PORUCHY STAVEB - KOTVENÍ KROV Ů

Ing. Ivo Petrášek

Wienerberger CP, a.s., Plachého 388/28, 370 46 České Budějovice,

ivo.petrasek@wienerberger.com

1. Princip p ůsobení krovu na navazující konstrukce V současnosti naprostá většina bytové výstavby využívá prostor pod krovem jako obytné plochy. Vedle finančních důvodů (střecha musí být tak jako tak) hraje nezanedbatelný význam i určité „kouzlo“ obytných podkroví. Bohužel řada architektů se soustředí pouze na tvar krovu a dispozici půdní vestavby. Konstrukční řešení je odkládáno s tím, že na to je ještě dost času. A někdy se tím ani projektant nezabývá a nechává to na dodavateli (známá věta

„… bude součástí prováděcí dokumentace realizační firmy“). A dost často tuto větu jako první čtou až tesaři na stavbě. Architekt totiž předpokládá, že se krovy staví bez problémů již stovky let. Bohužel však již nevnímá skutečnost, že krovy stejného vzhledu nemusí být také konstrukčně shodné.

Pro bližší vysvětlení předcházejícího odstavce uvedu příklad „dřívějšího“ a „současného“ krovu. Soustředit se budu především na přenesení vodorovné síly od krokví. Zatímco dříve bývalo zvykem vždy přenášet vodorovnou sílu pomocí konstrukčních táhel přes strop (Obr.1), přes vazné trámy, zavětrování plné vazby apod., v současnosti se obecně předpokládá vynesení této vodorovné síly přes pozednice a pozední věnce do navazující konstrukce, obvykle nadezdívky. A málokdy projektant prověřuje přenesení vodorovné síly výpočtem. Na Obr.2 jsou zobrazena schémata dnes používaných konstrukcí krovů s vyznačením průběhu ohybového momentu po krokvi a reakcí od krokví do pozednice. Extrémní hodnoty jsou zvýrazněny

Obr.1 Přenesení vodorovných sil z krokví pomocí táhel či přímo začepováním do stropního trámu

1

3 7

8

1

2

3 4

5

8

9

-0.27

-0.27

6.24

6.24 6

.24

6.24

-0.27

-0.27

-0.03

6.78

11.28

0.03

6.78

1

3

7

8

1

2

3 4

5

8

9

-0.27

-0.27

0.76

-1.53

-1.53

0.92 0

.92

-1.53

-1.53

0.76

-0.27

-0.27

0.28

3.65

1.81

8.77

-1.81

8.77

-0.28

3.65

1

23

7

8

1

2

3 4

5

8

9

-0.37

0.16

-0.37

1.02

-2.00

-2.00

1.24 1.24

-2.00

-2.00

1.02

-0.37

-0.37

4.47

9.15

15.21

-4.47

9.15 1

23

7

8

1

2

3 4

5

8

9

-0.37

0.16

-0.37

1.02

-2.00

-2.00

1.24 1.24

-2.00

-2.00

1.02

-0.37

-0.37

4.47

9.15

15.21

-4.47

9.15

Vrcholová vaznice Středová vaznice Hambálek Vrcholová vaznice + hambálek

Mmax = 8,33 kNm 2,04 kNm 2,02 kNm 2,00 kNm Ha = 0,04 kN 0,35 kN 12,02 kN 4,47 kN Va = 9,03 kN 4,90 kN 16,95 kN 9,15 kN

Obr.2 – Průběh ohybových momentů na krokvi a reakce v podporách pro různé varianty

tučným písmem a podtržením. Jedná se o běžný krov se vzdáleností podpor 9 m, síly odpovídají reakci na 1m´pozednice.

Po prozkoumání hodnot v tabulce z Obr.2 je zřejmé, že pro dimenzování krokví je nejnevýhodnější varianta krovu s vrcholovou vaznicí (zhruba čtyřnásobný ohybový moment oproti zbývajícím variantám). Ostatní varianty byly z hlediska krokví prakticky totožné (zatížení bylo pro zjednodušení uvažováno symetrické). Soustavy se středovou či vrcholovou vaznicí vykazují poměrně malé vodorovné reakce. To je však kompenzováno svislými

reakcemi do vaznic a přes ně následně do sloupků. A zde se může objevit problém jak při řešení dispozičního řešení, tak i při konstrukci stropu v případě, že sloupek krovu se o něj opírá.

Pro přenesení reakcí od krokve je jednoznačně nejproblematičtější varianta hambálkového krovu. Co se týče svislé reakce (Va=16,95 kN/m´), ta může především komplikovat nadimenzování vodorovných konstrukcí stropu (překlady). Z hlediska stability nadezdívky je naopak velká svislá reakce přínosem. Jednoznačně problematická pro stabilitu nadezdívky je však vodorovná reakce (Ha=12,02 kN/m´). Ta může způsobit i vážné poruchy na stavbě. Na fotografii č.1 je zřejmá trhající se fasáda od „zfušovaného“ pozedního věnce.

Ten samozřejmě sám od sebe nestačí – je nutné ho kotvit ke konstrukci schopné přenést vodorovnou sílu (tuhý strop, příčný věnec apod.). Na fotografii č.2 je vidět tento věnec odtržený od příčných stěn. Zde stejně jako ve štítě mělo právě dojít k ukotvení pozedního věnce pro přenesení vodorovných sil. Zde bylo ještě možné provést dodatečné stažení objektu.

Opačný případ je zřejmý z fotografie č.3. Zde naopak došlo při rekonstrukci k odstranění původního stažení krovu (pravděpodobně pomocí páskové oceli – viz. Obr.1) a realizací půdní vestavby. Odpověď krovu na sebe nenechala dlouho čekat. Přitom alespoň pro

Foto 1 Rozevírající se zdivo od neukotveného pozednicového věnce

Foto 2 Utrhlý pozední věnec od příčného zdiva

Foto 3 Roztržená fasáda od neukotvené pozednice Foto 4 – Schéma možného stažení štítu

zabránění vzniku trhlin stačilo pozednici kotvit podél štítu táhlem – dispozičně by jistě nepřekáželo – schematicky možný princip kotvení je znázorněn na fotografii č.4. 2. Možnosti kotvení krovu

Pokud se budeme v dalším textu zabývat pouze hambálkovým krovem, je vhodné si uvědomit funkci hambálku, často zaměňovaným s kleštinou. Zatímco kleština stahuje vaznice a sloupky v místě plných vazeb („bere je do kleští“), hambálek krokve rozpírá a tím nahrazuje středovou vaznici. Na obr.3 je vynesen průběh ohybového momentu a přetvoření (čárkovaná čára) v případě, že podpory jsou dostatečně tuhé a neumožní prokluz pozednice

a tím i celého krovu. Na obr.4 je potom znázorněn případ, kdy uvažujeme posunutí pozednice. Je zřejmá až dramatická změna v průběhu ohybového momentu (více jak dvanáctinásobný nárůst). Je to způsobeno změnou funkce hambálku – z tlačené rozpěry se

stává táhlo. Domnívám se, že dřevo není tak tvrdý materiál, aby se dalo jednoznačně vyloučit jakékoliv „zamáčknutí“ a následné dotvarování. Proto bych při návrhu krokve tuto skutečnost zohlednil – ostatně podle starých empirických vztahů na základě dlouholetých zkušeností vycházejí dimenze krovů obvykle masivnější než podle moderních výpočtových metod. Z předcházejícího textu je zřejmé, že pokud nedokážeme zajistit přenesení vodorovných sil od krovu do navazujících dostatečně tuhých konstrukcí, hrozí nám buď havárie, jaká je schematicky vyjádřena na obrázku č.5 či na fotografii č.1 a 2, popřípadě přetížení krokví doprovázené v lepším případě pouze zvýšeným průhybem (Obr.4).

2.1 Kotvení tuhým v ěncem

Zdánlivě nejjednodušším řešením je kotvení pozednice do dostatečně tuhého věnce. Ani možnosti železobetonu však nejsou bez omezení. Ostatně na fotografiích č.1 a 2 je zřejmé,

1

3 4 7

8

1

2

3 4

5

8

9

-0.37

-0.37

1.02

-2.02

-2.02

1.24

0.37

1.24

-2.02

-2.02

1.02

-0.37

-0.37

12.02

16.95

-12.02

16.95

Obr.3 Průběh ohybového momentu a přetvoření (průhybu)

1

23

7

8

-0.37

0.37

-0.37

25.93

25.93 2

5.93

25.93

-0.37

-0.37

Obr.4 Průběh ohybového momentu a přetvoření (průhybu) při prokluzu podpory

Obr.5 Schéma možné havárie

že pod pozednicí je „nějaký“ železobetonový věnec, ale bez jakéhokoliv příčného ztužení. Při návrhu věnce vždy musíme provést jeho kotvení do příčných stěn a to nejlépe „táhly“

tvořenými železobetonovými věnci. Na fotografii č.5 je ukázka takto kotveného věnce. Za upozornění stojí fakt, že hlavní nosná výztuž věnce je orientována obráceně oproti zvyklostem u běžných průvlaků (je na svislo). Je to dáno faktem, že zde přenáší vodorovnou sílu a ohybový moment proto působí též ve vodorovné rovině. Množství výztuže není stanoveno odhadem, je podepřeno statickým výpočtem při uvažování věnce jako spojitého nosníku. Při dimenzování je samozřejmě vhodná co nejširší zeď (větší rameno vnitřních sil) uložená na stropě a vejcovce (vysvětleno dále v textu). Pro opravdu 100% zajištění ukotvení zde byl dokonce realizován šikmý

věnec v příčných stěnách přerušených dveřními otvory (připravena šikmá výztuž pro napojení).

Foto 5 Kotvení pozedního věnce do příčné zdi