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.