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.