Vodorovné konštrukcie v architektúre

Aktuálnym trendom v modernej architektúre je zväčšovanie a flexibilita vnútorných priestorov pri minimálnom použití zvislých nosných konštrukcií. Ako vnímate vývoj technológií nosných vodorovných konštrukcií pri riešení tejto problematiky?

Marek Hatrák: Zväčšovanie a flexibilita vnútorných priestorov je trend vyspelých krajín Európskej únie, USA, ba dokonca Juhoafrickej republiky. Keď hovoríme o zväčšovaní rozpätia priestorov v týchto vyspelých štátoch, tak hovoríme o voľných rozpätiach väčších ako 15 m. Na Slovensku je to málokedy rozpätie cez 9,0 m. Takže si dovolím povedať, že my sme ešte rozpätia zväčšovať nezačali. Samozrejme, aj u nás sa nájde zopár rozumných projektov, za ktorými ale musia byť rozumní ľudia. Títo pochopili nevyhnutnosť zväčšovania voľných rozpätí. Voľné rozpätie medzi zvislými nosnými prvkami je závislé od celkového zaťaženia, ktoré sa má preniesť a od hrúbky stropu.

Aby sme mohli zväčšiť voľné rozpätie, musíme znížiť veľkosť požadovaného zaťaženia (to nám však norma nedovolí) alebo znížiť zaťaženia od vlastnej tiaže. To je možné dosiahnuť iba vyľahčením týchto vodorovných konštrukcií alebo ich predpätím. Predpätie je realizovateľné, aj keď drahšie riešenie. Problém môže nastať počas užívania stavby zásahom užívateľa do konštrukcie stropu a porušením patentového lana, prípadne privedením vlhkosti k tomuto lanu. Z tohto hľadiska je bezpečnejšie vyľahčenie stropu. Nie je to síce žiadny nový objav, ale praktické a systémové vyľahčovanie stropných konštrukcii bol donedávna problém. Používané spôsoby boli nepodložené výpočtami a výskumom v skúšobných ústavoch.

Najbezpečnejší, praktický a odskúšaný je systém vytvárania dutinových stropov, pri ktorých je tvar dutiny guľovitý. Tvar takejto klenby je známy už celé storočia a dodnes sme nevymysleli lepší a bezpečnejší spôsob prenosu zaťaženia. V praxi boli použité aj vyľahčovacie telesá tvaru hranola, ale vzhľadom na fakt, že norma o železobetónových konštrukciách definuje železobetónový stop ako železobetónový prierez, v ktorom je zabezpečené spolupôsobenie hornej a dolnej výstuže v strope, mne osobne nie je jasné ako je zabezpečené spolupôsobenie hornej a dolnej výstuže v strope a prenos priečnych síl, preto sa k tejto forme vyľahčovania nebudem vyjadrovať.

Jozef Danišovič: Vývoj technológií nosných vodorovných konštrukcií z betónu v modernej architektúre sa uberá trendom maximálneho zväčšovania a flexibility vnútorných priestorov pri súčasnom minimalizovaní zvislých nosných konštrukcií. Tieto požiadavky sa najefektnejšie dajú splniť bezprievlakovými lokálne podopretými doskami. Zhotovujú sa ako monolitické železobetónové dosky alebo dosky čiastočne prefabrikované, a to spriahnutím betónov rôzneho veku. Obe konštrukcie sú pri väčších rozponoch náročné na priehyb a prepichnutie nad podperou.

V čiastočne prefabrikovaných systémoch je priehyb optimalizovaný vyľahčením dosky v neutrálnej zóne stropnými tvárnicami a polystyrenovými vankúšmi.

Novinkou je stropný systém so zabudovanými vyľahčovacími prvkami – plastovými guľami z recyklovaného polyetylénu. Použitím tohto systému sa vlastná hmotnosť stropu a potrebný podiel betónu zníži až o 35 % a staticky potrebná hlavná výstuž až o 22 %. Proti prepichnutiu sa do filigránov osadzuje klasická šmyková výstuž, šmykové trny a spájané spony.

Akým spôsobom možno uplatniť súčasný sortiment nosných vodorovných konštrukcií z estetického hľadiska – ako súčasť interiéru?

Marek Hatrák: Po dokončení stavby priestor nedokážeme dodatočne pridať. Vzhľadom na to, že každý z nás je úzko spätý s prírodou, chceme byť k prírode čo najbližšie, ale zároveň chránení pred jej poveternostnými vplyvmi. Toto najjednoduchšie dokážeme docieliť presklenou plochou siahajúcou od stropu až po podlahu, a keby sa to dalo, s výhľadom na more. Všetci hľadáme čistý štýl. Očakávame, že táto plocha nebude prerušená prievlakom pod stropom alebo parapetným múrikom, v ktorom je skrytý obrátený prievlak.

Aby sa takáto konštrukcia dala zrealizovať aj vo viacerých podlažiach nad sebou, musí byť stropná doska navrhnutá ako bezprievlaková, dostatočne hrubá, aby vyhovela aj zo statického hľadiska, ale hlavne musí byť ľahká, aby sme v priestore nemali masívne zvislé nosné prvky, ktoré nedokážeme skryť a narúšajú čistý štýl, ktorý všetci podvedome hľadáme. Zvislé nosné prvky prebiehajú celou stavbou zväčša až do podzemných garáží, kde všetci chceme pohodlne zaparkovať, a masívne zvislé nosné konštrukcie nám to určite neuľahčia.

Architektonicky zaujímavé stavby nikdy neboli lacné. Ja to vnímam tak, že v našich podmienkach odvážne architektonické štúdie stroskotajú na požiadavkách investora neustále zlacňovať stavby. Pri takýchto stálych tlakoch na úsporu finančných nákladov sa z odvážnych projektov stávajú bežné škatuľové stavby, ktoré vídavame desaťročia.

Každý klient, či už kupuje byt alebo si chce prenajať kanceláriu, hľadá v týchto objektoch v prvom rade priestrannosť. Investor by nemal klientovi zobrať právo na takýto priestor.

Jozef Danišovič: Monolitické železobetónové stropy z estetického hľadiska – ako súčasť interiéru – je potrebné omietnúť. Vhodné je použiť stropy s hladkým podhľadom, ktorým stačí vyškárovať styky a celé prestierkovať.

Čo je nové v technických vlastnostiach vodorovných nosných konštrukcií?

Marek Hatrák: Technické vlastnosti klasických stropných konštrukcií sú závislé od použitých materiálov. V snahe zvýšiť prípustné zaťaženie a pridať zopár centimetrov na rozpätí sa používajú triedy ocele radu 500 až 600 a vysoko pevnostné triedy betónu.

Použitím vyľahčených stropov investor aj užívateľ dostávajú ako pridanú hodnotu zlepšenie zvukovej a čiastočne kročajovej nepriezvučnosti a tak isto zlepšenie tepelného odporu vo vzťahu k existencii tepelných mostov. Bezpochyby najväčším prínosom vyľahčovacieho systému je požiarna odolnosť stropu, ktorý vzhľadom na to, že vyľahčovacie telesá implodujú do vnútra, vytvoria v strope priestor na expanziu chemicky viazaných vodných pár a ochránia tak spodnú nosnú výstuž v strope pred jej tzv. odstrelením. Táto vlastnosť otvorila sériu skúšobných testov použiteľnosti takejto technológie pri výstavbe tunelov.

Jozef Danišovič: Vodorovné nosné konštrukcie sa navrhujú podľa zásad Eurokódu EN 1990 s odolnosťou, trvanlivosťou a používateľnosťou v súlade s Eurokódom 2 EN 1992.

V normách EN sú oproti doterajším STN normám prísnejšie požiadavky na životnosť, pretvorenia (priehyby), požiarnu odolnosť a kombináciu zaťažení.

Miriam Turancová
Foto: Václav Aulický, Jaromír Tomek