchých krokví

11 Lehká rámová konstrukce (two by four/sloupkový systém) Základové patky/ zemní vruty Založení na základové desce Základy - Základová deska / založení na patkách - Základní pravidlo - dřevěná konstrukce min. 30cm nad terénem!! Zemní vruty

12 Způsob výstavby - prvková montáž/prefabrikace Prefabrikace + Vhodné podmínky při přípravě (sucho, optimální klima) + Rychlost výstavby - Omezené možnosti individuálních projektů

13 Varianty rámové konstrukce Nosníky Steico

14 Skeletová konstrukce - Využití lepených profilů - Volná dispozice - Využití pro stavby větších rozměrů - Rastrový rozměr 5000/5000mm až 6250/6250mm (modul 625mm) - Nutnost zajištění tuhosti konstrukce pomocí smykových stěn

15 Skeletová konstrukce - Využití lepených profilů - Volná dispozice - Využití pro stavby větších rozměrů - Rastrový rozměr 5000/5000mm až 6250/6250mm (modul 625mm) - Nutnost zajištění tuhosti konstrukce pomocí smykových stěn

16 Tradiční masivní konstrukce Sruby - Rostlý profil - kulatina - Hraněné lepené profily - přesahy v rozích stěn - Nutnost zvážit estetiku konstrukce vůči okolí -Roubenky - Hraněné profily, rybinový spoj v rozích stěn - Míra sednutí stěn - cca 5cm na 1m výšky!!

17 Novodobé masivní konstrukce - panely z vrstveného masivního dřeva - Dřevěný panel složený z určitého množství vzájemně kolmých vrstev - Každá jednotlivá vrstva je dále složena z masivních lamel - Lisování a lepení za studena - CLT (X-LAM) = cross laminated timber = panely z vrstveného masivního dřeva

18 Panely z vrstveného masivního dřeva - Počet vrstev - minimálně tři, maximálně zpravidla sedm - Tloušťka panelů bývá od cca 60 mm do 240 mm - Používané dřeviny - smrk, borovice, jedle

19 Panely z vrstveného masivního dřeva - Použití pro nosnou konstrukci stěn, stropu a střechy - Ucelený konstrukční systém vhodný nejen pro stavby měřítka rodinných domů

20 Panely z vrstveného masivního dřeva - Vysoká tvarová stálost, vysoká prostorová tuhost - Zajímavé statické vlastnosti, vysoká požární odolnost - Rychlost výstavby

21 Panely z vrstveného masivního dřeva - Interiérová strana - možnost ponechání bez opláštění - Třídění dle kvality povrchu na pohledové a konstrukční elementy

22 Porovnání s tradiční konstrukcí two by four + - Nízká tloušťkou nosných panelů zároveň s vyšší hmotností celé stavby - Lepší schopnost akumulace tepla - Lepší akustické vlastnosti - Vysoká prostorová tuhost, zajímavé statické vlastnosti. Díky tomu lze konstrukci vhodně využít pro vícepodlažní stavby - Vysoká rychlost výstavby - - Několikanásobně vyšší spotřeba dřeva - Vyšší cena

23 Bližší popis konstrukce - Stěnové panely - Nízká tloušťka stěn mm - Svislá orientace lamel povrchových vrstev - Výška stěnových panelů do 3 m - Maximální délka panelu m

24 Bližší popis konstrukce - Stropní panely - Při větších rozponech nutno použít panely vyšší tloušťky - Šířka stropních panelů do 3 m - Maximální délka panelu m

25 Alternativní řešení stropních panelů - Systémové panely - Obousměrný rošt spřažený se svrchní a spodní deskou - Úspora materiálu při větších rozponech

26 Tradiční trámové stropy v kombinaci se stěnovými CLT panely - Kombinace moderní technologie CLT s tradiční konstrukcí stropu - Snížení investičních nákladů - Vhodné pro stavby menších měřítek

27 Spoje panelů - Kotvení panelů pomocí vrutů, šroubů, kotev - Veškeré typické spoje lze provést jako skryté

28 Spoje panelů

29 Možnosti provedení instalací - Rozvody elektro lze provést v drážkách připravených ve výrobě - U pohledových panelů nutná pečlivá projektová příprava při rozmístění koncových prvků elektro

30 Kompletace - vnější - Vždy nutnost použití doplňkových vrstev - Nízký podíl nosné konstrukce na celkové tloušťce skladby - Většinou řešeno jako difúzně otevřená konstrukce ( ; ) Šikmá střecha Obvodová stěna

31 Kompletace - vnitřní - Mezipokojové nenosné příčky - běžně lehká SDK konstrukce - Výhoda snadného provedení dispozičních úprav - Nosné příčky - CLT panely s akustickým obkladem - Mezibytové příčky - zdvojené CLT panely s mezilehlou akustickou izolací

32 Aplikace technologie pro vícepodlažní budovy - požární odolnost - Budovy na bázi dřeva se řadí mezi hořlavé konstrukce - CLT panely vysokou požární odolnost - Třívrstvé panely běžně splňují požární odolnost REI 30, pětivrstvé panely REI 45 - Požární odolnost konstrukcí lze dále zvýšit pomocí skladby konstrukce a protipožárních obkladů

33 Aplikace technologie pro vícepodlažní budovy - požární odolnost - REI 30 - třívrstvý panel - REI 60 - pětivrstvý panel - REI 90 - sedmivrstvý panel - Normativní omezení v ČR - ČSN , ČSN Požární výška 9, resp. 12m = max. čtyři až pět podlaží - Požární odolnost CLT panelů - dle tloušťky REI 30,60,(90) Porovnání maximální podlažnosti dřevostaveb zemí EU

34 Aplikace technologie pro vícepodlažní budovy - Realizace osmi a více podlažních budov - Příznivé porovnání dopadů na životní prostředí - Vysoká rychlost výstavby - Nutnost řešení požární bezpečnosti Forté, Melbourne, 2014 Desetipodlažní bytový dům, konstrukce CLT

35 Velkorozponové dřevěné konstukce Metropol Parasol, Plaza de la Encarnacíon, Sevilla, 4/2011, J. Mayer H. Architects Konstrukce z vrstvených dřevěných panelů

36 Velkorozponové dřevěné konstukce

37 Velkorozponové dřevěné konstukce Lepené lamelové vazníky pro velkorozponové konstrukce

38 Velkorozponové dřevěné konstukce Lepené lamelové vazníky pro velkorozponové konstrukce

39 Kombinace jednotlivých systémů - V rámci jednotného materiálového řešení - Kombinace CLT stropních panelů se sloupovým systémem - Vysoká variabilita vnitřního uspořádání, možnost využití zavěšené fasády - Vhodné zejména pro administrativní budovy

40 Kombinace jednotlivých systémů - S dalšími materiály

41 Užitečné odkazy Webové odkazy: FA ČVUT, ústav stavitelství I - KLH - ABETE - Agrop nova a.s. / Novatop - FP Innovations - Stora Enso - Nosníky Steico - Knižní publikace: S. Gagnon, C. Pirvu, CLT Handbook, ISBN J. Kolb, Dřevostavby, ISBN SPŠ/VOŠ Volyně: konference Dřevostavby