Vedle čistě dřevěné konstrukce se v posledních letech stále více prosazují nové hybridní konstrukční systémy. Cíleně se zde využívají výhody masivní a dřevěné konstrukce. Pro tento tzv. hybridní způsob výstavby dřevostaveb jsou typické konstrukce s jasně přiřaditelnými funkcemi a vlastnostmi. Celkově tento způsob výstavby nabízí nové možnosti v oblasti statiky, požární ochrany, zvukové izolace a tepelné techniky, zejména u vícepodlažních staveb.
Rozhodujícím faktorem pro úspěšné použití systému hybridní dřevostavby je precizní návrh detailů napojení, kde se oba „materiálové světy“ (beton + dřevo) setkávají. V centru pozornosti je vždy splnění statických a stavebněfyzikálních požadavků.
U hybridních dřevostaveb se cíleně kombinují výhody masivních a dřevěných stavebních materiálů a využívají se synergické efekty. Nosná konstrukce je zpravidla postavena z masivní konstrukce (např. železobeton nebo cihly), zatímco konstrukce obvodového pláště budovy, tj. fasáda a střecha nebo celé podkroví, jsou postaveny ze dřeva. Nosný železobetonový skelet nabízí výhody z hlediska statiky a zvukové izolace, zejména u vícepodlažních staveb. Stěny z dřevěných panelů mají velmi dobré tepelnětechnické vlastnosti a výhodu prefabrikace. Při stejných tepelnětechnických vlastnostech jsou navíc štíhlejší než klasická výstavba.
Prefabrikace dřevěných konstrukčních panelů za ideálních podmínek ve výrobní hale a následná rychlá montáž na staveništi znatelně zkracuje dobu výstavby na staveništi. Odpadají zde technologické přestávky v podobě vyschnutí mokrých procesů, které jsou běžné u klasické výstavby.
Výhody dřevěného hybridního systému
Dřevěná hybridní konstrukce je kombinace nenosné dřevěné fasády (fasádní panely) a nosné betonové konstrukce (skelet). Systém nabízí tři řešení montáže fasádních panelů. Jedná se o „předsazenou“, „předvěšenou“ nebo „vsazenou“ montáž – viz obrázek 1.
Kombinací nenosné dřevěné fasády s nosnými prvky betonové konstrukce nebo nenosnými prvky suché výstavby jsou optimálně zajištěny požadavky na požární odolnost, zvukovou izolaci a tepelnou techniku. Tento systém dále nabízí flexibilní uspořádání půdorysu budovy.
V porovnání s čistě masivní konstrukcí lze zvukovou izolaci dále optimalizovat, zejména pokud je nosná konstrukce navržena jako skelet. V těchto konstrukcích jsou minimalizovány prvky, které přímo přenášejí zvuk a mnoho prvků je navrženo „pružně“, tj. v lehké sendvičové konstrukci a v kombinaci s obkladovými plášti. Energeticky optimalizované, štíhlé konstrukce stěn nabízejí výhodu v podobě zisku prostoru. Kombinace masivní hrubé stavby v podobě skeletové konstrukce s vnitřními stěnami v suché výstavbě a dřevěnou fasádou navíc umožňuje velmi vysokou flexibilitu půdorysu, a to nejen při plánování současného provedení, ale i s ohledem na pozdější změny a přestavby.
Systémy suché výstavby s využitím desek na bázi sádry umožňují rychlou a efektivní výstavbu bez čekání na vyschnutí mokrých procesů. Stavba a konstrukce nejsou vystaveny vlhkosti.
Štíhlé stěnové konstrukce s použitím jednovrstvového opláštění se sádrovláknitými deskami nabízejí další prostorové zisky.
Důležitým argumentem ve prospěch hybridní dřevostavby je také snížení vlastní hmotnosti budovy. Nenosná konstrukce obvodové stěny, opláštěné sádrovláknitými deskami, ušetří několik tun vlastní hmotnosti. Zejména u vícepodlažních budov to má vliv na dimenzování základů.
Nelze však také popřít, že u hybridních staveb existují detaily a napojení mezi masivními a dřevěnými prvky, které je nutno detailně naplánovat s ohledem na splnění všech stavebněfyzikálních požadavků. Zde je třeba najít řešení pro:
▪ stavební tolerance hrubé stavby s tolerancí prefabrikovaných panelů. Příliš těsným spojům se musíme za každou cenu vyhnout. V každém případě je vhodné před výrobou dřevěných panelů zaměřit deformaci masivní hrubé stavby a pracovat s dilatačními spárami;
▪ požární řešení spár a napojení. Na jedné straně se jedná o pronikání ohně, ale na druhé straně také o prevenci pronikání kouře;
▪ vzduchotěsnost jednotlivých konstrukcí a detailů. Toto má vliv nejenom na tepelnou techniku, ale také na akustiku a požární odolnost systému. Funkční vrstvy musí probíhat mezi jednotlivými konstrukcemi bez přerušení a musí být napojeny na betonový skelet.
Moderní dřevěné konstrukce
Celkově je hybridní systém výstavby ze dřeva také výrazem rostoucího významu a přijetí dřeva jako stavebního materiálu, a to nejen jako důležitého příspěvku k ochraně klimatu. Ve skutečnosti se ukázalo, že předsudky vůči dřevěným konstrukcím, které byly v minulosti vyslovovány, jako například nedostatečná trvanlivost nebo nevyřešená požární ochrana, jsou z velké části neopodstatněné. Intenzivní a na praxi zaměřený výzkum objasnil mnoho otevřených otázek stavební konstrukce, statiky a stavební fyziky, takže dnes je možné realizovat bezpečné a stabilní konstrukce ze dřeva. Díky tomu je dnes životnost dřevěných konstrukcí při vhodném plánování a provedení stejně dlouhá jako u masivních konstrukcí.
Moderní metody zpracování dřeva ve stavebnictví zajišťují dřevěné výrobky s přesně definovanými charakteristickými vlastnostmi. Opláštění těchto konstrukcí se provádí odzkoušenými velkoplošnými deskami na bázi sádry. Tyto poskytují vysokou stabilitu a zároveň snadno splňují požadavky na požární ochranu. Konstrukce takto opláštěné vykazují požární odolnosti až do 120 minut. Desky mají klasifikace třídy reakce na oheň podle ČSN EN 13501 – A2. Sádrovláknité desky zároveň splňují všechny požadavky kladené na moderní výstavbu. Díky vysoké stabilitě se používají k vodorovnému ztužení nosných dřevěných stěn.
Důležitost prefabrikace
To vše vede k odklonu od tradiční konstrukce a druhu výstavby směrem k prefabrikaci jednotlivých konstrukcí, a tím zkrácení doby výstavby. Prefabrikace znamená přesně naplánovaná výroba, nezávislá na povětrnostních podmínkách, v dobře vybavených výrobních halách, a následná rychlá a bezproblémová montáž na stavbě.
Kromě omezení daných výrobními postupy (např. maximální velikost panelů) je však limitujícím faktorem pro maximální rozměry dřevěných konstrukčních prvků také doprava z výrobní haly na staveniště. V praxi se stala standardním řešením prefabrikace stěnových panelů na výšku podlaží. Stupeň prefabrikace se pohybuje od „stavebních stěnových panelů“ (dřevěný rám s oboustranným obkladem) až po fasádní prvky, kde jsou kromě hlavní konstrukce již osazena okna, fasádní obklady a vedení systémů technického zařízení budovy.
Pro úspěšné plánování hybridních dřevostaveb je zásadní vzít tyto výrobní podmínky v úvahu a přizpůsobit jim konstrukční řešení. Dobře koordinované plánování a výroba jsou rozhodujícími kroky při úspoře času výstavby.
Základy stavební fyziky
U dřevěných hybridních konstrukcí vede kombinace dvou „materiálových světů“ (dřevo + beton) ke zvláštním požadavkům na stavební fyziku, které vyžadují intenzivní koordinaci. U dřevostaveb je třeba věnovat pozornost především požární ochraně a citlivosti stavebního materiálu na vlhkost. U masivních konstrukcí jsou to výrobní podmínky (tolerance) a statické požadavky, které je třeba dodržet (omezení průhybů). U napojení betonová konstrukce / dřevěný panel však nejsou požadavky na stavební fyziku tak jasně definovány jako pro čistě masivní nebo čistě dřevěné konstrukce.
Možnosti požární ochrany
Kombinace nenosné dřevěné fasády v kombinaci s nosnou konstrukcí ze železobetonu vede k podstatnému zjednodušení dřevěné konstrukce a požadavků na ni. Ze statického hlediska i z hlediska požární ochrany je podstatný rozdíl, zda jsou obvodové stěny navrženy jako nosné nebo nenosné konstrukce.
U nosných prvků se často zapomíná na to, že konstrukce fasády musí být navržena na oboustranné požární zatížení, v případě krátkých úseků stěn nebo sloupů dokonce na tří- a čtyřstranné zatížení – s odpovídajícím opláštěním.
Nenosné fasády také umožňují velmi širokou škálu materiálů pro fasádní obklady (např. fasádní desky, omítka, kovová fasáda atd.) a typů obkladů (velkoformátové nebo maloformátové, svislé nebo vodorovné, kazetové či falcované kovové fasády atd.).
Výhody pro zvukovou izolaci
Instalační úrovně jsou pro zvukovou izolaci fasád velmi účinné, ale pouze v případě, že jejich nosná konstrukce nemá žádnou vazbu na dřevěnou konstrukci, a jsou plně izolované. Z hlediska vnitřní zvukové izolace má hybridní dřevěná konstrukce – zejména pokud je provedena jako skeletová – značné výhody oproti čistě dřevěné konstrukci, ale také oproti čistě masivní konstrukci.
Důvodem je skutečnost, že v tomto způsobu výstavby je pouze několik pevných prvků, které přenášejí zvuk, zatímco fasáda je konstruována z ohybově měkkého opláštění, které – zejména pokud jsou vnitřní stěny rovněž konstruovány suchou sendvičovou cestou – k přenosu zvuku téměř nepřispívají. Pro dobrou zvukovou izolaci mezi byty je důležité eliminovat přenos zvuku přes napojení jednotlivých stavebních konstrukcí.
Detaily napojení
Nelze popřít, že hybridní dřevostavby kladou vysoké nároky na plánování a provádění konstrukcí a detailů. Klíčem k úspěšnému použití systému hybridní dřevostavby je návrh detailů napojení beton + dřevo.
Příkladem je obr. 4, který ukazuje napojení dřevěné konstrukce ke stropní betonové desce:
Základem je dřevěná konstrukce, která se skládá z dřevěného rámu s prahy, stojkami, vnějšího opláštění sádrovláknitými deskami fermacell® a vnitřního opláštění parotěsnou deskou fermacell® Vapor, která zároveň slouží jako parozábrana. Izolace dutiny mezi stojkami se provádí např. minerální nebo celulózovou či dřevovláknitou izolací. Tato jednoduchá konstrukce má klasifikaci požární odolnosti (R) EI 30 pro daný typ konstrukce. Vnější sádrovláknitá deska fermacell® musí být chráněna před povětrnostními vlivy vhodným systémem. Prolepené sádrovláknité desky plní také funkci vodotěsnosti.
Jako provětrávaný fasádní obklad byl zvolen fasádní panel HardiePanel®, který se připevňuje vhodnými šrouby na dřevěnou lať. Mezi latě a obkladový panel musí být položena EPDM páska. Fasádní prvek lze alternativně realizovat jako přímé opláštění cementovou deskou fermacell® Powerpanel HD, kontaktním zateplovacím systémem – přímo instalováno na SVD desky, nebo jiným fasádním obkladem.
JAROSLAV BENÁK
Publikováno ve sborníku ČKLOP 2022
Více informací k tématu poskytne ČKLOP.
Dipl.-Ing. Jaroslav Benák (*1977)
– absolvoval obor Dřevařské inženýrství na Vysoké škole užitých věd a umění v německém Hildesheimu (Dolní Sasko).
V roce 2004 nastoupil do společnosti Fermacell jako projekční konzultant, v současnosti zde působí ve funkci technického ředitele u firmy James Hardie GmbH.
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY:
1) Katalog detailů hybridní výstavby James Hardie, autoři tým James Hardie
2) Publikace James Hardie – Požární a akustický katalog konstrukcí, vydání 08/2021, autoři tým James Hardie
