Důvěra ve dřevo v konstrukcích střech favorizuje dřevostavby. Střechy rodinných domů a dřevostavby.

Velkým tématem současnosti jsou dřevostavby. Dřevo je přirozeným stavebním materiálem s tisíciletou tradicí. Obnovitelná surovina, udržitelná výstavba, zdravé vnitřní prostředí atd., tyto principy byly ve výstavbě respektovány daleko dříve, než je někdo definoval. Dominantní postavení si dřevo udržuje v konstrukci sklonitých střech.

Dřevěné domy byly v Evropě a na území Čech stavěny již 3000 let př. n. l. Jejich zastavěná plocha dosahovala 300 m² a životnost byla 20 let. Od té doby se dřevěné konstrukce vyvíjejí, vznikají konstrukce kombinované s tradičními i novodobými materiály. Typ dřevěné konstrukce závisí na dostupnosti a kvalitě dřeva. Fosilní paliva nahrazují tradiční zdroj energie, dřevo, a jejich využití umožňuje velkosériovou výrobu stavebních materiálů na bázi hlíny, kovu a cementu. Na jedné straně se tak dřevo stává dostupnějším, na druhé straně se používá ve větší míře cihel, betonu, železobetonu i konstrukcí kovových.

Obr. 1: Oblouk de ľOrmův

Obr. 2: Oblouk Emy-ho

Vývoj dřevěných a kombinovaných konstrukcí neustává, vznikají nová řešení. Společným znakem je odklon od trámových konstrukcí ke konstrukcím fošnovým, hranolovým a prkenným. V různých koutech světa tak vznikla řada stavebních soustav, které byly dále přejímány a upravovány. Rodokmen většiny moderních stavebních systémů na bázi dřeva má počátek ve století páry. Na obrázcích 1 až 3 jsou ukázky obloukových konstrukcí z počátku 20. století [1]. Vznikají i nové materiály a využívá se poznatků z dalších dřevozpracujících oborů.

Vrstvené dřevo

Z lodního stavitelství je převzato vrstvení dřev a dýh, příkladem špičkové technologie vrstvení dýh je ve Finsku vyráběný systém KERTO. Ten je analogií skořepinového systému používaného pro výrobu trupů sportovních lodí před objevem skelných laminátů. 3 – 4 mm silné dýhy loupané ze severského smrku jsou lepeny do nekonečného pásu. Vlákna dýh v jednotlivých vrstvách jsou navzájem rovnoběžná. Tímto způsobem je možné získat desky a nosníky 21 až 75 mm silné, až 1800 mm široké a až 26 m dlouhé.

Obr. 4: Přířezy z lepených dýh Kerto

Obr. 6: I-nosníky

Vrstvením silnějších přířezů vznikají lepené nosníky, tzv. glulam. Vyrábějí se na zakázku a mohou být tvarovány dle požadavků projektanta. Jejich použití je omezeno pouze fantazií projektanta, používají se jak v drobné zahradní architektuře, tak i při zastřešení sportovních stadionů. Na obrázcích 4 a 5 jsou ukázky materiálů a jejich aplikací.

Aglomerované materiály

Z pilin, hoblin nebo štěpky se vyrábějí deskové materiály i tvarovky. Jako pojivo se používají cement, lepidla či pryskyřice. Desky jsou používány přímo nebo k výrobě lepených profilů, I-nosníků apod. Kombinace masivního dřeva a aglomerovaných materiálů umožňuje velkou variabilitu tvarů a průřezů, jednoduché i vícenásobné stojiny, stojiny zvlněné, skříňové nosníky atd. Obrázky 6 a 7 ukazují I-nosníky a jejich použití.

Využívání pilin pro stavební účely není žádnou novinkou. Po desítky let dlouhé odmlce se začíná opět používat na potěry podlah xylolit, směs oxidu a chloridu hořečnatého s pilinami. Pilinami lze „nastavit" i sádru, ale mnohem účinnější způsob, jak sádru zhodnotit s pomocí dřeva, je vlákny buničiny získané mletím starého papíru. Jemně na vlákna rozemletý papír se přisype do sádry, vše se promísí, zvlhčí, slisuje, vysuší, napenetruje hydrofobní příměsí a je tu sádrovláknitá deska.

Sádrovláknité desky mají oproti sádrokartonu výborné mechanické a fyzikální vlastnosti. Vnitřní opláštění sádrovláknitými deskami dřevostavbu vyztužuje a nahrazuje tak diagonální výztužné prvky, zároveň na ně lze přímo upevnit i skříně kuchyňských linek. Další velmi vhodné použití je jako nášlapná deska v systémech suchých podlah. Příznivý vliv sádry na regulaci vlhkosti i její tepelně-akumulační vlastnosti nejsou tajemstvím [2].

Nejen pro vnitřní, ale také pro venkovní použití a také jako podlahový materiál se používají také desky vyrobené z buničiny, třísek, štěpky apod., které jsou pojené cementem.

Nedoceněné dřevostavby

Na celkovém počtu nově postavených bytů v České republice se dřevostavby podílejí pouze jedním procentem. Předsudky, nedůvěra, nedostatek zkušených firem, to jsou možná důvody nízkého použití dřeva pro hrubou stavbu. Dřevo je však rovnocenným, v mnoha ohledech často výhodnějším, konstrukčním materiálem, než jeho alternativy. Přesto dřevo, ať masivní či výrobky na bázi dřeva, nalézá ve stavebnictví široké uplatnění. Najít budovu, při jejíž výstavbě nebylo použito dřevo, bude patrně úkol velmi nelehký, nemluvě již o podlahách, nábytku, oknech atd.

Dostatek informací a zdařilých realizací může u investorů i projektantů obnovit důvěru i v domy, kde je dřevo použito jako hlavní materiál pro nosné konstrukce. S tím souvisí nutnost změnit stav, kdy je dlouhodobě zanedbávaná podpora výstavby dřevostaveb formou reklamy a šíření osvětových informací, které by trvale oslovovaly nejširší veřejnost. Příkladem mohou být výrobci zdicích materiálů, kteří vkládají do propagace řádově stonásobně více než dodavatelé dřeva, čemuž odpovídá i jejich podíl na výstavbě.

Dřevo však zůstává dominantním materiálem při konstrukci střech. Nezávisle na materiálu hrubé stavby bývá krov dřevěný. Na jeho příkladě lze ukázat na vývoj dřevěných konstrukcí obecně, a zejména lze ukázat, že je-li dřevo vhodným materiálem pro střechy, je stejně vhodné pro celou stavbu. To se netýká jen rodinných domů, ze dřeva se běžně budují pětipodlažní bytové domy.

Krov

I když se používají krovy ocelové i betonové, příp. panely nebo sendvičové desky, většina krovů byla a je ze dřeva.

Jednoznačný trend úsporných krovových konstrukcí, ruku v ruce s vývojem spojovacích prostředků, vede k používání fošnových krokví. K dispozici jsou výpočtové metody a modely umožňující optimalizaci návrhu krovu s ohledem na maximální užitné vlastnosti.

Novodobé střešní konstrukční soustavy

Novodobé konstrukce vycházejí z hambalkové soustavy. Ta je nejjednodušší a zároveň minimálně omezuje obestavěný prostor. Vyloučení podélných konstrukčních prvků podmínilo vývoj tyčových nebo deskových ztužidel zajišťujících podélnou tuhost krovu. Největší uplatnění doznávají při výstavbě rodinných domů s obytným podkrovním prostorem do rozponu 12 metrů. Novodobá hambalková soustava využívá plošných trojúhelníkových rámů. Šikmé krokve jsou spojeny vodorovnou základnou, ta slouží zároveň jako stropní trám, a vodorovnou rozpěrou, hambalkem. Prostá krokvová soustava je tvořena páry krokví, které jsou spojeny v hřebenu, rozepřeny hambalkem a osazeny na pozednice uložené na obvodových stěnách. Tento systém postrádá vodorovnou základnu a používá se i při rekonstrukcích objektů. Z původní krovové soustavy jsou ponechány pouze krokve a prvky, které zajišťovaly tuhost krovu, jsou nahrazeny vodorovnými rozpěrami. Potřeba podstatně zjednodušit plné vazby, především vypustit vazné trámy a zmenšit počet podpor u tradičních vaznicových soustav vedla k vývoji novodobé vaznicové soustavy. Pro podpory slouží obvodové a střední dělící stěny, vaznice se vyrábějí z lepeného dřeva, používají se I-nosníky z materiálů na bázi dřeva atd. Využití nacházejí při výstavbě rodinných a menších bytových domů s obytným podkrovím. Na rozdíl od krokvové soustavy postrádají ztužidla a naopak využívají středových vaznic rovnoběžných s pozednicemi.

Tepelně-technické požadavky na výstavbu a jejich vliv na konstrukční řešení

Požadavky na tepelnou ochranu budov stoupají. Příslušná norma ČSN 73 0540-2, novelizovaná v dubnu 2005 požaduje hodnotu prostupu tepla střechou při obydleném podkroví U_{N, 20} = 0,24 W·m^-2·K^-1 a doporučuje 0,16 W·m^-2·K^-1. Pro domy energeticky pasívní tato hodnota klesá až na 0,12 W·m^-2·K^-1. Pro vybraný izolační materiál lze snadno určit tloušťku izolační vrstvy, přitom je ale nutné vzít v potaz možný vliv tepelných mostů a styků jednotlivých konstrukcí. Přírůstek DU_tbk k hodnotě U_id celistvé izolační vrstvy může, v případě zanedbání tepelných mostů, přesáhnout i 0,2 W·m^-2·K^-1. Tabulky 1 až 3 ukazují vliv konstrukčního uspořádání na dimenzování tepelně-izolační vrstvy¹. Hodnoty uváděné v tabulkách byly propočteny nezávislými odborníky Fakulty stavební ČVUT Praha.

Napojení konstrukcí jako jsou obvodové a štítové stěny, osazení střešních oken, prostupy střešním pláštěm atd. je třeba řešit s ohledem na jejich vliv na prostup tepla. Zásadním požadavkem je vyloučení kondenzace vodní páry v konstrukci. Již minimální porušení parozábrany jejím nevhodným připevněním ke konstrukci sníží její difuzní odpor o jeden až dva řády.

Obr. 8: Moderní dům a …

Obr. 9: … jeho konstrukce

Potřebná tloušťka celého izolačního souvrství převyšuje rozměry běžně používaných krokví a upevnění jednotlivých vrstev si vyžaduje další konstrukce. S výhodou lze použít aglomerovaných materiálů a stavebních prvků skládaných z masivního dřeva, jejich kombinací a moderních spojovacích prvků, a vytvářet konstrukční systémy s vynikajícími parametry a příznivou cenou. Příklad netradičního přístupu ke konstrukci střechy i celého domu ukazují obrázky 8 až 11. Jednoduchá konstrukce, optimální poměr vnější plochy a obestavěného prostoru, široké možnosti individuálního ztvárnění, tyto stavby naleznete v Severní Americe, v Austrálii, v Japonsku, dokonce i za polárním kruhem.

Obr. 10: Netradiční dřevěná konstrukce

Obr. 11: Je ze dřeva, není ze dřeva

Od konstrukce střechy k dřevostavbě

Projektanti, kteří se dřevostavbám věnují, nacházejí a zdokonalují svá řešení. Stejně tak se vyvíjejí celé konstrukční systémy. Cesty lze hledat ve zdokonalování a modifikacích již známých řešení, ve využívání nových stavebních materiálů i v technologiích mimo stavebnictví. Nedávno vyhlášená soutěž Dřevěný dům² jistě přinese, mimo jiného, několik zajímavých řešení střešní konstrukce. Moderní krovové konstrukce jsou analogické s konstrukcemi obvodových stěn. Plynou z toho dva jednoduché závěry:

• Kdo zvládne technologii sklonité střechy, dokáže postavit na bázi dřeva celý dům.
• Kdo má důvěru ve střechu nad svojí hlavou, nemá důvod k pochybám o dřevostavbě.

Literatura:
[1] Třešťský-Rošický, Miroslav: Stavby dřevěné a hrázděné, jakož i nosné konstrukce ze dřeva, 1911
[2] Hejhálek, Jiří: Tepelná akumulace a teplotní setrvačnost u dřevostaveb, Stavebnictví a interiér 6/2005, str. 10