Lešení ze slitin a hliníku

Ze slitin hliníku se dá vyrobit lešení všech kategorií (trubkové lešení, modulové lešení, rámové lešení, pojízdné lešení, speciální lešení). V porovnání s klasickým lešením (z oceli) má řadu výhod, ale i některé nevýhody. Více se dočtete v článku.

Úvod

S rozvojem podrobnějšího poznání vlastností slitin hliníku, jejich chování za různých podmínek silového působení, okolního prostředí a dalších vlivů dochází ve 20. století k rozšíření jejich uplatnění nejen v letectví a kosmonautice, v automobilovém, strojírenském a elektrotechnickém průmyslu, ale i ve stavebnictví, tzn. i ve stavebních konstrukcích.

Pro návrh stavebních konstrukcí byly v minulosti vydány různé dokumenty doporučujícího charakteru. Dalším experimentálním ověřováním byly získávány další poznatky. Na základě souhrnu bádání a experimentů vznikl soubor evropských norem EUROKÓD 9 (EC9), které Česká republika převzala s platností od 1. 10. 2007 jako ČSN 1999-1-1 až 5. Normy jsou převzaté v anglickém jazyce – český překlad neexistuje.

Základní normou pro návrh konstrukcí ze slitin hliníku je norma ČSN EN 1999-1-1, v níž je obsažena řada informací výukového, nenormativního charakteru. To je pro méně často navrhované hliníkové konstrukce pro praxi přínosné.

Lešení ze slitin hliníku všech kategorií (trubkové lešení, modulové lešení, rámové lešení, pojízdné lešení, speciální lešení) se navrhují podle příslušných norem pro dočasné stavební konstrukce obsahující kritéria a požadavky na lešení a pevnostní a deformační výpočty se provádějí podle ČSN EN 1999-1-1 (v některých státech se stále používají ještě národní normy, které evropským normám předcházely).

1. Trubkové lešení

Trubková lešení ze slitin hliníku se v Evropě používají již několik desítek let. Jde vesměs o trubky 48,3 ×4 mm (48 × 4 mm) ze slitiny hliníku EN AW-6082 spojované objímkovými pozinkovanými ocelovými spojkami různých typů.

V České republice se používá trubkové lešení ze slitiny hliníku od roku 1984 – vzniklo tehdy jako výsledek řešení tématického úkolu „Lešení do kontrolovaného pásma JE” v Jaderné elektrárně Dukovany a odtud se rozšířilo v nevelkém rozsahu i do běžné lešenářské praxe. Od roku 1992 je jej možné vidět zejména v Praze, ale i v jiných městech ČR. Toto lešení vycházelo a stále vychází z českých norem ČSN 738101 a ČSN 738107, tedy s používáním hákových upínacích spojek a vsuvných nastavovacích spojek, které byly zpočátku upraveny niklováním, v současné době jsou upraveny zinkovým chromátem s tloušťkou vrstvy 25 μm. Návrhová únosnost hákové upínací spojky je na základě zkoušek stanovena na 3,6 kN, nastavovací spojku je zakázáno používat na tah.

U tohoto lešení je třeba pečlivě dbát na dodržení utahovacího momentu spojky 30 Nm! Při jeho překročení dochází k nadměrné lokální deformaci trubek v místě jejich vzájemného dotyku. Při použití objímkových spojek tento problém odpadá – trubka se deformuje pouze v objímce, a to jen nepatrně. Tyto spoje mají také podstatně větší únosnost.

Podlahy se kladou především na příčníky lešení. To je nutné vzhledem k 3krát menšímu modulu pružnosti E slitin hliníku oproti ocelovým trubkám. Při kladení podlah (např. běžných podlahových dílců) na podélníky by byla možná délka pole 1 – 1,5 m, výjimečně 2 m (podle požadovaného zatížení s ohledem na průhyb), což značně zvyšuje množství materiálu, a tedy náklady na lešení. Výpočet konstrukce je obdobný jako u trubek ocelových, musí se však uvažovat specifické mechanicko fyzikální vlastnosti slitiny.

2. Modulová a rámová lešení

V Evropě se vyrábí většinou jako varianta k lešením ocelovým. V drtivé většině jsou hliníková a ocelová lešení jednoho typu u výrobce kompatibilní. V České republice není prozatím žádný výrobce hliníkového modulového nebo rámového lešení.

Tyto typy lešení jsou výrazně náročnější z hlediska návrhu konstrukce ve výrobních detailech a ve stanovení únosnosti jednotlivých komponentů. Jedná se totiž o konstrukce svařované a technologie svařování slitin hliníku a zejména dimenzování svarových spojů zaznamenaly dramatický rozvoj až v 2. polovině 20. stol. Přestože jsou návrhy svarů velice dobře popsány v normě ČSN EN 1999-1-1, je stále prostor pro experimenty s cílem zvýšit zaručenou kvalitu spojů. Rozdílně od ocelových svarů jsou u svařování slitin hliníku výrazně rozdílné vlastnosti svarů u různých slitin. Další komplikaci přináší značný význam tepelně ovlivněných oblastí kolem svarů. Dochází v nich totiž k degradaci základních mechanicko-fyzikálních vlastností a to jsou ještě rozdíly podle technologie svařování (TIG, MIG) a tlouštěk svařovaných elementů. Nicméně tato hlediska jsou dostatečně známá a u výrobců jsou zohledňovaná.

Masovému rozšíření těchto kategorií lešení ze slitin hliníku brání poměrně vysoká pořizovací cena. Používají se tedy převážně tam, kde je nutné snížit vlastní hmotnost lešení, kde jsou složité chemické poměry nebo v prostorově stísněných prostorách, kde každé kilo o které je dílec lehčí výrazně zvyšuje bezpečnost práce.

3. Pojízdná lešení

Pojízdné lešení se používá především k provádění lehkých montážních, restaurátorských a řemeslných prací ve výškách. Z toho plynou požadavky na funkci a vlastnosti pojízdných lešení:

• Rychlost a relativní snadnost montáže a demontáže.
• Rychlá přemístitelnost lešení silou jednoho nebo dvou pracovníků.
• Snadná přepravitelnost jedné soupravy – nejlépe ve větší dodávce nebo na přívěsném vozíku.
• Přenášet relativně malá celková zatížení – na lešení pracuje jedna nebo dvě osoby s relativně malým množstvím potřebného materiálu.
• Stabilita lešení proti převržení v pracovní poloze i při přemísťování.
• Vzhledem k častému přemísťování a časté montáži a demontáži musí být jednotlivé prvky odolné tak, aby při běžném rozumném zacházení docházelo k jejich minimálnímu poškození.

Uvedeným požadavkům vyhovují nejlépe pojízdná lešení ze slitin hliníku, a proto jsou nejrozšířenější. U vyráběných pojízdných lešení převládá koncepce ocelového podvozku a na něm konstrukce ze slitin hliníku – ve formě stavebnice, to znamená, že díly se spojují různými systémy nasouvání jednoho na druhý, „nacvakáváním” háků s pojistkami na nosníky, nasouvání otvorů na čepy atd. Uspořádání „ocel dole, hliník nahoře” zvyšuje stabilitu celku. Dílce ze slitin hliníku svou nízkou hmotností značně usnadňují montáž a demontáž konstrukce lešení. Hlavní nosné rámy („žebříky”) jsou převážně svařované. Zde je předpoklad, že výrobce má technologii svařování zcela propracovanou. Svary totiž přenášejí zatížení od podlah do sloupků lešení a zejména na nich závisí bezpečnost lešení. Svařované bývají i spoje tyčových prvků tyč – koncovka. Při nešetrném zacházení (např. házení dílců z konstrukce dolů) s jednotlivými díly může dojít k jejich vážnému poškození – prasknutí svarů nebo základního materiálu v jejich těsném sousedství. Při běžném rozumném každodenním užívání podle návodu výrobce mají tato lešení životnost i delší než 10 roků, nepodléhají korozi a prakticky nepotřebují údržbu.

Standardně se prodávají a používají jednotlivé sestavy pojízdného lešení s různými rozměry podlah a do možných výšek pracovní podlahy až 16 m nad terénem. Rozměr podlahy určuje půdorysnou velikost lešení. Prakticky všichni výrobci zakazují spojovat sestavy pojízdného lešení do větších celků. Při nevyhnutelnosti požadavku na propojení dvou či více základních sestav je nutné si vyžádat souhlas výrobce a zpracovat pevnostní a stabilitní posouzení požadované kombinace sestav kvalifikovaným odborníkem.

4. Speciální lešení

Tato lešení se vyrábějí převážně na zakázku „na míru” podle požadavků zákazníka. V mnoha případech se jedná o pracovní plochy v prostředí specifickém prostorem, chemickým prostředím, technologickým provozem, montážně atd. Jsou to lešení pro stavební činnost na mostech, v elektrárnách, čistírnách odpadních vod atd.

Pro tyto účely jsou většinou nejvhodnější speciální lešení ze slitin hliníku. Jednotlivé dílce jsou lehké, při dobrém návrhu velmi únosné, odolávají korozi ve venkovním prostředí, odolávají mnoha agresivním látkám, jejich únosnost v čase není limitovaná korozí tak jako u konstrukcí ocelových. Konstrukce speciálních lešení se navrhují podle příslušných norem pro navrhování lešení. V některých případech je nutné přihlédnout i k normám vztahujících se konstrukcím stabilním. Návrh konstrukce a její dimenzování se provádí podle ČSN EN 1999-1-1. Je třeba zdůraznit, že v těchto případech se obvykle nedá v plné míře používat analogie s konstrukcemi ocelovými.

Při návrhu je třeba aplikovat poznatky ze zkušeností z výroby a funkce dosavadních již realizovaných konstrukcí. I přes propracovanost norem pro navrhování hliníkových konstrukcí nejsou vyloučena „překvapení” v chování konstrukce a to jak na stranu dobrou, tak na stranu špatnou. K překvapením občas dochází u konstrukcí svařovaných, kde je posouzení ve výpočtu v souladu s normami, ovšem konfigurace konstrukce může ovlivnit některé vlastnosti materiálů v detailech a může tak dojít k ovlivnění konstrukce jako celku.

Lze tedy shrnout, že tyto konstrukce dokáží vyřešit nejeden zapeklitý problém. Jejich úspěšnost závisí na kreativitě a zkušenostech projektanta – konstruktéra, statika, pracovníků, kteří lešení montují a demontují a uživatelů lešení.

Závěr

Z výše uvedených informací vyplývá, že používání slitin hliníku v oblasti lešení je ve většině případů velmi výhodné. Rozvoj těchto konstrukcí ovlivňuje především vyšší pořizovací cena lešení. Obecně vývoj používání stavebních konstrukcí – zejména svařovaných – závisí do značné míry na ochotě jednotlivých výrobců rozvíjet své know how (a to není levná záležitost) a své případné poznatky nabízet k zapracování do norem a případných směrnic.

Přesto lze očekávat v budoucnu pokračování vývoje materiálů a získávání nových poznatků o jejich chování po zapracování do stavebních konstrukcí.

Tento vývoj jistě umožní navrhování a realizaci čím dál náročnějších a ekonomičtějších konstrukcí.