späť na obsah časopisu

Drevo ako stavebný materiál je aj vďaka súčasnému rozvíjajúcemu sa trendu udržateľnej architektúry opäť na vzostupe. Jeho najväčšou prednosťou a výhodou oproti iným stavebným materiálom je kombinácia jeho mechanických, tepelno-technických a estetických vlastností. Spolu s nimi umožňuje dobrá opracovateľnosť a technológia vyhotovenia drevených prvkov zabezpečiť vysokú presnosť, moduláciu a komplexnosť prefabrikátov. To zároveň významne urýchľuje výstavbu už len preto, lebo drevo disponuje únosnosťou okamžite. Do popredia, zvlášť v dnešnej dobe, sa dostáva jeho environmentálna stránka spojená so šetrnosťou k životnému prostrediu, keďže ide o obnoviteľný stavebný materiál s minimom obsiahnutých toxických látok. Z pohľadu spotrebovanej primárnej energie drevená konštrukcia najmenej zaťažuje prírodné prostredie v porovnaní s materiálmi na báze silikátov, čo je výhodné, ak stavbu hodnotíme komplexne.

V štúdii, ktorá skúmala drevo ako stavebný materiál [1], sa porovnávali alternatívne konštrukčné systémy nízkopodlažných budov s ohľadom na ich environmentálny vplyv počas prvotnej fázy produkcie stavebných materiálov a finálnej fázy pri likvidácii týchto materiálov. Environmentálny vplyv bol až 2,7-násobne vyšší pri klasických murovaných stavbách v porovnaní s drevostavbami.

Výhody a nevýhody dreva vo výstavbe

Drevo je jediný stavebný materiál s vlastnosťou sekvestrácie uhlíka, čo znamená, že ho dokáže v rôznych formách absorbovať do biomasy dreva a lesnej pôdy. Vďaka tomu znižujú lesy koncentráciu CO2 v atmosfére, preto drevo vykazuje zápornú CO2 bilanciu (obr. č. 1).

Obr. č. 1 Porovnanie bilancie uvoľneného/absorbovaného množstva CO2 pre rôzne materiály [2]

Materiál

Množstvo kg uvoľneného/absorbovaného CO2 na m3 materiálu

Betón

333,6

Stavebná oceľ

12 207

Lepené lamelové drevo (GLULAM)

–714,4

Krížom lepené drevo (CLT)

–678,3

 

Pri návrhu 43-poschodovej budovy vysokej 142 m sa výpočtom [3] preukázalo, že pri použití betónového stužujúceho jadra a drevených CLT priestorových prvkov možno pri výstavbe ušetriť až 50 000 ton emisií CO2 oproti systému výstavby pozostávajúceho výlučne zo železobetónu [4].

Je fakt, že na výstavbu drevostavieb sa spotrebuje veľké množstvo dreva, čo by sa mohlo pri nadmernej ťažbe odzrkadliť v nadmernom odlesňovaní. Za predpokladu, že sa bude rozumne hospodáriť s lesným porastom, sa však množstvo dreveného materiálu veľmi rýchlo obnoví. Drevo je prírodný materiál, preto drevená konštrukcia pri správnom zabudovaní do stavby a jej správnom ošetrovaní vytvára a udržiava zdravú mikroklímu a súčasne má pozitívny psychologický efekt na obyvateľov.

Vo všeobecnosti medzi asi najväčšie nedostatky drevených konštrukcií patrí ich náchylnosť na napadnutie drevokaznými hubami a hmyzom, čo sa spája buď s nevhodným návrhom zabudovania dreveného prvku, jeho chybným zabudovaním pri porušení technologických postupov alebo s použitím nevhodne pripraveného dreveného materiálu. Takmer vo všetkých prípadoch sa táto porucha spája s nadmernou vlhkosťou dreva, čo je jeho najväčšia slabina. Je prirodzené, že drevo s narastajúcou vlhkosťou pracuje a napučiava, no je nevyhnutné, aby malo vo všeobecnosti možnosť vysychať, teda nesmie ostať parotesne uzavreté v konštrukcii bez možnosti regulácie svojej vlhkosti a prítomnosti vzduchu, ideálne aj prúdiaceho všade tam, kde je to prípustné.

Drevené konštrukcie

Pri navrhovaní drevených konštrukcií sa vychádza z dvoch základných konceptov, a to z vytvorenia difúzne uzavretej konštrukcie alebo difúzne otvorenej konštrukcie. Pre oba koncepty platí pravidlo, že je nevyhnuté, aby sa na obalové stavebné konštrukcie použili také stavebné materiály, ktorých hodnoty difúzneho odporu nebránia uvoľňovaniu vodných pár a majú klesajúcu tendenciu smerom od interiéru do exteriéru. To umožní, aby vlhkosť v interiéri unikala von, a vhodný návrh zateplenia zabezpečí, aby nekondenzovala v priestore tepelnej izolácie alebo dokonca v blízkosti zabudovaného dreveného stavebného prvku. V opačnom prípade je vysoká pravdepodobnosť vzniku plesní a je to o to horšie, že často ide o skrytú poruchu.

Z hľadiska zabudovania stavebného dreva v rámci nosného systému sa aplikuje najčastejšie buď drevený konštrukčný sendvičový systém, alebo masívny stenový systém. Okrem masívneho rasteného dreva, napríklad hranolov KVH, ponúka súčasný trh veľmi široké spektrum výrobkov z upravovaného stavebného reziva s cieľom dosiahnuť ešte lepšie mechanické vlastnosti a pritom v maximálnej možnej miere využiť aj zvyškový materiál po prvotnom opracovaní rasteného dreva. Vo všeobecnosti sa tento komplex drevených nosných konštrukčných výrobkov označuje ako lepené lamelové drevo (LLD). Typickým príkladom prútových prvkov sú lepené vrstvené hranoly (BSH) a konštrukčné vrstvené drevo (LVL). Typickým príkladom masívneho stenového prvku je CLT panel z krížom lepeného dreva pre ešte vyššiu odolnosť. Výrobky z lepeného lamelového dreva vo všeobecnosti dosahujú najvyššiu kvalitu vďaka technológii zhotovenia, keďže sa vopred odstránia časti, ktoré obsahujú chyby v štruktúre dreva a použité drevo sa vopred pomaly vysuší na správnu vlhkosť. Napriek tomu, že prvky sa skladajú z veľkého počtu menších dielov, vďaka zazubeným hranám, krížovému ukladaniu lamiel a kvalitnému zlepeniu pod tlakom sa tieto materiály správajú ako jeden prvok. Takýto prvok navyše vyniká aj zvýšenou odolnosťou proti vlhkosti.

Drevené stavby sa vyznačujú možnosťou vysokej miery prefabrikovanosti a systémového riešenia prvkov nielen v rámci hrubej stavby. Kľúčovú úlohu pritom zohrávajú vhodné spojovacie prvky. Okrem klasických uholníkov a pásovín existuje celé portfólio sofistikovaných systémov spájania, pri ktorých je nevyhnutné okrem kvalitného statického zabezpečenia zabezpečiť aj vzduchotesnosť spoja a tepelnú a akustickú izoláciu na zachovanie komfortu (obr. č. 2).

Obr. č. 2 Príklad inovatívneho spojovacieho prvku X-RAD (Rothoblaas) [5]

 

Drevené stavby a protipožiarna ochrana

Pri navrhovaní drevených stavieb a ich protipožiarnej ochrany sa vychádza zo základných legislatívnych predpisov, a to vyhlášky MVSR č. 94/2004 Z. z. a noriem STN 92 0201-1 až 4 a STN EN 13501-1.

Napriek faktu, že prírodné drevo je horľavý materiál, je potrebné rozlišovať dva rôzne parametre. Jedným je horľavosť a druhým požiarna odolnosť. Masívne drevo je horľavé, stále však môže zaistiť požadovanú požiarnu odolnosť od priestoru, kde nie je požiar, za predpokladu, že prvky majú dostatočnú hrúbku, resp. rozmery. Vychádza to z požiarnych skúšok, keď drevená konštrukcia z masívneho dreva prehára do hĺbky približne 0,5 až 0,7 mm za minútu. Tento fakt sa využíva napríklad pri navrhovaní zrubových stavieb a drevených konštrukcií z horľavých konštrukčných prvkov, keď sa požiarna odolnosť stavebného prvku, napríklad dreveného stĺpika, zvýši zväčšením rozmerov stĺpika z každej strany nad rámec požiadaviek statického výpočtu. Alternatívou je použitie protipožiarnych ochranných vrstiev buď vo forme obkladov, alebo protipožiarnych náterov.

Je irónia, že neošetrený masívny drevený stĺpik dokáže odolať požiaru oveľa lepšie než nehorľavý oceľový stĺp, ktorý pri prekročení teploty nad 500 °C natrvalo stráca svoju medzu klzu, čo spôsobí náhlu stratu pevnosti. V praxi to znamená, že oceľový stĺp v prípade požiaru, bez protipožiarneho obkladu, náteru alebo obetónovania, natrvalo stratí únosnosť a hrozí kolaps celej stavby alebo časti, ktorú podopiera. Najmä pre súčasné využívanie rýchlo horľavých materiálov v interiéroch, môže teplota 500 °C a viac reálne pri požiari vzniknúť aj počas 5-6 minút. Ak aj nedôjde ku kolapsu, je nutné oceľový prvok vymeniť. Na druhej strane, drevený stĺpik môže pri naddimenzovaní odolať požiaru, a ak si po uhasení zachová dostatočnú hrúbku na zachovanie statických požiadaviek, je možné naďalej ho používať, ak sa dodatočne zvýši jeho požiarna odolnosť.

Inú situáciu predstavuje otázka rýchlosti šírenia požiaru po povrchu dreveného prvku a v súvislosti s ňou aj prítomnosť dutín vo fragmentoch sendvičovej konštrukcie. Prítomnosť a šírenie požiaru v dutine sú jedny z najfrekventovanejších problémov zaznamenaných v zahraničí, zvlášť vtedy, ak je dutina skrytá alebo priebežná. V takom prípade môže dôjsť k veľmi rýchlemu rozšíreniu požiaru hlavne v prípade, že vznikne aj komínový efekt. Na zamedzenie šírenia požiaru dutinami je potrebné dutiny priebežne predeliť a vyplniť nehorľavým materiálom, napríklad na báze kamennej vlny, a jednotlivé priestory oddeľovať protipožiarnym utesnením alebo uzáverom, najmä v prípade inštalačných rozvodov a prestupov.

Normatívne požiadavky z hľadiska protipožiarnej bezpečnosti na Slovensku boli v porovnaní so zahraničnými krajinami vždy veľmi striktné a napriek výhodným vlastnostiam stavebných prvkov na báze dreva a blízkosti drevospracujúceho priemyslu povoľovala naša legislatíva pre drevené stavby na bývanie a ubytovanie maximálne dve nadzemné podlažia a pre výrobné stavby tri nadzemné podlažia. Citeľné uvoľnenie týchto kritérií nastalo až s revíziou normy STN 92 0201-2 Požiarna bezpečnosť stavieb. Spoločné ustanovenia. Časť 2: Stavebné konštrukcie z roku 2017.

Najpodstatnejšou úpravou znenia normy je fakt, že za predpokladu správneho zabudovania horľavých prvkov (druh D3) a pri vhodne navrhnutej protipožiarnej ochrane je prípustné uvažovať takto ošetrený konštrukčný prvok ako druh D2. Konštrukčné prvky druhu D2 počas požadovanej požiarnej odolnosti nezvyšujú intenzitu požiaru, pretože stavebné materiály alebo komponenty s triedou reakcie na oheň inou ako A1 alebo A2 sú uzavreté stavebnými materiálmi alebo komponentmi s triedou reakcie na oheň A1 alebo A2 tak, že sa v požadovanom čase požiarnej odolnosti nezapália a neuvoľňuje sa z nich teplo. Horľavé materiály a komponenty uzavreté vnútri konštrukčných prvkov druhu D1 a D2 nesmú počas požadovaného obdobia požiarnej odolnosti dosiahnuť teplotu vzplanutia; ak táto nie je jednoznačne určená, uvažuje sa o teplote vzplanutia 180 °C [6].

Ak je drevená konštrukcia vyhotovená ako sendvičová, všetky dutiny musia byť vyplnené nehorľavým materiálom, bez možnosti sadania alebo vypadnutia, ktorý odolá teplote min. 1 000 °C, čo spĺňa napríklad aj kamenná vlna. Štandardným príkladom ochranného prvku, ktorý je možné aplikovať pre triedu reakcie na oheň A1, A2, je sadrokartón. Aby sa mohol konštrukčný celok považovať za zmiešaný, je nevyhnutné, aby aj exteriérová povrchová úprava obvodovej steny spĺňala kritérium triedy reakcie na oheň A1, A2, čo vylučuje použitie horľavého materiálu na zateplenie alebo obklad.

Pri splnení predošlých požiadaviek sa konštrukčný celok môže považovať za zmiešaný. Pre zmiešaný konštrukčný celok je podľa revízie normy možné realizovať drevostavby na bývanie a ubytovanie až s piatimi podlažiami, resp. nevýrobné stavby s požiarnou výškou do 12 m.

Okrem náchylnosti na vlhkosť a riziko požiaru je pri výškových drevostavbách nutné zohľadniť špecifické statické riziko, a to overenie najmä maximálnej výchylky vyvolanej horizontálnymi silami (obr. č. 3).  

Obr. č. 3 Maximálne výchylky stavby vyvolané horizontálnymi silami [4]

Zo štúdie výškovej budovy [4] vyplynulo, že ak sú všetky nenosné prvky, t. j. priečky a fasádne elementy, vyhotovené z drevených prvkov, potom je nárast maximálnej výchylky takmer o 17 % väčší než pri stavbe zo železobetónu. A ak sa v systéme použili aj nosné prvky na báze dreva v kombinácii so stužujúcim železobetónovým jadrom, maximálna výchylka môže narásť až o 68 %.

Príklady výškových stavieb

Vzhľadom na našu súčasnú legislatívu sa po výškových drevostavbách musíme rozhliadnuť v zahraničí, no netreba ísť ďaleko...

 

Celý článok nájdete v aktuálnom vydaní Eurostavu


Autor
Ing. Peter Hanuliak, PhD., Ing. Peter Hartman, PhD., Recenzent: doc. Dr. techn. Ing. arch. Roman Rabenseifer
Digitalizované ukážky časopisov
E-shop eurostav
Archbooks
YTONG