Navrhování a provádění dřevěných konstrukcí s použitím OSB desek je dnes naprosto běžné. Používá se například jako nosné opláštění dřevěných stěnových rámů, ve stropních konstrukcích nebo u střešních panelů. U prefabrikované výroby je použití OSB desek optimalizované pro minimalizaci možného prořezu, naopak u staveništní montáže dochází k vyššímu podílu v nevyužití materiálu, který končí jako recyklovatelný odpad.
U rekonstrukcí objektů s dřevěnými stropy s rozdílnou osovou vzdáleností trámů nebo u ocelových nosníků s většími rozpony může nevyužitý plošný materiál z OSB desek dosahovat až 30 % celkového dodaného množství. U rekonstrukcí jsou rozpětí mezi podlahovými nosnými prvky často rozdílná (viz obr. 2), to zvyšuje množství tzv. prořezu deskového materiálu. Snaha o snížení nadměrného odpadu pak vede k tlaku na projektanta k odsouhlasení nestandardních řešení plošných konstrukcí formou nekonečného kladení (desky nejsou zařezávány a jsou ukončeny mimo podpory). Nekonečné kladení, bez ohledu na vzdálenost nosníků, musí být však prováděno podle podmíněných pravidel, vycházejících ze znalostí na základě provedených testů a zkušenosti.
Nekonečné kladení desek:
Základní podmínky pro nekonečné kladení OSB desek jsou následující:
– Desky musí být na pero a drážku (P+D), nejlépe slepeny.
– Hlavní osa desek (podélný směr) je vždy orientován kolmo na nosníky.
– Desky jsou kladeny na vazbu.
– Ukončení mimo podpory je pouze jedno v jedné řadě a v jednom poli.
– Desky v sousedních řadách probíhají přes celé pole.
– Povoleny jsou tedy pouze T-spoje mezi deskami.
– Nejsou povoleny křížové spoje mezi deskami nebo více T–spojů vedle sebe v jednom poli.
Otázkou u takto vytvořené skladby je logicky tuhost a přetvoření nepodepřeného T-spoje, která se mění s tloušťkou desky a s danou vzdáleností podpor. Limitem vhodnosti použití je max. výše koncentrovaného bodového zatížení v místě T-spoje, která musí odpovídat požadavkům daných zatěžovacích schémat. Hodnoty tuhosti a přetvoření nelze odvodit ze současných norem, a proto je nutné nosné podlahy destruktivně zkoušet na modelech reálné velikosti.
Požadavky
Základní požadavky na zatížení vyplývající z normy EN 1991-1-1 jsou doplněny v normě EN 12871 s definovanými požadavky na finální deformaci wfin (mezní stav použitelnosti) a maximální zatěžovací sílu Fmax (mezní stav únosnosti), kdy dochází k nevratným změnám.
U stropů musí finální deformace splňovat podmínku:
U střech musí finální deformace splňovat podmínku:
kde L je osová vzdálenost podpor.
Finální deformace je dána vztahem:
kde
Rmean tuhost v místě zatížení
Qk charakteristická hodnota bodového zatížení pro relevantní kategorii zatížení (EN 1991-1-1) strop/střecha
Ψ2 součinitel pro kvazistálou hodnotu proměnného zatížení (EN 1990)
kdef součinitel dotvarování (EN 1995-1-1)
Tento vztah vede na tabulku požadované tuhosti (tab. 1).
Podmínka pro mezní stav únosnosti je dána tímto vztahem:
kde
kdis korelační faktor roznášecí destičky
kred redukční faktor
Qk charakteristická hodnota bodového
zatížení pro relevantní kategorii zatížení (EN 1991-1-1)
γM dílčí součinitel materiálu (EN 1995-1-1)
γQ dílčí součinitel proměnného zatížení
(EN 1990)
kmod modifikační součinitel (EN 1995-1-1)
Tento vztah vede na tabulku požadované maximální charakteristické síly (tab. 2).
Destruktivní zkoušky podlah
V Univerzitním centru energeticky efektivních budov bylo v posledních letech provedeno více testů podlah s dřevěnými trámy a OSB3 deskami společnosti KRONOSPAN OSB, spol. s r.o., za účelem získání povědomí o únosnosti a tuhosti nosných podlah s T-spojem. Jednotlivé zkoušky se lišily rozpětím mezi podpůrnými nosníky, tloušťkou desek, počtem vrstev desek, bočním spojením desek i spojením desek mezi první a druhou vrstvou u vzorků se dvěma vrstvami desek. Vedle zkoušení v místě T-spoje bylo pro porovnání zkoušeno i v místě podélného spojení dvou desek na pero a drážku či v ploše desek bez spoje.
OSB desky i podlahové trámy byly klimatizovány v klimatizační místnosti s relativní vlhkostí vzduchu (65 ± 5) % a teplotou (20 ± 2) °C. Vzorek podlahy byl vždy uložen na ocelové profily a proti nadzvednutí dřevěných trámů byly použity svěrky. Svislé bodové zatížení bylo vneseno přes roznášecí ocelovou destičku 50 x 50 x 10 mm dle normy ČSN EN 12871. V místě bodového zatížení byl pod vzorek instalován laserový snímač dráhy, který snímal průhyb spodního povrchu namáhané desky. Zatěžováno bylo podle normy ČSN EN 1195. Během zkoušky byla zaznamenávána síla a průhyb desky měřený laserovým snímačem. Na obr. 3 je vidět nastavení zkoušky, v tomto případě šlo o rozpětí mezi trámy 1100 mm a dvě vrstvy desek tl. 18 mm.
Zkoušky byly vyhodnoceny podle norem ČSN EN 12871 a ČSN EN 1058. Výsledkem každé zkoušky je maximální charakteristická síla a tuhost. V grafu 3 jsou uvedeny pracovní diagramy bodů reprezentujících zkoušky s 12 a více body. Označení v legendě odpovídá číslu z tabulky 3.
Zkušební tělesa
Zkušební tělesa byla připravena záměrně tak, aby byl testován nejhorší možný stav, který může nastat při nekonečném pokládání desek. Umístění T-spoje bylo záměrně zvoleno tak, aby vždy vzniklo v polovině rozpětí pole. Desky OSB3 byly kladeny vždy hlavní osou kolmo na nosníky (v první i druhé vrstvě). U dvouvrstvých skladeb byly desky pokládány s přesahem tak, aby konec desek na pero a drážku spodní vrstvy byl posunut oproti vrchní minimálně o 20 cm. Spojení desek bylo prováděno několika způsoby a ve snaze minimalizovat množství použitého lepidla a množství mechanických spojovacích prostředků (vruty, sponky) – vztaženo na 1 m2 plochy.
Jednotlivé varianty jsou znázorněny v tabulce (tab. 3).
Výsledky jednovrstvého kladení OSB desek
Již u prvních testů bylo ověřeno, že slepení pera a drážky bude vyžadováno vždy. Lepení se provádí jednoduchým způsobem dle doporučeného návodu výrobce formou nanesení lepidla typu D3 nebo D4 na pero a do drážky a následným zasunutím hran P+D do sebe. Lepený spoj má velký vliv na formu porušení desky (obr. 4), nezvyšuje však výrazně tuhost v T-spoji (viz graf 1, var. 3, 4, 5 a 6). Pro zjištění charakteristické síly (mezní stav únosnosti) bylo potřeba odzkoušet variantu ve dvanácti bodech. To bylo provedeno pro 8 vybraných variant. V grafu 2 je vidět porovnání výsledných charakteristických sil a požadavků závislých na typu použití a Qk.
Dvouvrstvé kladení na vyšší vzdálenost
U dvouvrstvé konstrukce je také důležité tuhé spojení obou vrstev desek. Při testech se ukázalo, že pouze mechanické spojení pomocí vrutů nebo sponek v kombinaci s T-spoji nemusí vést k dostatečně tuhému spojení vrstev desek potřebnému pro splnění požadavků pro stropy. Pro staveništní montáž je proto požadována kombinace lepení a mechanického spojení. Jako minimální slepení vrstev je chápáno nanesení lepidla na spodní vrstvu formou podélných linek („housenek“) ve vzdálenosti 150 mm od sebe.
Závěr
Souborem provedených testů lze jednoznačně říci, že vytvoření konstrukce z OSB desek metodou nekonečného kladení je zcela určitě možné. U jednovrstvých skladeb je to výhodné zejména při tvorbě střešních konstrukcí (plochých i šikmých), a to při bodovém zatížení od 1,0 do 2,0 kN. Nejsou zde totiž požadovány tak vysoké nároky na tuhost, resp. prohnutí přímo v místě T-spojů. U stropních záklopů je jednovrstvé kladení možné, pokud konstrukce podlahy na záklopu bude dostatečně tuhá k roznášení možného bodového zatížení. Pro stropní nebo i podlahové konstrukce na nosnících nebo polštářích je vhodnější použití dvouvrstvých skladeb (2 x 15 mm nebo 2 x 18 mm), kde je nekonečné kladení výhodné zejména u větších rozpětí. Jednotlivé vrstvy desek je nutné spojovat kombinací lepení a šroubování, resp. lepení a sponkování. Takto spojené OSB desky o tl. 2 x 18 mm jsou schopné přenášet charakteristické bodové zatížení od 2,0 do 3,0 kN při rozpětí podpor až 1100 mm.
JAN KNÍŽE, JAN POŠTA
Ing. Jan Kníže (*1976)
– absolvoval Fakultu stavební ČVUT v Praze, obor pozemní stavby a konstrukce. Od roku 2006 pracuje ve společnosti Kronospan jako technický konzultant, kde se mimo jiné dlouhodobě zaměřuje na testování, vývoj a certifikaci výrobků na bázi dřeva.
Ing. Jan Pošta, Ph.D. (*1983)
– absolvoval Fakultu stavební ČVUT v Praze, obor konstrukce a dopravní stavby na inženýrském i magisterském studiu. V letech 2008 až 2012 pracoval v architektonickém ateliéru či statické kanceláři. Od roku 2013 pracuje v Univerzitním centru energeticky efektivních budov (UCEEB) v oddělení zaměřeném na konstrukce a materiály jako výzkumný pracovník.
