ANOTACE

Cílem předmětu Pozemní stavitelství I je seznámení se s odborným názvoslovím a základními funkčními, konstrukčními a architektonickými požadavky. Jsou prezentovány základní poznatky z oblastí zakládání staveb, spodní stavby, svislých nosných konstrukcí, dilatací a konstrukčních systémů budovy. Po absolvování předmětu se předpokládá schopnost aplikovat poznatky z výše uvedených oblastí do praxe.

LITERATURA

• MATOUŠOVÁ, D., SOLAŘ, J., Pozemní stavitelství I. 1. vyd. Ostrava: VŠB TU, 2005. ISBN 80-248-0830-7. [in Czech]
• LORENZ, K. Nosné konstrukce I. Základy navrhování nosných konstrukcí. 1. vyd. Praha: ČVUT, 2005. ISBN 80-01-03168-3. [in Czech]
• NESTLE, H. a kol. Moderní stavitelství pro školu i praxi. Praha: Sobotáles, Praha, 2005. ISBN:80-86706-11-7. [in Czech]
• HANÁK, M. Pozemní stavitelství: cvičení I. 6. přeprac. vyd. Praha: ČVUT, 2005. ISBN 80-01-03267-1 [in Czech]
• HÁJEK, P. a kol. Konstrukce pozemních staveb 1. Nosné konstrukce I. 3. vyd. Praha: ČVUT, 2007. ISBN 978-80-01-03589-4. [in Czech]

​KAPITOLY

1. Úvod do pozemního stavitelství
2. Konstrukční systémy
3. Konstrukční systémy vícepodlažních budov
4. Konstrukční systémy halových budov
5. Dilatace staveb
6. Základová půda a zemní práce
7. Základové konstrukce plošné
8. Základové konstrukce hlubinné
9. Zděné nosné svislé konstrukce
10. Monolitické a prefabrikované nosné svislé konstrukce
11. Otvory v nosných stěnách
12. Komíny

Klíčové pojmy: Pozemní stavitelství, architektura, výstavba, budova, modul, skladebnost, prefabrikace

ZÁKLADNÍ POJMY

Stavitelství značí umění stavitelské nebo vědu či nauku stavitelskou. Stavitelství se často zaměňuje se slovem architektura, ačkoli stavitelství se týká převážně konstrukcí, kdežto architektura se zabývá převážně formou.

Stavebnictví je odvětví materiální výroby, jehož předmětem jsou průzkumové, projektové a stavební práce, dále pak rekonstrukce a údržba staveb a konečným výsledkem jsou hotové stavby.

Architektura je v užším smyslu stavitelské umění vytvářející díla, která svým tvarem prostorem aj. odpovídají praktickému účelu i ideovým dobovým požadavkům, popř. i jednotlivá stavba jevící architektonický záměr. V nejširším současném pojetí zahrnuje architektura také utváření celého životního prostředí uměleckými prostředky v návaznosti na dostupné vědecké poznatky.

Stavba je souhrn dodávek stavebních materiálů, hmot, dílců a stavebních prací, často i strojů, zařízení sloužících k vytvoření díla na podkladě příslušné dokumentace, a je zpravidla pevně spjatá se zemí.

Pozemní stavby lze definovat jako stavby, jejichž větší část je umístěna na zemském povrchu. Pozemní stavby zahrnují stavby pro bydlení, občanské stavby (stavby pro zdravotní péči, školské stavby, sportovní stavby, stavby pro kultury, služby a obchod, stavby pro dopravu, administrativní stavby, …), průmyslové (výrobní haly, dílny, sklady, ...) a zemědělské stavby (stáje, seníky, skleníky, …).

Stavební objekt je prostorově ucelená nebo technicky samostatná účelově určená část stavby. Nejběžnější formou stavebního objektu je budova, most nebo silnice.

Budova je soubor stavebních konstrukcí vytvářejících prostorový útvar. Stavební konstrukcí musí splňovat požadovanou funkci.

Vzhledem k omezené fyzické a morální životnosti staveb je kromě realizace výrobních a nevýrobních objektů dalším úkolem také údržba, modernizace a rekonstrukce staveb:

• Údržba snižuje míru degradace konstrukčních prvků, většinou zahrnuje obnovu ochranných povlakových úprav povrchů.
• Modernizace představuje zvýšení užitné hodnoty stavby nebo její části, aniž by se měnil účel. Cílem je zlepšení užitného standardu.
• Rekonstrukce je uvedení objektu nebo jeho části do původního stavu s maximálním důrazem na zachování původního vzhledu a konstrukčního řešení.

Základním cílem stavební činnosti je vytvoření kvalitního prostředí pro účel, pro který je objekt navrhován, přičemž kvalita by měla být zajištěna po dobu celé předpokládané životnosti objektu.

Základní požadavky na pozemní stavby:

• Architektonické požadavky
  • Urbanistické požadavky: Požadavky na strukturu a rozvoj obcí, intenzitu využívání území a umístění staveb.
  • Provozní požadavky: Dispoziční (typologické) požadavky, oddělení a návaznost prostorů, komunikační vazby
  • Estetické požadavky: Tvarové řešení celku a jeho částí, barevné řešení, památková péče.
• Obecné požadavky na bezpečnost a užitnost staveb
  • Mechanická odolnost a stabilita
  • Požární bezpečnost
  • Ochrana zdraví osob, zvířat a zdravých životních podmínek a životního prostředí
  • Ochrana proti hluku a vibracím
  • Bezpečnost při užívání staveb
  • Úspora energie a tepelná ochrana
• Odolnost konstrukce vůči vnějším vlivům
• Požadavky na pohodu a kvalitu vnitřního prostředí
• Technologické požadavky
• Ekonomické požadavky
• Environmentální požadavky

MODULOVÁ KOORDINACE

Modulová koordinace neboli rozměrové sjednocení zajišťuje soulad mezi rozměry objektu, případně jeho částí, a rozměry stavebních konstrukcí a stavebních prvků. Jedná se o souhrn pravidel pro určování skladebních rozměrů objektů a prvků.  Základní pravidla pro modulovou koordinaci rozměrů ve výstavbě je stanovena v ČSN 73 005 (1990).

Modul, označujeme M, je dohodnutá délková jednotka používaná pro stanovení a koordinaci rozměrů ve výstavbě. V závislosti na prostorovém uspořádání rozlišujeme půdorysný modul a výškový modul.

Základní (metrický) modul ve stavebnictví je roven M=100 mm. Do roku 1960 se používal modul 150 mm. V souladu s předpisy EU lze využívat také modul 125 mm.  

Odvozené moduly jsou násobky nebo zlomky základního modulu:

• Zvětšený modul (200, 300, 500, 3000 a 6000 mm) se využívá jako půdorysné vztažné rozměry, tj. vzdálenosti stěn, sloupů, pilířů, apod.
• Zmenšený modul (50, 20, 10, 5, 2 a 1 mm) se využívá například pro koordinační rozměry průřezu stavebních prvků (sloupů, stěn, trámů, desek, apod.). Hodnoty 20 mm a menší se využívají ke stanovení tlouštěk tenkostěnných prvků. 

Skladebnost je vlastnost prostorových částí objektů umožňující jejich řazení, sestavování a rozmisťování bez nutnosti měnit nebo přizpůsobovat jejich rozměry a tvar. Rozměry stavebních prvků musí umožňovat jejich vzájemné sestavování ve větší konstrukční celky.

• Koordinační (skladebný) rozměr prvku je rozměr, který prvek teoreticky zaujímá v modulové prostorové síti konstrukce, tj. včetně příslušné části spáry, např. cihla plná pálená 150 x 75 x 300 mm (základní rozměr + odchylky z výroby a tloušťky ložných a styčných spár).
• Základní rozměr (dříve výrobní rozměr) prvků je rozměr předepsaný pro výrobu prvku za předpokladu nulové tolerance. Základní rozměr prvku je menší než skladební rozměr skladebný, např. cihla plná pálená 140 x 65 x 290 mm.

Předepsané základní (výrobní) rozměry je z technologického hlediska nemožné vždy dodržet. Skutečné rozměry vyrobených prvků se mohou lišit od předepsaných základních (výrobních) rozměrů o povolenou toleranci (odchylka).

TYPIZACE A PREFABRIKACE VE STAVEBNICTVÍ

Typizace je proces zaměřený na výběr omezeného počtu stavebních prvků soustav a technologií. Jejím cílem je omezení opakovaných řešení, urychlení a zvýšení ekonomické efektivity výstavby. Typizace je unifikace rozměrů ve stavebnictví. Typizace se používá pro jednotlivé prvky nebo pro celé objekty:

• Prvková typizace zahrnuje výrobu jednotlivých stavebních dílců, například stropních panelů, z nichž jsou poté sestavovány stavební konstrukce. Podmínkou jejich opakované použitelnosti je dodržení modulové koordinace rozměrů.
• Objemová typizace zahrnuje objemová řešení celých stavebních objektů nebo jejich částí, např. bytový dům. Výhodou objemové typizace je hospodárnost výstavby. Nevýhodou je uniformita a malá variabilita.

Unifikace rozměrů umožňuje univerzální použití stejných prvků hromadně vyráběných pro různé účely.

Prefabrikace je výroba konstrukční stavebních prvků nebo jejích částí mimo místa jejich využití (staveniště). Jednotlivé prefabrikáty jsou pak na staveniště přiváženy z výroby a vlastní výstavba hrubé stavby probíhá formou montáže jednotlivých dílů.

Klíčové pojmy: Konstrukční systém, nosné konstrukce, nenosné konstrukce, stabilita, podlaží, trakt, světlá výška

CHARAKTERISTIKA KONSTRUKČNÍCH SYSTÉMŮ

Konstrukční systém stavebního objektu je celek z navzájem propojených a spolupůsobících konstrukčních prvků, které jsou ve vzájemné interakci vzhledem k působení okolí. Nejdůležitější funkcí konstrukčního systému je funkce nosná. Konstrukční systém musí dále odolávat působení okolního prostředí – statické a dynamické zatížení, teplota, vlhkost, hluk a dalším fyzikálním, chemickým a biologickým účinkům. Každá budova se člení na podlaží a na trakty.

Mezi hlavní konstrukční části budovy patří základové konstrukce, svislé nosné konstrukce (stěny a sloupy), vodorovné nosné konstrukce (stropy, balkón, římsy), schodiště, rampy a nosná konstrukce zastřešení.

Podle statického působení rozlišujeme stavební konstrukce na nosné a nenosné.

• Nosné konstrukce: přenášejí veškerá zatížení působící na objekt, např. nosné stěny, sloupy, stropní konstrukce, základy
• Nenosné konstrukce: nepřenášejí žádné zatížení (kromě vlastní hmotnosti), mají obvykle funkci dělící nebo izolační, jsou to např. vnitřní dělící stěny (příčky), obvodové izolační stěny, výplně otvorů

Spolupůsobení prvků konstrukčního systému musí zajistit stabilitu systému. Stabilita je schopnost stavebního objektu vzdorovat  vnějším účinkům zatížení tak, aby při nich nedošlo k deformacím (změna tvaru) jako celku nebo k poklesu či totální destrukci.

Volba konstrukčního systému je závislá na parametrech navrhovaného objektu a vychází z obecných požadavků na konstrukce pozemních staveb. Pro návrh konstrukčního systému je nutné zohlednit následující parametry:

• Účel, prostorové a tvarové řešení objektu
• Územní a staveništní podmínky
• Rozpony a zatížení stropů
• Konstrukční výšky podlaží
• Materiálová báze a technické možnosti
• Základové podmínky
• Vlivy okolního prostředí
• Požární bezpečnost
• Požadavky provozně technické
• Architektonické požadavky
• Energetická náročnost stavby a provozu
• Předpokládaná životnost
• Investiční a provozní náklady, aj.

Návrh konstrukčního systému musí probíhat ve vzájemném dialogu a kooperaci architekta, konstruktéra a technologa tak, aby bylo dosaženo optimálního řešení pro zohlednění veškerých požadavků. Vzhledem k různorodosti požadavků a jejich vzájemné harmonizaci bývá navržený konstrukční systém vždy kompromisním řešením.

ZÁKLADNÍ ROZDĚLENÍ KONSTRUKČNÍCH SYSTÉMŮ

Základní rozdělení konstrukčních systémů:

• Konstrukční systémy vícepodlažních objektů: převládají svislé nosné konstrukce přenášející veškeré zatížení do základové půdy, které zabezpečují stabilitu celého objektu. Konstrukční systémy vícepodlažních budov zahrnují stěnové systémy, skeletové systémy, jejich kombinaci či jádrové konstrukční systémy a super konstrukce.
• Konstrukční systémy halových objektů: jsou charakteristické svým zastřešením a volnou vnitřní dispozicí

Podlaží je část budovy vymezená dvěma po době následujícími úrovněmi horního povrchu nosné části stropních konstrukcí. U nejnižšího podlaží založeného na rostlém terénu nebo násypu je vymezující rovinou horní úroveň podkladní vrstvy pod podlahou.

Svislá vzdálenost horních povrchů nosné konstrukce stropů se označuje jako konstrukční výška podlaží. Svislá vzdálenost mezi povrchem podlahy a spodní úrovní stropu téhož podlaží definuje světlou výšku podlaží.

Trakt je prostorová část budovy vymezená dvěma vzájemně následnými vertikálními rovinami procházejícími geometrickými osami svislých konstrukcí stěn nebo sloupů. Budova může být jednotraktová či vícetraktová. Podle polohy v budově rozeznáváme trakty příčné a trakty podélné:

• Trakty podélné jsou rovnoběžné s podélnou osou budovy.
• Trakty příčné jsou kolmé k podélné ose budovy.

Podle uspořádání svislých konstrukcí v objektu vzhledem k jeho podélné ose rozeznáváme systémy:

• Podélné systémy
• Příčné systémy
• Obousměrné systémy

Podle použité stavební technologie rozeznáváme systémy:

• Zděné systémy z kusových staviv spojovaných na maltu nebo jinou spojovací tenkou vrstvou.
• Monolitické systémy z tvárných stavebních hmot ukládaných do připravené formy a tuhnoucí přímo v konstrukci.
• Prefabrikované systémy složené z předem vyrobených stavebních dílců (prefabrikátů), které jsou vzájemně spojené ve stycích.
• Kombinované systémy

Klíčové pojmy: Vícepodlažní budova, stěnový konstrukční systém, podélný systém, příčný systém, sloupový konstrukční systém, jádrové konstrukce, superkonstrukce

ROZDĚLENÍ KONSTRUKČNÍCH SYSTÉMŮ VÍCEPODLAŽNÍCH BUDOV

Konstrukční systém vícepodlažních budov je charakteristický převahou svislých nosných konstrukcí přenášející veškeré zatížení do základové půdy.

Podle druhu svislých nosných konstrukcí rozeznáváme základní konstrukční systémy vícepodlažních budov:

• Konstrukční systém stěnový
• Konstrukční systém sloupový (skeletový)
• Konstrukční systém kombinovaný
• Konstrukční systém jádrový
• Superkonstrukce

KONSTRUKČNÍ STĚNOVÉ SYSTÉMY

Zatížení stropních konstrukcí a účinky vodorovných sil (větru) je přenášeno do základů pomocí nosných stěn. Stěnové systémy se uplatňují v objektech s požadavky na menší vnitřní prostory (např. ubytovací zařízení). Vnitřní nosné stěny musí splňovat statické požadavky. Vnější nosné stěny pak kromě statické funkce musí splňovat také tepelně-technické parametry. Otvory v nosných stěnách musí vyhovovat požadavkům, aniž by došlo k narušení statické funkce stěny. Stěnové konstrukční systémy rozdělujeme dle uspořádání nosných stěn v budově:

Konstrukční systém podélný

Nosné stěny jsou uspořádány rovnoběžně s podélnou osou a tvoří podélné trakty. Stropní konstrukce je běžně ukládána ve směru kolmém k podélné ose budovy.

Prostorová tuhost v podélném směru je zajištěna samotnými podélnými nosnými stěnami. Tuhost v příčném směru je zajištěna stropní konstrukcí, případně vloženými příčnými ztužujícími stěnami (např. štítová stěna, schodišťová stěna, mezibytová stěna, apod.). Objekty s podélným stěnovým systémem se zpravidla realizují z cihel nebo tvárnic.

S ohledem na statickou funkci nosných stěn je velikost okenních otvorů značně omezena, fasáda působí masivním dojmem bez architektonické variability.

Výhodou podélného konstrukčního systému je otevřenost dispozice a variabilita. Nevýhodou je malá architektonická variabilita fasády, nižší tuhost systému a z toho plynoucí použitelnost pouze pro objekty s malým počtem podlaží.

Konstrukční systém příčný

Nosné stěny jsou kolmé k podélné ose budovy a tvoří příčné trakty. Stropní konstrukce se realizuje v podélném směru.

Prostorová tuhost a stabilizace je zajištěna samotnými nosnými stěnami v příčném směru. V podélném směru je tuhost zajištěna doplňujícími stěnami a podélně uloženou stropní konstrukcí.

Vnitřní nosné stěny mohou být využity pro zajištění splnění akustických požadavků mezi jednotlivými prostory (hotelové pokoje, byty apod.). Obvodové nenosné stěny mají především funkci ochrany vnitřního prostředí před klimatickými podmínkami (tepelně-izolační funkce).

Nevýhodou příčného konstrukčního systému je menší variabilita a dispoziční volnost. Výhodou je lepší stabilita konstrukce a vhodnost pro objekty s vyšším počtem podlaží.

Konstrukční systém obousměrný

V případě obousměrného konstrukčního systému jsou nosné stěny uspořádány v podélném i příčném směru. Stropní konstrukce mohou být uloženy v obou směrech.

Výhodou je vysoká prostorová tuhost a stabilita. Obousměrný systém je vhodný pro výškové budovy. Nevýhodou je značně omezené dispoziční řešení a nízká variabilita vnitřního prostoru.

SLOUPOVÉ KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY – SKELETY

Princip skeletového systému spočívá v oddělení funkce nosné a funkce obalové. Veškerá zatížení přenášejí svislé prvky – sloupy. Nenosné stěny plní funkce dělící a izolační (obvodový plášť, příčky). Pro sloupy se používají výhradně materiály s velkou únosností jako je ocel, železobeton nebo dřevo.

Výhodou skeletových systémů je uvolnění dispozice a variabilní ztvárnění budovy. Nevýhodou je nižší prostorová tuhost ve srovnání se stěnovými systémy.

Podle způsobu přenášení zatížení rozlišujeme:

• Skelety rámové (průvlakové)
• Skelety hlavicové (hřibové)
• Skelety deskové

Základní skladební jednotkou rámových skeletů je rám tvořenými dvěma sloupy a průvlakem. Zatížení stropů se přenáší do sloupů prostřednictvím rámových příčlí. Rámy mohou být jednopodlažní či vícepodlažní. Podle uspořádání rámů v budově rozlišujeme:

• Podélné rámy:  Průvlaky jsou rovnoběžné s podélnou osou budovy. Z důvodu malé prostorové tuhosti se tento systém používá zejména pro nízkopodlažní budovy. Ztužení zajišťují vložené příčné stěny (např. štítové stěny) nebo příčné průvlaky. Nevýhodou je zastínění vnitřních prostor a omezení možnosti ztvárnění průčelí. Výhodou je volná dispozice pro vedení podélných rozvodů.
• Příčné rámy: Průvlaky jsou kolmé k podélné ose budovy. Skelety s příčnými rámy dobře odolávají účinkům vodorovného zatížení a jsou použitelné i pro vyšší stavby. Příčné rámy umožňují variabilní ztvárnění průčelí a nezastiňují interiér budovy. Nevýhodou je složitější vedení podélných instalací.
• Obousměrné rámy: Průvlaky jsou rozmístěny v příčném i podélném směru. Obousměrné rámy se vyznačují velkou tuhostí a jsou vhodné pro výškové budovy namáhané velký zatížením nebo pro budovy v poddolovaných nebo seizmicky nestabilních oblastech.

Hřibové skelety

Hřibové neboli hlavicové skelety přenášejí zatížení do sloupů prostřednictvím rozšířených sloupových hlavic. Hřibová hlavice chrání stropní desku před propíchnutím a zkracuje její účinné rozpětí.

Hřibové skelety jsou velmi únosné a jsou vhodné pro objekty s velkým zatížením stropních konstrukcí, zejména pro výrobní a skladovací objekty. Nevýhodou hřibových skeletů jsou viditelní hlavice a obtížnější vedení svislých instalačních rozvodů.

Deskové skelety

Deskové skelety mají stropní konstrukci podporovanou přímo sloupy. U tenkých desek hrozí reálné nebezpečí propíchnutí desky sloupem. Propíchnutí desky sloupem je možné zabránit zesílením výztuže nad podporami. Spojení desky a sloupu je možné provést buď skrytou hlavicí, nebo skrytým průvlakem.

Deskové skelety mají nízkou prostorovou tuhost a musí být doplněny ztužujícími prvky – stěnami nebo jádrem. Deskové skelety se používají v budovách s malým zatížením stropů, zejména u občanských staveb a staveb pro bydlení.

Výhodou deskových skeletů je rovný podhled a možnost obousměrného vedení instalací.

KOMBINOVANÉ KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY

Kombinované systémy vycházejí z výhod jednotlivých konstrukčních systémů. Kombinací nosných stěn a sloupů vznikají různorodé prostorové útvary s velkou tuhostí a minimální hmotností. Sloupová část konstrukce umožňuje volnou variabilitu a možnosti dispozičního řešení. Sloupy přenášejí zatížení ze stropní konstrukce a stěny plní ztužující funkce a zajišťují prostorovou tuhost a stabilitu.

Kombinované systémy je možné provádět v řadě variací:

• Kombinace podélných obvodových stěn s vnitřním skeletem
• Kombinace příčných obvodových stěn s vnitřním skeletem
• Kombinace příčných a podélných stěn s vnitřním skeletem
• Kombinace obousměrného skeletu s vnitřním vyztužujícím jádrem

JADROVÉ KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY

Jádrový konstrukční systém přenáší zatížení budovy do základů středním tuhým jádrem. Do jádra se navrhují všechny provozy a funkce nevyžadující přímé osvětlení a větrání, které je naopak vhodné od ostatního provozu budovy oddělit např. hlukově, požárně (výtahy, schodiště, instalační šachty aj.).

Konstrukce jednotlivých podlaží jádrových systémů mohou být neseny:

• Primární spodní horizontální nosnou konstrukcí konzolově vyloženou z jádra nad parterem, která sekundárně nese sloupy vyšších podlaží.
• Primární horní nosnou konstrukcí vyloženou v hlavě jádra, na které jsou po obvodu zavěšené stropy nižších podlaží.
• Stropy jednotlivě vykonzolovanými z jádra, do kterého se přenášejí veškerá zatížení přímo.

Jádrové systémy se používají převážně u výstavby výškových budov o čtvercovém či kruhovém půdorysu. Jejich výhodou je uvolnění parteru a jednodušší způsoby založení. Možnost výrazného architektonického provedení láká architekty i přes staticky a konstrukčně komplikované řešení.

SUPERKONSTRUKCE

Superkonstrukce jsou dvoustupňové stavební konstrukce, které vznikají soustředěním zatížení do omezeného počtu mohutných prvků hlavní (primární) nosné konstrukce, do které je vložena druhotná (sekundární) konstrukce. Superkonstrukce se používá zejména pro extrémně vysoké budovy nad 50 podlaží. Primární konstrukce se navrhuje s dlouhou životností, čímž umožňuje případnou změnu sekundární konstrukce.

Klíčové pojmy: Hala, deska, vazník, klenby, skořepiny, lomenice, pneumatické soustavy

KONSTRUKČNÍ SYSTÉM HALOVÝCH STAVEB

Objekty halového typu umožňují tvorbu volných vnitřních prostor s malým počtem nebo zcela bez vnitřních podpor. Charakteristickým rysem halových objektů je velká půdorysná plocha a relativně malá výška. Halové objekty se užívají zejména pro jednopodlažní objekty. Na rozdíl od konstrukčních systémů vícepodlažních budov jsou halové objekty charakterizovány nosnou konstrukcí zastřešení.

Halový objekt může zahrnovat i vnitřní vestavěná podlaží  s různými nároky na výšku prostor:

• Dvojpodlažní haly
• Velkoobjemové haly
• Kombinované monobloky

Halové stavby se vyznačují neobyčejně velkou variabilitou. Opakovatelnost typů halových staveb je v porovnání s vícepodlažními budovami výrazně nižší, jedná se o objekty daleko více individuální.

Halové objekty jsou užívány zejména pro:

• Kulturní účely (divadla, kina, výstavní pavilony, shromažďovací aj.)
• Sportovní účely (víceúčelové a sportovní haly, zastřešení tribun a stadiónů, plavecké bazény apod.)
• Výrobní a skladovací účely (výrobní haly, sklady, tržnice, .)
• Dopravní účely (nádražní haly, zastřešení nástupišť, automobilové a autobusové garáže, servisní haly a opravny, doky apod.)

Halové objekty mají ve většině případů rozdělenou nosnou a obalovou funkci. Nosná funkce přenáší statické a dynamické zatížení do základových konstrukcí. Obalová konstrukce (opláštění) zajišťuje požadovaný stav vnitřního prostředí a obvykle se skládá ze střešního pláště, obvodového pláště a spodní stavby.

Konstrukce je nutné řešit v závislosti na zajištění jejich prostorové tuhosti, s ohledem na zachycení horizontálních sil u tlačených a tažených soustav, počítat s větší deformabilitou konstrukce (především u tažených soustav). Podstatný význam má i interakce nosného subsystému a kompletačních (obalových) konstrukcí a celková stabilizace střešního pláště u tažených soustav.

Z hlediska namáhání lze halové konstrukce rozdělit na:

• Konstrukční systémy namáhané převážně na ohyb
• Konstrukční systémy převážně tlačené
• Konstrukční systémy převážně tažené

KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY NAMÁHANÉ PŘEVÁŽNĚ NA OHYB

Základním prvkem je ohybově namáhaný prostě uložený nebo vetknutý prvek přenášející především svislá zatížení. Veškeré zatížení na prostě uloženém prvku je přenášeno ohybovým namáháním uprostřed rozpětí. Únosnost pak závisí na průřezovém modulu nosníku a dovoleném namáhání materiálu. V případě, že je nosníková konstrukce v podepření vetknuta (konstrukce je tuhá), vznikne v oblasti podpory ohybový moment, který je přenášen i opěrnou (svislou) konstrukcí vzniklé rámové soustavy. V důsledku spolupůsobení opěrné konstrukce se snižují ohybové momenty v rámové příčli. Jelikož je horní pas nosníku i rámové příčle tlakově namáhán, je třeba zajistit stabilitu před vybočením. Konstrukční systémy namáhané převážně na ohyb zahrnují deskové soustavy, vazníkové soustavy a rámové soustavy.

Deskové soustavy

Deskové soustavy, jak je již z názvu patrné, jsou tvořeny různými typy desek (s vyztuženými žebry, komůrkové atd.). Navrhují se v rozponech do 24 m a v šířkách prvků do 3 m. Pro zajištění tuhosti jsou desky vzájemně stykovány.

Deskové konstrukce ale mohou být tvořeny i z jednosměrně či obousměrně pnutých konstrukcí přenášejících zatížení ohybem v obou směrech. Soustavu pak tvoří desky z rovinných či prostorových příhradových vazníků.

Vazníkové soustavy

Vazníkové soustavy se skládají především ze střešních vazníků (nosníkových prvků) ukládaných na sloupy, průvlaky nebo stěny. Vazníky mohou mít různé tvary (přímopasé, pultové, sedlové, obloukové atd.), různé konstrukční řešení (plnostěnné, příhradové atd.) a různé materiálové řešení (železobeton, ocel, dřevo atd.). Na střešní vazníky jsou ukládány přímo plošné střešní prvky (žebírkové či kazetové panely s odlehčenou deskou) nebo střešní vaznice nesoucí střešní plášť.

Rámové soustavy

Rámová soustava přenáší v důsledku tuhého spojení rámový moment do rámové stojky. Nevýhodné namáhání stojek rámu ohybem lze částečně eliminovat návrhem spojité rámové konstrukce. Průběh ohybového namáhání v konstrukci je závislý na ohybové tuhosti stojky a příčle a je ovlivňován i náběhy. Vyšší moment se pak koncentruje v místech s vyšší ohybovou tuhostí. Rámové konstrukce mohou být ve formě vetknutého rámu, dvoukloubového či tříkloubového rámu či konzolového rámu. Konstrukce lze řešit z betonu (železobetonové konstrukce monolitické či prefabrikované), oceli (tenkostěnné či plnostěnné profily) nebo ze dřeva (plnostěnné či příhradové atd.).

KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY PŘEVÁžNĚ TLAČENÉ

Je-li tvar obloukové či plošné konstrukce navržen ve tvaru tlakové čáry působícího zatížení (výslednicová čára nebo plocha), přenáší konstrukce zatížení tlakem. Jelikož tvar konstrukce je stálý, ale zatížení takové být nemusí, je část zatížení přenášena ohybovým momentem. Konstrukci je proto třeba navrhnout tak, aby přenášela převládající zatížení vlastní tíhou a sněhem. Díky tomu vzniká parabolický tvar tlačené konstrukce. Ke statickému působení tlačené konstrukce lze dospět tvarováním rámové konstrukce tak, aby ohybová namáhání rámu byla nulová. Opěrný systém pak přenáší svislé a vodorovné reakce obloukové (tlačené) konstrukce. Převážně tlačené konstrukční systémy zahrnují obloukové soustavy, plošně namáhané tlačené konstrukce (klenby a skořepiny), prutové a lomenicové struktury.

Obloukové soustavy

Obloukové soustavy mají opěrný systém dimenzován na vzpěrný tlak v kombinaci s ohybem. Vybočení v rovině oblouku brání tuhost průřezu konstrukce, z roviny oblouku pak tuhost střešní tabule i vlastní ohybová tuhost. Oblouky mohou být vetknuté, dvojkloubové či trojkloubové, nejčastěji je jako materiál použita ocel případně i železobeton. Vlastní konstrukce pak může být příhradová či plnostěnná. Rozpony těchto konstrukcí mohou dosahovat i 100 m.

Plošné tlačené konstrukce - klenby

Klenby jsou namáhány vzpěrným tlakem a ohybem. Namáhání se přenáší přepětím průřezu vlivem převládajícího svislého zatížení. Konstrukčním důsledkem je masivní konstrukce klenby a omezená schopnost přenášet bodová zatížení. Pro správný návrh je důležitá znalost tvaru výslednicové čáry od zatížení vlastní vahou konstrukce. Jako materiál se používá převážně kamen či cihla. Ke správné funkci klenby je podstatný tvar výslednicové čáry od zatížení vlastní tíhou konstrukce. Tlakové čáry musí vždy zůstat uvnitř jádra průřezu (v případě obdélníku ve vnitřní třetině výšky).

Plošné tlačené konstrukce - skořepiny

Skořepiny mívají malou konstrukční tloušťku a ohybová namáhání přenášejí pouze v omezené míře. Stabilita tlačených částí je zajišťována využitím tvaru konstrukce o dvojí křivosti nebo spolupůsobením s výstužnými žebry a čely skořepin.

Prutové strukturální soustavy

Prutové strukturální soustavy mají do jisté míry obdobné působení jako plošné konstrukce stejného tvaru. Principem plošné či prutové struktury je snaha o nahrazení statického působení plošné konstrukce prutovými prvky ze železobetonu, oceli či dřeva. Prutová struktura ve tvaru válcové klenby působí jako válcová skořepina upnutá do tuhých čelních stěn.

Lomenicové strukturální soustavy

Lomenicové strukturální soustavy jsou vytvořeny z plošných trojúhelníkových elementů vytvářejících tuhou prostorovou soustavu. Vhodnou volbou tvaru lomenice lze docílit tvaru translační či rotační plochy.

KONSTRUKČNÍ SYSTÉMY PŘEVÁŽNĚ TAŽENÉ

Konstrukční systémy převážně tažené zahrnují visuté soustavy, soustavy pneumatické a soustavy zavěšené.

Visuté soustavy

Visuté soustavy mohou být vazníkové, deskové, lanové a membránové. Prvky nemají ohybovou tuhost a jsou uspořádány paralelně či radiálně, v jednovrstvém či vícevrstvém uspořádání. Přenos zatížení probíhá prostřednictvím normálové síly v profilu a vodorovnou složkou podporované reakce. Tato složka namáhá opěrný systém vysoko nad terénem, což vyžaduje jeho efektivní konstrukční návrh.

Pneumatické soustavy

Pneumatické soustavy jsou nesené přetlakem vnitřního vzduchu. Konstrukce je tvořena tenkou membránou předepnutou vnitřním přetlakem. V případě nízkotlakých konstrukcí činí přetlak v celém prostoru 100-300 Pa a při velkých rozponech se stabilizuje kombinací s povrchovými ztužujícími lany. U vysokotlakých konstrukcí je přetlak vzduchu 0,1-0,5 MPa a je soustředěn v tzv. kostře (skeletu) objektu (žebrech, obloucích). Užívají se menší rozpony do 25 m.

Zavěšené soustavy

Zavěšené soustavy jsou konstrukce, jejímž principem je zavěšení střešní nosníkové konstrukce pomocí táhel ukotvených k tlačeným pilotám, obloukům či rámům atd. Jedná se o vícestupňový systém připomínající působení tzv. superkonstrukcí ve vícepodlažních budovách. Náleží proto k efektivním systémům pro zastřešení staveb velkých rozpětí (150 m i více).

Kllíčové pojmy: Stavební spára, dilatace, dilatační spára, dilatační celek, objemové změny, nerovnoměrné sedání, reologické změny

DILATACE STAVEB

Stavební spára je definovaná jako odstup mezi dvěma stavebními dílci. Tento typ spáry nevykazuje objemové ani tvarové změny -  spára je neměnná.

Dilatační spára je spára, která dělí budovy nebo jejich jednotlivé části na menší tuhé celky. Dilatace se provádí z důvodů zamezení přenosu nesilových účinků z jedné části konstrukce do druhé tak, aby nebyly narušeny požadované funkce.

Dilatační spára se provádí v místech předpokládaných extrémních zatížení, ztráty tuhosti konstrukce, změny konstrukčního systému a uspořádání, v místech změny výšky konstrukce nebo objektu, v místech geologických zlomů a nepravidelností.

Mezi nesilové účinky patří:

• Objemové změny vlivem teploty
• Objemové změny vlivem vlhkosti
• Reologické účinky (dotvarování materiálu a smršťování)
• Změna tvaru základové spáry

Nesilové účinky vyvolávají v konstrukcích mechanické stavy napjatosti, které často několikanásobně převyšují hodnoty namáhání způsobené běžnými silovými účinky (zatížení vlastní tíhou, zatížení větrem, apod.).

Rozdělení konstrukce budovy na jednotlivé konstrukční části, které mají tendenci k rozdílným tvarovým změnám a rozdílnému sedání je vhodné pro omezení a redukci namáhání. Dilatační celky lze definovat jako menší části stavby oddělené od celku dilatačními spárami.

Dilatační spáry eliminují:

• Statické účinky – objemové změny, nerovnoměrné sedání
• Dynamické účinky - otřesy
• Akustické účinky - přenos hluku konstrukcí a vibrace
• Tepelně-technické účinky – přenos tepla a vlhkosti konstrukcí

Každý materiál se změnou teploty a vlhkosti mění svoje rozměry.

Objemové změny mohou být vyvolány:

• Změnou teplot vnějšího a vnitřního prostředí (tepelná roztažnost materiálů) – každý materiál
• Změnou vlhkosti materiálů (vysychání a bobtnání)
• Reologickými změnami materiálů
  • Smršťování – Objemové změny vlivem vysychání vody ze struktury tuhnoucího a tvrdnoucího betonu, smršťování je závislé na složení betonové směsi, jejím zpracování, rozměrech a vyztužení prvků
  • Dotvarování betonu – Objemové změny vlivem velikosti a doby zatížení závisí na složení betonové směsi, jejím zpracování, rozměrech a vyztužení prvku, velikosti zatížení, typu zatížení (stálé, nahodilé, dynamické) a době působení zatížení.
• V důsledku chemických procesů v materiálech (např. koroze)

Namáhání prvků vlivem objemových změn může vést k:

• Porušení prvků tahovými trhlinami
• Porušení prvku v tlaku
• Rozpínavý účinek na okolní konstrukce
• Vznik a zvětšování spár mezi prvkem a okolními konstrukcemi
• Reologické změny materiálů

Dilatační spáry prochází celým objektem s výjimkou základů, základy se naopak vyztuží z důvodu eliminace nerovnoměrného sedání. Šířka dilatační spáry se navrhuje v rozmezích 10 – 30 mm. Počet dilatačních spár lze ovlivnit vhodným architektonickým a objemovým řešením objektu. Dilatační spára musí umožňovat pohyb ve všech směrech.

Maximální vzdálenost dilatačních spár ve zdivu na vápennou maltu:

• z pálených cihel                 100 m
• z vápenopískových cihel    50 m
• z betonových tvárnic          50 m
• z přirozeného kamene       60 m
• ze železobetonu                40 m

U prostého či slabě vyztuženého betonu jsou max. délky monolitických dilatačních celků u chráněné konstrukce 30 m  u nechráněné konstrukce 24 m. Maximální velikost dilatačních celků ocelové konstrukce se určuje statickým výpočtem.

Konstrukční řešení pro provádění dilatačních spár

• Zdvojení nosných konstrukcí
• Jednostranné kluzné uložené
• Vykonzolování stropní konstrukce
• Vložené pole s kluzným uložením

NEROVNOMĚRNÉ SEDÁNÍ

• Nepravidelnosti v podloží objektu – nepravidelné a šikmé uložení vrstev zeminy s rozdílnou stlačitelností, různá úroveň hladiny podzemní vody, poddolované území, dodatečné změny v podloží nebo úrovni hladiny spodní vody
• Rozdílné zatížení v základové spáře – různé výšky části objektu, různé užitné zatížení v různých částech objektu, nevhodný návrh plochy jednotlivých plošných základů
• Rozdílný způsob založení částí objektu -  kombinace plošných a hlubinných základů
• Časový odstup mezi realizacemi různých celků objektu – nová část navazuje na starší, kde již proběhlo sedání

Konstrukční zásady a konstrukční řešení

Konstrukční zásady pro dilatační spáry:

• Dilatační spáry musí umožňovat vertikální posuny
• Dilatační spáry prochází celým objektem včetně základů
• Základy se vzájemně nesmí ovlivňovat
• Nutné dodržet požadované tloušťky spár

Konstrukční řešení pro provádění dilatačních spár

• Jednostranné vykonzolování vodorovné konstrukce
• Oboustranné vykonzolování vodorovných konstrukcí
• Vložená pole
• Úprava modulace

Klíčové pojmy: Základy, základová půda, zemní práce, hloubka založení, výkopy, pažení, podzemní stěny

ZÁKLADY A ZÁKLADOVÁ PŮDA

HLOUBKA ZALOŽENÍ

Hloubka založení má vliv na velikost sedání stavby. Větší hloubka má vliv na snížení celkového sedání stavby. Hloubka založení je rozdíl úrovně základové spáry a nejbližšího bodu terénu u základů. Hloubka založení se stanovuje s ohledem na stabilitu a sedání stavby, klimatické vlivy (promrzání, vysychání půdy) a geologický a hydrogeologický profil půdy.

Minimální hloubka založení je dána klimatickými vlivy – teplotou v zimním období a druhem zeminy. V případě promrznutí základové půdy pod základy, hrozí reálné nebezpečí zvětšení objemu zeminy pod základy (voda při změně skupenství na led zvyšuje svůj objem) a tím vzniku napětí a následně i poruch. V závislosti na promrzání půdy volíme hloubku založení:

• 500 mm pro skalní a poloskalní půdy a pod vnitřními stěnami
• 800 mm od upraveného terénu pro běžný terén (sypké zeminy mimo horské oblasti)
• 1 000 mm od upraveného terénu pro běžný terén (soudržné zeminy mimo horské oblasti)
• 1 200 mm v soudržných zeminách s hladinou spodní vody v hloubce menší než 2 m

U horských oblastí je vhodné vždy navrhnout hloubku základu dle lokálních klimatických podmínek. Typ a druh zeminy je vždy určen na základě výsledků sond z průzkumu staveniště. V případě zjištění nevhodného typu zemin lze zlepšit základovou zeminu nahrazením jinou zeminou (polštáře), zhutněním, odvodněním, přísadami do základové půdy (injektáž, vápno nehašené + polit) nebo vysoušením.

Na soudržných zeminách dochází vlivem zatížení k vytlačování vody z pórů a tím k částečnému rozbahnění a následně k poklesu základů. Proto se pod základy klade hrubý písek, štěrk či štěrkopísek ve funkci drenáže. Výška násypu musí zabezpečit isobaru pod základy tak, aby bylo napětí menší, než je únosnost základové zeminy.

ZEMNÍ PRÁCE

Zemní práce v pozemním stavitelství se podle etap postupu rozdělují na přípravné zemní práce, hlavní zemní práce a dokončovací zemní práce.

Hlavní druhy zemních prací jsou odkopy, násypy a zásypy. Odkopy odstraňují terénní nerovnosti. K odkopům patří i sejmutí ornice, které je nutno provést před zahájením výkopů. Ornice je povrchová organická půdní hmota o tloušťce 150 až 300 mm. Násypy jsou sypané konstrukce budované na povrchu území. Násypy se zřizují po tenkých vrstvách (150 – 700 mm), které se zhutňují. Zásypy jsou sypané konstrukce vyplňující prostor pod úrovní terénu a kolem stavební konstrukce. Sypanina se provádí z nenamrzavých objemově stálých a málo stlačitelných materiálů (např. štěrk). Zásypy je nutné zhutnit. Nejdůležitějšími zemními pracemi jsou výkopy.

Výkopy se provádějí hloubením pod úrovní terénu. Prostor, ve kterém se výkopy provádějí, se nazývá výkopiště. Vytěžená zemina se nazývá výkopek.

Podle tvaru a rozměru výkopu se rozlišuje stavební jáma, rýha a šachta. Stavební jáma je výkop, jehož délka a šířka je větší než 2 metry. Rýha má převládající délkový rozměr a maximální šířku 2 metry. Šachta má převládající hloubkový rozměr a maximální půdorysnou plochu 36 metrů čtverečních.

Těžení zeminy se provádí různými druhy zemních strojů. Ruční výkopy se omezují pouze na začišťovací práce. Způsob těžení se volí podle objemu a druhu horniny.

Základová spára nesmí být při výkopech porušena, musí být chráněna i před klimatickými účinky (deštěm, zaplavením vodou, vysycháním a mrazem). Jako ochrana základové vrstvy se na dně výkopu ponechá vrstva zeminy (cca 200 – 500 mm), která se odstraňuje až bezprostředně před betonáží základů.

Stěny výkopů musí být zajištěny proti sesuvu. Volba způsobu zajištění závisí na hloubce výkopu, fyzikálně mechanických vlastnostech zeminy, zatížení okrajů výkopů a na čase, po který zůstane výkop otevřený.

Svisle se mohou provádět stěny výkopů v soudržných zeminách, jejichž hloubka je max. 1,5 metru. V ostatních případech je nutno zajistit stěny výkopu jednou z následujících možností:

• Svahování stěn výkopů: Svahování stěn výkopů má být co nejstrmější, neboť se jím zvětšuje kubatura zemních prací a plocha výkopiště. Současně se musí dodržet minimální sklony svahu dané především úhlem vnitřního tření zeminy a součinitelem soudržnosti zeminy (např. písčitý štěrk 1:1, jílovitý písek 1:0,50, prachová hlína 1:0,25). Při výkopech hlubších než 3 metry se svahy přerušují terénními lavicemi o minimální šířce 500 mm.
• Roubení stěn výkopů: Roubení je dočasná stavební konstrukce, která chrání stěny výkopu proti sesuvu po dobu prací ve výkopišti. Roubení musí být prováděno přímo s hloubením výkopu. Roubení se skládá z pažení a rozepření. Pažení je plochá výplň roubení, která je v přímém kontaktu se zeminou. Pažení se skládá z dřevěných nebo ocelových pažin kladených svisle, vodorovně nebo šikmo. Zemní tlak působící na pažení se zachycuje vodorovnými rozpěrami nebo šikmými vzpěrami. Podle konstrukce a způsobu provádění rozlišujeme:
  • Roubení s přiloženým pažením: Příložné pažení se používá v soudržných i nesoudržných zeminách. Podle soudržnosti zeminy se pažiny kladou buď na sraz nebo s mezerami, vodorovně nebo svisle
  • Pažení záporové: Záporové pažení se skládá ze zápor (pilot) zaberaněných do zeminy. Mezi piloty se spouštějí vodorovné pažiny. Rozepřením zápor se dosáhne značné pevnosti pažení, takže lze tento způsob použít i při širokých stavebních jámách a do hloubky až 20 m. Záporové pažení však nelze zřizovat v balvanitých zeminách, kde zápory nelze beranit do potřebné hloubky nebo v nutných vzdálenostech.
  • Pažení zátažné: Zátažné pažení se používá u stavebních jam i rýh. Může být svislé nebo šikmé.
  • Pažení hnané: Hnané pažení se provádí ve zvodnělých soudržných i nesoudržných zeminách, kde teprve zaražením pažin získáme zabezpečený uzavřený prostor, ve kterém můžeme pracovat. Je to nákladný a nejtěžší způsob pažení
  • Spouštěné pažení: Spouštěné pažení se používá v méně soudržných zeminách při hloubce výkopu do 6 m. Tesařsky provedený rám z kulatiny, sloupky, svislé pažení a klín.
• Podzemní stěny: Podzemní stěny se používají pro zajištění stěn hlubokých výkopů, v prolukách nebo při velkém zatížení okrajů výkopů. Podle použitého stavebního materiálu rozlišujeme podzemní stěny jílové, jílovo-cementové a betonové. Podzemní stěny mohou plnit nejen funkci pažící a těsnící, ale souvisle i funkci konstrukční a základ pro obvodové nosné zdivo. Milánské podzemní stěny jsou tvořené průběžnou rýhou o hloubce až 40 metrů, do které se spouštějí prefabrikované betonové dílce nebo jsou vybetonovány v šířce 0,6 – 1,0 m a současně slouží jako nosná stěna podzemní části objektu.
• Pilotové stěny: Pilotové stěny se mohou využívat v zeminách a horninách s nízkou pevností. Pod hladinou spodní vody se vzájemně překrývají, nad hladinou spodní vody se dotýkají a osová vzdálenost je do 2 m. Nekotvené se používají do 6 m, pokud je rozpon větší, jsou kotvené nebo rozepřené.​
• Štětovnicové stěny: Štětovnicové stěny se používají v soudržných až pevných i nesoudržných zeminách (mimo balvanitých). Lze je používat i pod hladinou spodní vody. Vzájemně jsou propojeny zámky, které zaručují vodotěsnost. Nejznámějším typem jsou Larsenky, které je možné použít až do hloubky 20 m. Po dokončení prací je možné je vytahovat a znovu použít, čímž je pažení levnější.

Klíčové pojmy: Plošné základy, základové patky, základové pasy, základové rošty, základové desky, monolitické základy, prefabrikované základy

PLOŠNÉ ZÁKLADY

Plošné základy jsou nejrozšířenějším typem základových konstrukcí. Plošné základy jsou využívány v případech, kdy pod základovou spárou je dostatečně únosná vrstva zeminy. Materiál základových konstrukcí musí odolávat účinkům zatížení a zemní vlhkosti. Minimální hloubka založení je 800 - 1 200 mm pod povrchem tak, aby byla základová spára v nezámrzné hloubce.  Nejčastějšími používanými materiály je lomový kámen, beton nebo železobeton. Mezi základy plošné patří základové patky, základové pasy, rošty a desky.

ZÁKLADOVÉ PATKY

Základové patky jsou základové konstrukce, které se provádějí většinou pro založení skeletového konstrukčního systému. Základové pátky přenášejí bodové zatížení od sloupů do základové půdy. Půdorysný tvar patek je většinou čtvercový, méně často pak obdélníkový či kruhový. Čtvercové patky se navrhují zejména při centrickém zatížení. Základové patky jsou výhodné ekonomicky i výrobně, pokud jejich strana není větší jak polovina osové vzdálenosti sloupů, jinak jsou účelnější roštové, deskové nebo pilotové základy.

Svislé vnitřní konstrukce jako jsou dělící stěny, obvodové konstrukce či schodišťové stěny se zakládají na základových překladech nebo základových prazích, které přenášejí zatížení na jednotlivé patky.

Tvarové, materiálové a rozměrové řešení základových patek závisí na kotvení sloupů nebo jiných konstrukcí uložených na patkách. Patky mohou být jednostupňové nebo dvoustupňové.

Rozdělení základových patek dle technologie provádění:

• Monolitické základové patky
  • Základové patky z prostého betonu
  • Železobetonové základové patky
  • Základové patky proložené kamenem
• Montované základové patky
  • Kalichové patky
  • Plné patky

Monolitické patky se provádějí z prostého betonu nebo ze železobetonu, popřípadě jako kombinované:

• Patky z prostého betonu se používají pouze pro malé půdorysné rozměry (do max. 2 m velikosti strany), při centricky působícím zatížení a v základové spáře s přípustnou únosností nad 2 MPa. Plocha patky je definována zatížením a přípustnou únosností základové půdy. Výška monolitických patek je dána velikostí vyložení a roznášecím úhlem. V případě, že výška patky je vyšší než 1 metr, navrhují se patky stupňovité. Patky z prostého betonu je možné betonovat přímo do bednění.
• Patky ze železobetonu se navrhují v případě větších půdorysných rozměrů, při excentricky působícím zatížení a v základové půdě s přístupným namáháním do 0,15 MPa. Železobetonové patky jsou poměrní nízké, neboť hodnota roznášecího úhlu tgα je 0,5 – 1. Horní povrch patek je nejčastěji skosený. V případě, kdy úhel sklonu horní plochy je menší než 35 °, je možné horní část patek betonovat bez bednění. Při větším sklonu je bednění nutné. Patky se betonují do připraveného bednění, pro které je nutno rozšířit výkop na každé straně o potřebný manipulační prostor. Pod železobetonové patky je nutné provést podkladní betonovou vrstvu o tloušťce 50 až 100 mm jako ochranu výztuže proti korozi.

Klíčové pojmy: Hlubinné základy, piloty, prefabrikované piloty, monolitické piloty, mikropiloty, základové studny, kesony

HLUBINNÉ ZÁKLADY

Hlubinné neboli vertikální základy přenášejí zatížení stavby do hloubky prostřednictvím vertikálních prvků. Hlubinné základy se navrhují v případě nedostatečné únosnosti podloží a velké stlačitelnosti povrchových vrstev. Pozemní stavby se zakládají nejčastěji na pilotách. Méně častěji na šachtových pilířích, studnách či kesonech.

ZÁKLADOVÉ PILOTY

Piloty jsou základové prutové prvky kruhového nebo čtvercového průřezu, které přenášejí zatížení stavby na základovou půdu do hloubky. Piloty jsou prvky, jejichž poměr délky k příčnému rozměru je alespoň 5:1.

Podle přenášení zatížení na základovou půdu rozlišujeme piloty na tlačené, tahové, šikmé, namáhané ohybem a na vzpěr. Nejčastěji se vyskytují piloty tlačené, které působí jako opřené, vetknuté nebo plovoucí. Opřené piloty přenášejí zatížení převážně špičkou, která je opřená o únosné podloží. Vetknuté piloty přenášejí zatížení jednak špičkou a jednak třením na plášti. Plovoucí piloty nezasahují do únosné zeminy a jsou celou svou délkou v neúnosné zemině, do které přenášejí zatížení pouze třením na plášti.

Podle materiálu rozlišujeme piloty dřevěné, betonové, železobetonové, z předpjatého betonu a ocelové.

Podle vzájemného vztahu rozlišujeme piloty osamělé a skupinové. Piloty osamělé se vzájemně neovlivňují. Obrysy zatížených oblastí se v úrovni jejich špiček neprotínají a jejich osová vzdálenost je alespoň 6 x průměr piloty. Skupinové piloty jsou tvořené několika piloty uspořádaných pod plošným základem. Skupinové piloty se ovlivňují a vždy se posuzují jako jeden celek.

Podle výrobního postupu rozlišujeme piloty prefabrikované (vháněné) a piloty monolitické (hloubené).

Prefabrikované (vháněné) piloty

Vháněné piloty mohou být dřevěné, železobetonové, z předpjatého betonu a kovové. Vyrábějí se jako plné nebo duté. Vhánějí se beraněním, vplachováním, zatlačováním, vibrací a jinými metodami. Nejrozšířenější způsob je beranění. Hlavy pilot musí být chráněny před poškozením, například ochrannou zděří. Vplachování spočívá v rozmělnění zeminy pod špičkou piloty vodou. Voda se vhání do základové půdy trubkami zabudovanými v pilotách. Do rozmělněné zeminy vniká pilota vlastní tíhou, případně jemným beraněním. Zatlačování pilot se provádí hydraulickými lisy. Vibrační vhánění se používá především u ocelových pilot.

Piloty dřevěné se používají v místech trvale pod hladinou podzemní vody. Části nad vodní hladinou musí být impregnovány.  Nejčastěji se využívají piloty čtvercového nebo kruhového průměru o velikosti 200 až 400 mm do hloubky 10 metrů. Špička dřevěných pilot se opatřuje ocelovou botkou,  zhlaví je chráněno zděří. Předností dřevěných pilot je velká životnost pod hladinou podzemní vody a snadná úprava délky (zkrácení).

Železobetonové piloty a piloty z předpjatého betonu se používají do hloubky 20 metrů, výjimečně až do hloubky 50 metrů. Piloty se vyrábějí plné nebo s dutým průřezem. Plné piloty mají nejčastěji kulatý, mnohoúhelníkový nebo čtvercový průřez se zkosenými hranami. Piloty o průřezech 250 x 250 až 600 x 600 mm jsou silně vyztuženy podélnou výztuží s třmínky, případně výztuží ve tvaru spirály. Špička piloty musí být chráněna ocelovým hrotem. Duté piloty nemají únosnost a nahrazují se ocelovými trubními pilotami.

Ocelové piloty se provádějí z tvarovaných ocelových profilů nebo ocelových trub. Jejich výhodou je vysoká pevnost, snadné nastavování a zkracování a zejména snadné vhánění do zeminy, ocelové piloty se používají do hloubky až 60 metrů.

Monolitické (hloubené) piloty

Monolitické piloty se vyrábějí na místě do předem vyhloubených vrtů buďto jako pažené nebo nepažené (s použitím nebo bez použití výpažnic). Monolitické piloty mohou mít po celé délce neměnný průřez nebo jsou v patě rozšířeny. Monolitické piloty se provádějí z betonu nebo železobetonu. Betonové piloty se používají v případě namáhání pouze tlakem. Železobetonové piloty se používají při namáhání i tahem a ohybem. Rozlišujeme 3 základní typy monolitických pilot – piloty nepažené, piloty s odňatou výpažnicí a piloty s ponechanou výpažnicí.

Piloty nepažené je možné provádět pouze v soudržných zeminách a nad hladinou podzemní vody. Hloubení se provádí nejčastěji vrtáním o průměru 600 až 800 mm. Betonová směs se ukládá přímo do vrtu. Piloty musí být zabetonovány ihned po vyhloubení. V případě potřeby je možné stěny vrtu zpevnit jílovým výplachem.

Piloty s odňatou výpažnicí se používají ve všech druzích základové půdy i pod hladinou podzemní vody. Výpažnice je ocelová trouba, která se vhání do zeminy například beranění, zavrtáváním nebo vibrováním. Výpažnice mohou být ve spodní části otevřené nebo uzavřené.

Piloty s ponechanou výpažnicí v zemině se používají v agresivním prostředí, kde je nutno chránit beton proti škodlivým vlivům. Ponechané ocelové výpažnice zmenšují hodnotu povrchového tření. Tyto piloty nemohou být použity jako plovoucí piloty. Při použití otevřených výpažnic zůstává zemina uvnitř výpažnice a dodatečně se vytěží, například vyvrtáním. Do vzniklého vrtu se provádí betonáž piloty. Tyto piloty označujeme jako předvrtávané piloty. Uzavřené výpažnice jsou v patě opatřeny zátkou, která zabraňuje zemině do ní vniknout. Při vhánění uzavřené výpažnice předráží v zemině otvor pro tzv. piloty předrážené. Po vpravené výpažnice do potřebné hloubky se zátka vyrazí a betonáž probíhá pod ochranou výpažnice za jejího postupného vytahování. Piloty s odňatou výpažnicí mají drsný povrch a mohou být použity jako piloty plovoucí.

Mikropiloty neboli kořenové piloty jsou krátké piloty o malém průměru (80 až 250 mm), které jsou vyztuženy betonářskou ocelí nebo trubkou. Mikropiloty se zhotovují celou řadou technologií. Předvrtané otvory se mohou zaplnit cementovou zálivkou a do vrtu se osadí perforovaná trubka. Po utěsnění vrtu se touto trubkou přivádí injekční směs, která pod tlakem proniká do spodní části vrtu a do meze v zemině a vytváří tak rozšířený kořen. Pata mikropiloty dosahuje vysoké pevnosti. Mikropiloty se používají při rekonstrukcích a pro podchycení staveb. Mikropiloty mohou být svislé nebo šikmé.

VELKOPRŮMĚROVÉ PILOTY

Velkoprůměrové piloty jsou hranolovité nebo válcovité hlubinné základy o průměru nad 0,6 metrů. V případě průměru větším než 1,2 m se označují na šachtové pilíře. Velkoprůměrové piloty se používají jako osamělé piloty a nahrazují celou skupinu pilot. Velkoprůměrové piloty se provádějí ze železobetonu, případně spřažené s ocelovou trubní výpažnicí.

Šachtové pilíře jsou buď kopané, nebo vrtané. Používají se do hloubky až 4 m, do které pilotování není ekonomické a při hloubce větší než 4 metry v případě přenášení většího zatížení. Při větších stavbách se používají jen pilíře vrtané. Kopané šachtové pilíře jsou vhodné v zeminách suchých nebo s malým průsakem vody. 

ZÁKLADOVÉ STUDNY

Základové studny jsou hlubinné konstrukce válcovitého nebo hranolovitého tvaru o minimálním průměru 1 metr. Základové studny se používají především při zakládání na zvodnělých a lehce rozpojitelných zeminách umožňující snadně spouštění studní.

Těžení zeminy se provádí pod ochranou pláště skládajícího se z dutých prefabrikovaných prvků, obvykle ze skruží opatřených ve spodní části břitem. Zemina se těží z vnitřního prostoru základové studny a skruže se postupně podkopávají a vnikají vlastní tíhou do podloží. Po spuštění na únosnou zeminu se vnitřní prostor zabetonuje.

KESONY

Kesony se používají pro zakládání ve vodě. Kesony jsou velkoplošné studny uzavřené stropní konstrukcí, která vytváří pracovní komoru zabezpečenou proti vnikání vody a umožňuje provádět stavební práci pod hladinou vody.

K vytlačení vody z kesonu je zapotřebí, aby se dosáhlo u břitu kesonu přetlaku rovného tlaku zvenku. Do kesonu pak mohou vstoupit pracovníci, kteří těží zeminu a tím keson podhrabávají, takže keson klesá vlastní tíhou. Po klesnutí do žádané hloubky se vnitřek kesonu zabetonuje a keson tvoří hlubinný základ nadložní konstrukce.

Klíčové pojmy: Zděné konstrukce, cihelné zdivo, kamenné zdivo, tvárnicové zdivo, zdivo smíšené, vazba zdiva, malta

SVISLÉ NOSNÉ KONSTRUKCE

Základní funkce svislých nosných konstrukcí je přenášet veškeré zatížení z vodorovných konstrukcí až do základů objektu a objekt ztužovat. Další funkce mohou být dělicí, tepelně izolační, akustické, protipožární či estetické. Podle půdorysné polohy (určuje polohu jednotlivých prvků objektu v půdoryse) lze svislé konstrukce dělit na vnitřní nosné stěny, schodišťové stěny, obvodové stěny (průčelní, štítová, dvorní), ztužující stěny, sloupy, pilíře a příčky.

Stěny jsou konstrukce, kde výška a délka stěny převažují nad její tloušťkou (zpravidla obdélníkového průřezu).

Sloupy jsou konstrukce, kde výška sloupu převažuje nad půdorysnými rozměry (zpravidla čtvercové, obdélníkové, kruhové).

Pilíř je taková konstrukce, kde výška sloupu převažuje nad půdorysnými rozměry (oproti sloupu je mohutnější, zpravidla čtvercový, obdélníkový průřez).

ZDĚNÉ NOSNÉ KONSTRUKCE

Zděné stěny se vyzdívají z kusových přírodních nebo umělých zdících prvků spojovaných maltou popřípadě kladených na sucho. Návrh zděných stěn se provádí na základě statického výpočtu, tepelně-technického posouzení a posouzení požární odolnosti.

ZDIVO CIHELNÉ

Cihly se vyrábějí v různých materiálových a rozměrových formátech s otvory nebo bez otvorů. Mezi nejčastěji používané patřily cihly plné pálené a cihly děrované metrické.

• Vápenné malty s pevností tlaku max. 1,0 MPa
• Vápenocementové malty s pevností tlaku 1,0 – 2,5 MPa
• Cementové malty s pevností v tlaku 5,0 – 20,0 MPa

Výslednou únosnost zdiva nedefinují pouze vlastnosti spojovaných materiálů, ale také vzájemné uspořádání neboli vazba.

• Kusovým stavivem, které se ukládá do vodorovných vrstev
• Styčné (svislé) spáry ve dvou vrstvách nad sebou musí být vystřídány
• Ložné i styčné spáry musí být dokonale vyplněny maltou

Podle umístění cihel ve zdivu existují tzv. běhouny a vazáky. Běhoun je podélně orientovaný prvek uplatňující se v líci zdiva svou délkou. Vazák je příčně orientovaný prvek, který se uplatňuje v líci zdiva svou šířkou.

Tvárnicové zdivo se zdí stejným způsobem jako cihelné zdivo. Keramické tvárnice starších typů jako CD-INA, CD-IVA, CD-IZA byly nahrazeny novou generací tvárnic, např. Porotherm, Kintherm nebo Supertherm, které se vyrábějí v rozměrových řadách pro jednovrstvé nosné zdivo. U nejnovějších typů jsou dutiny tvárnic již od výroby vyplněny tepelným izolantem (EPS, minerální vlna). Kromě základních prvků jsou k dispozici i prvky doplňkové – tvárnice poloviční, tvárnice koncové aj.

Tvárnice z lehkých betonů

Tvárnice z lehkých betonů se vyrábějí v různých pevnostních třídách. Výrobky mají vysokou přesnost a ve styčných spárách se mohou spojovat nasucho bez použití malty nebo se spojují na pero a drážku. Přesné kalibrované tvárnice mohou být lepeny tmely (tloušťka ložné spáry 1 – 3 mm).

Tvárnice z lehkých betonů se vyznačují malou objemovou hmotností (500 – 1000 kg/m³), což umožňuje vyrábět a používat velkorozměrové tvárnice, které zrychlují proces zdění. Pórobetonové výrobky jsou snadno opracovatelné. Nevýhodou je jejich nasákavost. V nasáklém stavu se snižuje jejich tepelně-izolační vlastnost i únosnost. Poměrně malá pevnost v tlaku omezuje použití tvárnic z lehkých betonů na nízkopodlažní objekty.

ZDIVO KAMENNÉ

Kamenné zdivo z přírodního kamene se v současnosti příliš nepoužívá. Nevýhodou je především jeho velká objemová hmotnost (2200 až 2400 kg/m³), obtížná a ekonomicky náročná zpracovatelnost a pracnost provádění, špatné tepelně-izolační vlastnosti a neprodyšnost. Výhodou je odolnost proti povětrnostním a mechanickým vlivům a estetické architektonické působení.

• Zdivo z lomového kamene se používá pro základové konstrukce a sokly. Pevnost zdiva z lomového neopracovaného kamene je ovlivněna kvalitou jeho vazby. Styčné spáry nemají být průběžné, šířka ložných spár je 15 – 40 mm.
• Zdivo řádkové se provádí z částečně opracovaných kamenů (tzv. kopáků). Podle způsobu opracování rozeznáváme hrubé kopáky a kopáky čistě opracované. Hrubé řádkové zdivo nemusí mít stejnou tloušťku vrstev a styčné spáry mohou být šikmé. Čisté řádkové zdivo se provádí z kopáků s čistou opracovanou linií a styčné spáry musí být svislé.
• Zdivo kyklopské se používá pro terénní a dekorativní účely. Kyklopské zdivo se nejčastěji používá pro dekorativní účely. Zdivo sestává z vybraného kamene, který má tvar nepravidelných čtyř až osmiúhelníků. Styčné a ložné spáry se opracují na hloubku cca 80 mm a viditelný líc se ponechá neopracovaný.
• Zdivo kvádrové se provádí z opracovaných kamenů předepsaných tvarů a  rozměrů. Kvádrové zdivo se používá na obkladech reprezentačních budov, na soklech památníků apod.

ZDIVO SMÍŠENNÉ

Smíšené zdivo je kombinace dvou nebo více stavebních materiálů v jednom konstrukčním celku. Obvykle se jedná o kombinace cihel a kamene, cihel a betonu, betonu a kamene, tvárnic a betonu. Výhodou smíšeného zdiva je možnost využití předností jednotlivých materiálů, například estetického působení kamene na vnějším líci budovy a vysoké pevnosti betonu.

Klíčové pojmy: Monolitické konstrukce, prefabrikované konstrukce, panely, bednění, sloup, průvlak, rámový dílec

MONOLITICKÉ STĚNOVÉ A SLOUPOVÉ KONSTRUKCE

Monolitické konstrukce se provádějí přímo na stavbě ukládáním tvárlivého stavebního materiálu (betonu) do předem připraveného bednění, ve kterém je uložena potřebná výztuž.

Monolitické betonové a železobetonové stěny

Betonové stěnové systémy jsou v porovnání s cihelným zdivem asi 10 x únosnější. Pro monolitické nosné stěny se používají betony těžké (1800 – 2400 kg/m³) a středně těžké (1200 – 1600 kg/m³, např. keramzitbeton, struskopemzobeton). Beton má vysokou pevnost v tlaku a při vyztužení přenáší i tahová napětí. Prostý beton se používá pouze pro tlačené konstrukce. Železobeton je možné použít pro konstrukce namáhané i tahem a ohybem. Stěny z těžkého betonu se navrhují obvykle v tloušťce 150 až 200 mm a musí být vždy doplněny tepelnou izolací.

Nosné stěny z monolitického betonu se používají zejména pro občanské stavby, pro budovy různorodých tvarů a členitých půdorysů, ustupujících a převislých konstrukcí, pro výškové objekty a pro budovy s vysokými architektonickými nároky.

Tvárlivá betonová směs se lije do připraveného bednění. Bednění dává konstrukci tvar a rozděluje ji na jednotlivé pracovní záběry. Konstrukce bednění musí umožňovat snadné uložení výztuže a betonové směsi. Pro bednění se používají různé materiály jako je dřevo, ocel, překližka nebo papír. Tradiční dřevěné individuální bednění vyráběné z řeziva je pracné a nehospodárné. V současnosti je využíváno systémových velkoplošných bednících soustav. Dílcové bednění z vodorovných překližek nebo kovových či plastových dílců s vyztuženou kostrou umožňuje mnohonásobnou použitelnost. Systémové bednění, které je sestaveno z velkoplošných dílců má různé konstrukční varianty. Taktéž existuje papírové bednění pro sloupy kruhových a nepravidelných tvarů. Dokonale tuhé spojení betonových stěn se stropní konstrukcí lze docílit použitím tunelového bednění, které umožňuje betonáž stropů a stěn zároveň. Na výškových stavbách se používá posuvné neboli tažené bednění, které je tvořeno bednícími dílci připojenými na zdvihací rám. Betonáž stěn do posuvného bednění je plynulá, bednění se plynule vertikálně posunuje rychlostí 100 až 150 mm/hod. Posuvné bednění se uplatňuje především při výstavbě komínů, sil, výztužných jader apod. Zabudované ztracené bednění zůstává trvalou součástí stavby, kde plní funkci povrchové úpravy, tepelné nebo zvukové izolace a požární ochrany. Konstrukce mohou být také z tepelně izolačního hlediska vylepšeny vložením polystyrénových desek do ztraceného bednění. Kromě plášťových desek je možno použít tvárnic s výztužnými stěnami, kde uzavřené dutiny s vloženou tepelnou izolací jsou vylity betonovou zálivkou. Bednící cementotřískové tvárnice s vloženými tepelně izolačními deskami jako ztracené bednění.

Povrchová úprava monolitických stěn se provádí omítkou nebo obklady. Obvodové stěny z těžkých betonů se tepelně izolují.

Monolitické železobetonové skelety

Monolitické železobetonové skelety jsou jednolité konstrukce vytvořené ze sloupů, z průvlaků nebo hlavic a ze stropní konstrukce. Monolitickým spojením svislých a vodorovných prvků nabývá skelet dostatečnou tuhost i pro výškové budovy. Výhody monolitického skeletu spočívají především v celistvosti konstrukce, pevnosti, tuhosti a odolnosti vůči účinkům mimořádného zatížení nebo v poddolovaném a seizmicky nestabilním území.

Sloupy monolitických skeletů mají půdorysný průřez čtverce, obdélníku, kruhu nebo složený (např. tvar I nebo T). Sloupy jsou namáhány především tlakem, avšak monolitické spojení s vodorovnými konstrukcemi do nich vnáší i ohybové napětí, takže musí být vyztuženy. Minimální rozměr monolitických sloupů je 200 mm. U běžných pravoúhlých skeletových konstrukcí se používají sloupy o rozměru 300 x 400 až 400 x 500 mm. Dimenzování musí být vždy podloženo statickým výpočtem.

Průvlaky a stropní trámy se rovněž dimenzují na základě statického výpočtu. Výška průvlaku se navrhuje přibližně jako 1/8 až 1/12 osové vzdálenosti sloupů.

Monolitické železobetonové skelety se provádějí jako rámové, hlavicové nebo deskové konstrukce:

• Rámové monolitické skelety: Nosné rámy mohou být v objektu uspořádány v příčném směru, v podélném směru nebo obousměrně (prostorové rámy). Monolitické skelety mohou mít průvlaky konzolově vyložené před sloupy.
• Hlavicové monolitické skelety: Hlavicové nebo hřibové skelety jsou zvláštním případem konstrukce s obousměrně uspořádáními průvlaky. Průvlaky jsou redukovány do silně vyztužených pruhů probíhající ve stropech nad hlavicemi sloupů. Tyto skryté průvlaky nesou obousměrně vyztuženou stropní desku. Stropní hlavice mohou mít tvar pravoúhlý, mnohoúhelníkový nebo kruhový. Hlavicové skelety se používají pro objekty namáhané velkým užitným zatížením. Nevýhodou je komplikované bednění.
• Deskové monolitické skelety. Deskový monolitický skelet má stropní konstrukci přímo podporovanou sloupy. Deska má rovný podhled. V okolí sloupu je vytvořena plochá hlavice. Sloupy se obvykle rozmisťují ve čtvercové síti. Stropní deska by měla být po obvodě vyložena, aby do krajních sloupů nebyly vnášeny velké ohybové momenty. Skelety s deskovými stropy se používají pro objekty s menším užitným zatížením. Jejich předností je plochý pohled, možnost volného rozmístění příček a snadné provádění.

Skeletová konstrukce je kromě zatížení namáhána také objemovými změnami materiálu vyvolanými účinky teplot. Dilatační spáry je možno v železobetonových skeletech provádět několika způsoby:

• Zdvojení sloupů je klasickým a nejčastěji používáním způsobem dilatace. Nevýhodou této úpravy je přerušení modulového systému, které se nepříznivě projevuje v průčelí budovy.
• Zdvojení průvlaků je možno provádět dvojím způsobem. Jeden z průvlaků je uložen na konzole sloupu nebo na polodrážce sousedního průvlaku, která má vyšší výšku.
• Vloženým polem je možno vytvořit vloženou stropní desku.

PREFABRIKOVANÉ STĚNOVÉ A SKELETOVÉ KONSTRUKCE

Prefabrikované konstrukce sestávají z předem vyrobených celoplošných či tyčových dílců, které jsou na stavbě svázány např. svařením, zálivkami, v historicky kamenných sloupech 2500 let př. n. l. pomocí spojovacích čepů z tvrdého (např. cedrového) dřeva.

Předem vyrobené dílce svislých konstrukcí mohou být vyrobeny z keramiky, hutného i vylehčeného betonu nebo oceli. Tuhým spojením železobetonových sloupů s průvlaky (svary + betonová zálivka) vznikají rámy, které jsou základem montovaných skeletů.

Prefabrikované betonové a železobetonové stěny

Nosné stěny z prefabrikovaných dílců se začaly hojně používat v 50. letech minulého století. První prefabrikované dílce se vyráběly ve formě bloků a blokopanelů, později ve formě panelů:

Bloky jsou stěnové dílce, jejich výška je 1/2 až 1/3 výšky podlaží, tloušťka 300 až 400 mm. Bloky se vyráběly ze škvárobetonu, struskopemzobetonu, pórobetonu a kladly se do maltového lože. Stavby z bloků se označovaly jako polomontovaný systém. V současnosti se používají pouze výjimečně při rekonstrukcích a adaptacích bytových domů.

Blokopanely jsou stěnové dílce o výšce podlaží a o šířce 1200 až 1500 mm. Tloušťka blokopanelů je dána mechanickými a tepelně-technickými vlastnostmi (250 – 400 mm). Vyráběly se ze stejných materiálů jako bloky. Ve stěnových konstrukcích se spojovaly svařováním výztuže a zálivkou styků.

Panely jsou velkoplošné dílce, jejichž rozměry jsou limitovány vlastnostmi použitého materiálu a nosností zvedacího zařízení. Stěnové panely mají obvykle plochu 10 až 20 m². Výška odpovídá výšce podlaží. Jejich obvyklá tloušťka 150 mm vyhovuje akustickým a protipožárním požadavkům. Stěnové panely se vyrábí z betonu, železobetonu, z lehkých betonů, z keramických tvárnic nebo jako vrstvené dílce (sendvičové konstrukce).

Podle uspořádání nosných stěn rozeznáváme systémy příčné, podélné a obousměrné. Podle funkce rozeznáváme vnitřní nosné stěnové panely a obvodové nosné stěnové panely. Vnitřní nosné panely se vyrábějí v tloušťkách 150 – 200 mm a v délce násobku 300. Stěnové dílce mohou být plné nebo s otvory. Betonové dílce musí mít konstrukční výztuž, která má význam zejména při dopravě a montáži. Vzájemné stykování je zajišťováno stykovou výztuží ve formě ocelových trnů, smyček nebo ocelových styčníkových destiček. Obvodové stěny musí kromě funkce statické plnit zejména funkci i tepelně-izolační. Obě tyto funkce může plnit i panel jednovrstvý. Výhodnější je ovšem výroba dvouvrstvého či třívrstvého sendvičového panelu. Jednovrstvé panely se vyrábějí z lehčených betonů z dutých keramických vložek. Dvouvrstvé panely mají nosnou vrstvu z betonu či železobetonu a vnější tepelnou vrstvu z lehčeného betonu či keramických materiálů. Třívrstvé panely se skládají z nosné betonové nebo železobetonové desky o tloušťce 100 – 150 mm a z tepelně izolačního jádra (polystyren, minerální vlna). Ztužující panely vytvářejí vnitřní ztužující stěny, které zajišťují stabilitu panelových budov. Ztužující stěny nejsou zatíženy stropy, ale jsou namáhány přenášením účinků vodorovných sil. Jejich tloušťka se pohybuje od 80 – 100 mm.

Prefabrikované železobetonové skelety

Montované železobetonové skelety se vyvinuly z monolitických konstrukcí. První montované skelety se objevily v 30. letech minulého století. V průběhu vývoje vzniklo více než 30 systémů montovaných skeletových soustav. Řada těchto systémů byla sjednocena a nahrazena jednotným systémem – otevřenou stavebnicovou soustavou montovaných rámových skeletů, charakterizovaných jednotným principem styků průvlaků a sloupů, které se stále používají.

Rámový montovaný skelet je tvořen průvlaky uloženými na sloupech. Rámové dílce vznikají rozdělením monolitického rámu mimo jeho styčníky, v místech nejmenších momentů. U sloupů to bývá obvykle v polovině až třetině výšky. U průvlaků ve čtvrtině až pětině rozpětí. Při tomto způsobu dělení a zachování tuhého styčníku vznikají rámové dílce H – tzv. H rámy. Při dělení sloupů v jejich patě vznikají dílce tvaru П. Konzolové sloupy a dělené průvlaky vznikají oddělením průvlaku od sloupů, na kterých zůstávají konzoly. Sloupy s průběžnými průvlaky vznikají dělením monolitických skeletů ve styčníku. Průvlaky jsou navzájem stykovány buď přímo nad sloupy, nebo probíhají nad sloupy a stykují se v poli. Mezi základní styky patří styk dvou sloupů, styk dvou průvlaků a styk průvlaku a sloupu.

Klíčové pojmy: Otvory, ostění, nadpraží, parapet, překlad,

OTVORY V NOSNÝCH STĚNÁCH

Otvory ve stěnách a v příčkách se zřizují k osvětlení místnosti denním světlem a ke komunikačnímu spojení sousedních prostorů nebo vnějšího prostoru s vnitřním prostorem budovy.

Otvory ve stěnách se podle účelu rozdělují:

• Okenní otvory, které plní funkci prosvětlení a odvětrání místnosti
• Dveřní otvory, které plní funkci vstupu do místnosti a spojení místností
• Vratové otvory, které plní funkci vjezdu vozidel
• Průchody a průjezdy jsou otvory bez výplní
• Ostatní otvory jakou jsou výklenky a niky

Všechny otvory mají nadpraží a ostění. Ostění je postranní plocha otvoru ve stěně. Ostění může být rovné nebo zalomené. Nadpraží je plocha konstrukce nad otvorem. Okenní otvory mají dále dolní část tzv. parapet neboli poprsník. Parapet je spodní plocha výklenku a zároveň celá vyzdívka pod oknem, tj. zeď od podlahy k oknu. Výklenek nebo nika je obvykle dekorativní prohlubeň v síle zdiva budovy. Dveřní a vratové otvory mají v dolní části práh nebo jsou bez prahu.

PŘEKLADY

• Statické požadavky – přenos zatížení do podpor
• Skladebné požadavky – v případě montovaných překladů, rozměry musí odpovídat skladebným rozměrům svislých konstrukcí a stropů
• Tepelně izolační požadavky – zajištění minimalizace vzniku tepelných mostů

Zatížení překladů může být rovnoměrné spojité (např. železobetonová deska) nebo osamělými břemeny (např. nosníky). Podle polohy zatížení rozeznáváme zatížení jednostranné s excentricitou (u obvodové stěny) nebo zatížení oboustranné (u střední stěny). Podle tvaru střednice může být nadpraží rovné (namáhané tlakem či ohybem) nebo klenuté (namáhání v závislosti na vzepětí tlakem nebo tlakem s ohybem).

Překlady musí zajistit přenos zatížení do přilehlých podpor. Zatěžovací účinek na překlady není konstantní, ale zpravidla trojúhelníkový, velikost roznášecího úhlu závisí na tuhosti stěny a na její výšce nad překladem. V obvodových konstrukcích nesmějí v překladu vznikat tepelné mosty. Novodobé překlady z vyztužených keramických nebo pórobetonových dílců splňují funkci nosnou i tepelněizolační.

Podle technologického provádění mohou být překlady monolitické nebo prefabrikované. Prefabrikované překlady mohou být kamenné či cihelné, z ocelových nosníků, z keramických nosníků, prefabrikované železobetonové nebo z lehkých betonů.

Kamenné a cihelné překlady

Přímé kamenné překlady jsou tvořeny zkosenými kvádry přesně do sebe osazenými a spojenými kamenickými skobami. Klenuté kamenné překlady se skládají z kamenných klenáků různých tvarů a velikostí. Vzhledem k velké pracnosti při provádění kamenných překladů a nedostatečným tepelně izolačním schopnostem kamene se v současnosti kamenné překlady u novostaveb nepoužívají.

Překlady z kamenných kvádrů mají mít horní i dolní líc vodorovný. Pás se klene z obou stran a uzavírá se středním klenákem, spáry jsou rovné nebo lomené.

Přímé vyztužené překlady používají k přenosu tahových napětí ve spodním líci páskovou ocel. Klenuté překlady do patky jsou buď z běžných cihel s klínem z malty, nebo z přisekaných, resp. kónických cihel. Statické působení překladů je obdobné jako u kleneb, rozpětí cca 3,0 m. Styčná spára tvořená klínem z malty má min. šířku 8 mm, max. 20 mm. Spáry širší než 20 mm se klínují plochými úlomky cihel či střešními taškami. Přisekávané cihly musí mít min. tloušťku 45 mm.

Jednoduché cihelné nadpraží se provede jako vyztužený cihelný překlad. Vyzdí se jako rovná klenba z tvrdých cihel a vyztuží se ve styčných spárách pásovinou 20/1 - 30/2 mm přebírající tah na spodku překladu.

Cihelný pás je klenut v tloušťce zdi na dřevěných, popř. maltových ramenátech. Je vhodný pro menší rozpětí a pro nadpraží bez odstupu. Zdí se od patek směrem ke středu, směr spár se kontroluje šablonou či latí. Sklon vyložené nebo zapuštěné patky se určí středovým úhlem, nejlépe 30° velkým.

Ocelové překlady

Ocelové překlady z válcovaných nosníků tvaru I se používají pro velká zatížení a velká rozpětí (až 6 metrů) a rovněž při rekonstrukcích objektu. Výhodou ocelových překladů je jejich schopnost ihned přenášet zatížení. Délka uložení je ovlivněna celkovou délkou nosníku a zatížením, minimálně však 150 mm.
Překlady z ocelových nosníků jsou sestaveny z válcovaných profilů uložených na betonových či kamenných podkladech. Osazené traverzy se buď obetonují nebo obezdí cihlami a obalí keramickým či rabicovým pletivem a omítnou (protipožární ochrana). Takto provedený překlad je nutno dodatečně izolovat tepelnou izolací, aby nevznikl tepelný most.

Keramické překlady

Keramika má nízkou pevnost v tahu a keramické překlady se tak doplňují výztuží zabetonovanou v tvarovkách. Keramické tvarovky působí jako ztracené bednění a současně tvoří vhodný podklad pro omítání. Keramické překladové dílce se vyrábějí v různých tvarových variantách. Keramické dílce se ukládají na výšku do připraveného lože z cementové malty (úložná délka 150 až 300 mm). V obvodových stěnách se kombinují s tepelným izolantem.

Překlady z lehkých betonů

Překlady z lehkých betonů mohou být vyráběny z pórobetonových, keramzitobetonových a dalších materiálů. Překlady z lehkých betonů mohou být truhlíkové, roletové, segmentové nebo obloukové.

Překlady z lehkých betonů se ve většině případů používají u staveb zděných z tvárnic stejného materiálu.  Ploché nosné pórobetonové překlady jsou nosné prvky vyztužené svařenou betonářskou výztuží. Mají výborné tepelně izolační vlastnosti a jsou tak vhodným doplňkem k masivnímu zdivu z pórobetonu bez změny podkladového materiálu pro omítání a s minimálními tepelnými mosty.

Prefabrikované železobetonové překlady

Prefabrikované železobetonové překlady jsou sestavovány z tyčových prefabrikovaných prvků, z nichž je možné skládat vícedílné překlady. Překlady se vyrábějí v délkách od 1,2 do 3 metrů. Úložná délka překladu je dána světlostí, minimálně však 150 mm. Prefabrikované železobetonové překlady je možné ihned po osazení zatížit.

Monolitické železobetonové překlady

Monolitické železobetonové překlady jsou použitelné pro libovolná rozpětí zatížení. Výhodou monolitických překladů je jejich tvarová a rozměrová variabilita. Nevýhodou je značná pracnost, nutnost bednění a možnost zatížení až po zatvrdnutí betonu. Monolitické překlady mohou působit jako prostý nosník nad jedním otvorem nebo jako spojitý nosník nad více otvory. Je-li nadpraží otvoru v těsné návaznosti na stropní konstrukci, lze monolitický překlad spojit s pozedním věncem. Uložení monolitického překladu by mělo být alespoň 7,5 % světlosti otvoru (minimálně však 200 mm). Vyztužení překladu musí odpovídat jejich statickému působení.

Klíčové pojmy: Komín, sopouch, průduch, komínový plášť, účinná výška, vymetací otvor, vybírací otvor

ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA A ROZDĚLENÍ KOMÍNŮ

Komíny jsou konstrukce určené k odvádění spalin od spotřebičů do volného prostoru mimo budovu, kde jsou rozptýleny tak, aby nedocházelo k ohrožení kvality životního prostředí obyvatel domu.

Komín se skládá z:

• Z jednoho nebo více komínových průduchů
• Komínového pláště
• Vybíracích otvorů
• Vymetacích otvorů
• Sopouchů (zaústění spotřebičů)
• Komínové hlavy, případně nástavce

Rozdělení komínů

Dle zaústěných spotřebičů rozlišujeme komíny na:

• Komín na tuhá paliva
• Komín na kapalná paliva
• Komín na plynná paliva

Dle konstrukčního uspořádání rozlišujeme komíny na:

• Jednovrstvé komíny – Průduch komína je tvořen komínovým pláštěm
• Vícevrstvé komíny – Průduch komína je tvořen konstrukcí skládající se z komínové vložky, izolační vrstvy a komínového pláště

Dle umístění komínů rozlišujeme komíny na:

• Přistavěné nebo vestavěné komíny
• Samostatně stojící komíny

Dle tvaru průchodů rozlišujeme komíny na:

• Čtvercové komíny
• Obdélníkové komíny (max. do poměru stran 1:1,5)
• Kruhové komíny

Dle velikosti průduchů rozlišujeme komíny na:

• Úzké komíny (do 40 000 mm²)
• Střední komíny (přes 40 000 mm²)
• Průlezné komíny (min. průřez do 10 m výšky je 450 x 450 mm)

Dle zabudovaného materiálu rozlišujeme komíny na:

• Komíny z nehořlavých, případně nesnadno hořlavých materiálů
• Komíny z materiálů s nasákavostí max. 20 % měrné hmotnosti
• Komíny z materiálů odolných proti účinkům spalin
• Komíny z materiálů odolných proti mrazu

Dle uspořádání průduchů rozlišujeme komíny na:

• Průběžné komíny
• Patrové komíny
• Přepažené komíny
• Stromkové komíny

Dle průběžné podélné osy rozlišujeme komíny na:

• Přímé komíny
• Uhýbané komíny

NAVRHOVÁNÍ A PROVÁDĚNÍ KOMÍNŮ

Spaliny jsou odváděny komínovými průduchy\ vytvořenými v komínovém plášti. Otvor, kterým jsou spaliny přiváděny do průduchu, se nazývá sopouch. Další otvory v komínovém plášti slouží pro čištění průduchů – vybírací otvor a vymetací otvor. Komín ukončuje komínová hlava.

Tah komínu závisí na rozdílu hmotnosti  teplých spalin a venkovního vzduchu v hlavě komína. Tah také závisí na velikosti a tvaru průduchu, na hladkosti vnitřního povrchu průduchu a také na účinné výšce. Účinná výška je část komína od sopouchu po hlavu komína a je určena pro odvod spalin. Část komína od sopouchu po půdici slouží pro jímání tuhých částí spalin a kondenzátu.

Průduch komína musí mít po celé výšce neměnný průřez. Komíny mohou obsahovat průduchy pro odvádění spalin a mohou mít i větrací průduchy. Průduch komína sloužící pro odvod spalin nesmí být zároveň použit jako větrací průduch a naopak. Průduchy se navrhují zpravidla svislé a přímé. Případný odklon od svislice nemá být větší než 15°. Průduchy mohou mít čtvercový, kruhový nebo obdélníkový průřez.

Komínový plášť musí být nehořlavý, málo nasákavý a odolný vůči spalinám. Komín procházející vnitřním prostorem, nebo konstrukcí budovy, nesmí mít při provozu teplotu vnějšího povrchu pláště vyšší než 52°C. Část komína přímo vystavená atmosférickým vlivům musí být odolná vůči mrazu.

Jednovrstvé komíny musí mít tloušťku zděného komínového pláště alespoň 140 mm. Uhýbání průduchu komína má být vytvořeno plynulou křivkou o poloměru nejméně 300 mm. Vnější povrch jednovrstvého zděného komína má být omítnut nebo vyspárován, případně opatřen obkladem z nehořlavých hmot.

Vícevrstvé komíny jsou zpravidla třísložkové a skládají se z komínové vložky vytvářející průduch, z izolační vložky a z komínového pláště.

K otvorům v komíně musí být vždy zajištěn přístup. Sopouch je část komína, která propojuje spotřebič a komínový průduch, do kterého jsou odváděny spaliny. Sopouchy nesmějí být větší, než je světlý průřez průduchu, do kterého jsou zaústěny. Sopouchy musí být přímé a směrem k průduchu mají stoupat. Vymetací otvory se navrhují u komínových průduchů na kapalná a tuhá paliva, které nelze vymetat přímo hlavou komína. Vymetací otvory se umisťují nad střechou nebo do půdního prostoru. Vybírací otvory se navrhují v úrovni půdice průduchu. Podlaha kolem vybíracích otvorů musí mít nehořlavou úpravu. Všechny komínové otvory musí být uzavřeny komínovými dvířky z nehořlavých materiálů.

Komíny se umisťují nad střechou tak vysoko, aby nenarušovaly životní prostředí nebo neznečišťovaly okolí spalinami. Nejmenší dovolené výšky komínů jsou dány druhem zastřešení a umístěním komína.