Dřevěné stropní konstrukce historických staveb a jejich akustika

Dřevěné trámové stropy patří mezi nejrozšířenější vodorovné nosné konstrukce obytných budov postavených do 1. poloviny 20. století, se kterými se v běžné stavební praxi setkáváme.

Tradiční dřevěné trámové stropní konstrukce prodělaly dlouhý historický vývoj, který vyvrcholil v polovině 20. století. V běžné stavební praxi se s těmito konstrukcemi velmi často setkáváme u obytných budov, které jsou, nebo v minulosti byly, předmětem stavebních změn. Při těchto zásazích však často nejsou respektovány základní myšlenky původního technického řešení a dochází k degradaci některých stavebně fyzikálních parametrů. V praxi často dochází při rekonstrukcích ke stavebním zásahům do stropů a podlah, při kterých je nutné respektovat řadu závazných požadavků.

Historický vývoj dřevěných stropů

Prvotní konstrukcí připomínající strop či střechu bylo opření kulatiny o bok skalního převisu. Následné zavěšení kůží nebo položení rostlin na tuto konstrukci zajistilo zvětšení obytné plochy. První skutečně stropní konstrukce se pak na našem území objevují s příchodem Keltů.

Řešení stropů pomocí kulatiny přetrvalo na venkově až do pozdního středověku, kdy srubové konstrukce nahradily konstrukce roubené. Města, pokud jde o dřevo, nebyla soběstačná. Vždyť tvořilo 60 % stavebního materiálu a 100 % otopu. Proto bylo nutné jej do měst dovážet plavením a poté zpracovat na potřebné průměry.

Typy historických dřevěných stropů

Povalové stropy

Dřevěný povalový strop byl tvořený kulatinou na sraz a podepřený uprostřed rozpětí trámem. Původem středověký typ povalového stropu se v odlehlých oblastech nebo u méně náročných hospodářských prostorů užíval až do poloviny 19. století. Jednotlivé povaly jsou uloženy na stěny jako prosté nosníky, namáhané ohybem s největším průhybem uprostřed.

Čtěte také: Dřevěné sudy: tradiční výroba

Nejstarší dochované dřevěné konstrukce stropů jsou provedeny ze silných povalů, kulatiny velkého průřezu kladené na sraz. Velikostí jsou srovnatelné s kmeny použitými na roubené stěny. Stropy mohou mít ještě tvar roubené klenby nebo být již plochostropé, přičemž jsou těžké a náročné na spotřebu nehraněného dřeva.

Nedílnou součástí starých povalových kleneb a stropů je utěsnění spár mechem a silná rubová vrstva hliněné mazaniny. Na venkově se často dělával strop tzv. povalový, kdy se přes stropní trámy příčně naskládala drobnější kulatina nebo štípy. Shora se mazaly mazaninou z jílu, plev a slámy.

Trámové stropy

Mladší typy stropů jsou již provedeny z trámů, nazývaných též stropnice. U nejstarších variant trámových stropů, avšak ještě středověkého původu, jsou stropnice uloženy blízko sebe na šířku jedné mezilehlé fošny položené ve stejném směru. Později se počet stropnic výrazně snižuje, zhruba až na max. osovou vzdálenost 1,5 metru.

Stropní trámy jsou kladeny ve směru kolmém na hřeben střechy, neboť jsou u starších spalných variant stropů totožné s vaznými trámy krovu. Trámy získané ručním otesáním kmenů a později na pilách se vyznačují obdélným průřezem, případně průřezem „I“ nebo obráceného písmene „T“ pro zapuštění záklopu.

Posléze se osová vzdálenost stropních trámů zvětšuje a záklop z fošen nebo již prken je kladen kolmo (ojediněle úhlopříčně) na směr trámů. Oproti pozdějším prknům se fošny vyznačují značnou šířkou, dosahující i 50 cm. Záklopové fošny nebo prkna mohou být pokládána na sraz, přičemž spáry kryjí dřevěné stropní lišty. Další způsob představuje překládání fošen nebo prken, přičemž krycí lišty nejsou s ohledem na vzájemný přesah potřeba.

Čtěte také: Venkovní sezení ze dřeva

Po dlouhou dobu se trámy i záklop pohledově uplatňují v interiéru, opatřeny nátěrem. V případě lidových staveb se často jednalo o vápenný nátěr plnící bělící i konzervační funkci, u staveb náročnějšího provedení rovněž o malované stropy.

U staveb s prostory větší velikosti (např. fojtství, hospody) jsou nosné trámy s ohledem na velká rozpětí uprostřed podepřeny dalším trámem, někdy též nazývaným průvlak. Rozměry průvlaku jsou zpravidla větší než běžných trámů a navíc je opět uprostřed podepřen sloupem.

Klasické trámové stropy s rovným podhledem mají na spodní straně obklad z desek a omítku na rákosovém pletivu nebo dřevěný podhled. Nejtypičtější konstrukcí jednopodlažních selských obytných domů je trámový strop s přiznanými stropnicemi se záklopem z překládaných desek o tloušťce 25 mm a hliněnou mazaninou. Hliněnou mazaninu můžeme nahradit například spárovým násypem, ve kterém jsou trámky na přibití podlahy. Záklop může být i částečně zapuštěný. Tímto způsobem dokážeme zmenšit tloušťku stropu s tím, že trámy jsou částečně přiznané.

Pro stropy s velkým rozpětím (6 až 10 m) je vhodný trámový strop s křížovými vzpěrami. Stropnice jsou navzájem rozepřeny křížovými ztužidly s profily 40 × 80 mm, umístěnými ve vzdálenosti 1 až 1,5 m. Pevné rozepření zajišťuje ocelové táhlo s rektifikačním článkem.

Kazetové stropy

Kazetový strop vzniká vložením příčných trámů (výměn) mezi stropní trámy (stropnice). Výměny mají obvykle poloviční výšku stropnic, do nichž jsou začepovány stropnice a výměny se zpravidla přiznávají, někdy se obloží dřevěným obkladem, případně rákosovým pletivem se štukovou omítkou. Kazetová struktura stropu se používala při náročnějších estetických požadavcích, s využitím obkladů ze vzácných dřevin nebo s polychromovanou štukaturou. Známé jsou kazetové stropy s portréty a vyobrazeními erbů, případně s ornamentálními malbami.

Čtěte také: Grilování: uhlí nebo brikety?

Fošnové stropy

Fošnové stropy jsou poměrně moderní konstrukce, které byly vynuceny úsporou řeziva. U amerického typu fošnového stropu přebírají nosnou funkci fošny o dimenzi přibližně 60 × 240 mm, kladené v osové vzdálenosti 600 mm a zabezpečené proti klopení křížovými vzpěrami vzdálenými od sebe 1,5 m.

V konstrukci nazývané parsimon plní nosnou funkci stropnice ze sbíjených fošen. Průřez stropnice tvoří střední profil 26 × 120 až 240 mm, oboustranně obitý fošnami 30 až 50 × 120 až 240 mm. Střední profil je vysunutý tak, aby tvořil vymezovací nos pro uložení cihel. Osová vzdálenost stropnic je 330 mm a je určena rozměrem plné nebo duté cihly, která tvoří podklad pod podlahu. Hloubka uložení je 80 až 120 mm. Proti klopení jsou stropnice rozepřeny přesně seřezanými vložkami z desek ve vzdálenosti 1 až 1,5 m. Každá třetí až čtvrtá stropnice je ukotvena do nosné stěny trámovými kleštěmi. Cihlové vložky jsou izolovány od nosníků pásy lepenky nebo asfaltovým nátěrem a po položení se zalijí řídkou maltou.

Dřevěné stropy v současnosti a moderní řešení

Dřevěné stropy jsou také typickou součástí staveb z nepálené hlíny. Tyto stropy jsou relativně lehké, což je pro hliněné zdi s nízkou pevností v soustředném tlaku velká výhoda. Hliněné zdi obvykle vyžadují dodatečné vyztužení ve stropní rovině, což dřevěné stropy bezpečně zajišťují.

V současnosti se ve fošnových a trámových stropech s rozpětím do 6 m velmi výhodně využívají nosné prvky z lepeného lamelového dřeva. Pomocí moderních technologií dokážeme vyrobit duté dřevěné tvarovky. Jde o prefabrikované prvky, které mají velmi dobré mechanické vlastnosti. Jednotlivé dílce se navzájem spojují pomocí pera a drážky, čímž vznikne pevná deska.

Masivní stropnice se v poslední době nahrazují prvky složeného průřezu. Nejčastěji jde o I-profily, ale používají se i příhradové nosníky s diagonálami z prolisovaného plechu. Pásnice I-profilů jsou z masivního dřeva, stěny nejčastěji z OSB desek nebo z vlnitého plechu. Výhodou nosníků je vysoká únosnost (je možné realizovat větší rozpony), která se v místech, kde působí malé posuvné síly, může oslabit otvory ve stěně nosníku pro instalační rozvody. Jde o obdobu povalového stropu. U povalových stropů se používá nejčastěji masivní dřevo třístranně opracované. U tohoto typu však používáme plnostěnné lepené profily, které do sebe zapadají na pero a drážku.

Dřevěné stropy trpí dvěma hlavními nedostatky - nízkou vzduchovou neprůzvučností a nízkou tepelněakumulační schopností (což je problém především při navrhování nízkoenergetických a pasivních budov). Ve snaze vyřešit tyto nedostatky vznikl spřažený dřevobetonový strop. Jde o spojení trámového, krabicového nebo masivního stropu s vrstvou betonu pomocí klínů, desek s prolisovanými hroty a podobně. Dalšími přednostmi této konstrukce jsou lepší mechanické vlastnosti (betonová část je namáhaná na tlak, dřevěná na tah) a zvýšení požární bezpečnosti.

V dnešních dobách používáme ke svázání objektů betonové věnce. Naši předci to řešili v každém patře dřevěným „pozednicovým“ rámem, do něhož byly stropní trámy zakampované.

Nosné trámy stropů a krovů budou po dokončení stavby ponechány pohledové. Dřevěný trámový strop bude uložený na ŽB věnci.

Akustické vlastnosti dřevěných stropů a legislativa

Dřevěné stropy jsou kvůli malému zatížení od vlastní tíhy ve srovnání s masivními stropy (železobetonové monolitické, montované a polomontované na bázi cihly nebo pórobetonu), označované jako lehké konstrukce. Lehké konstrukce však znamenají snížení protipožární odolnosti, kročejové neprůzvučnosti i tepelně-izolační schopnosti.

Z pohledu platné legislativy v České republice jsou základní požadavky na akustické řešení stropů a podlah uvedeny zejména ve vyhlášce č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby, ve znění pozdějších předpisů, a to v § 14 Ochrana před nadměrným hlukem a vibracemi. Obdobně je tento požadavek uveden také v § 20 Stropy a v § 21 Podlahy, povrchy stěn a stropů.

Pro místnosti s byty jsou požadavky uvedeny v Tabulce 1 z ČSN 73 0532/2020. Tyto požadavky nepředstavují hodnoty doporučené, ale jedná se o hodnoty legislativně závazné. Splnění normových požadavků se pak prokazuje zkouškou na stavbě, na konkrétní stavební konstrukci, dle postupů uvedených v ČSN EN ISO 16283-1 a ČSN EN ISO 16283-2.

U trámových stropů jsou vzduchová a kročejová neprůzvučnost do jisté míry problematické, ale za obtížnější lze považovat splnění požadavků na kročejovou neprůzvučnost. Pokud je trámová stropní konstrukce, včetně vrstev podlahy, navržena správně a splní požadavky na kročejovou neprůzvučnost, pak většinou i vzduchová neprůzvučnost bývá splněna. Opačně však toto tvrzení neplatí.

Srovnáme-li trámové konstrukce například s masivními konstrukcemi, je nutno upozornit na poměrně nedostatečné zvukoizolační vlastnosti v oblasti nízkých frekvencí, které právě úzce souvisí s plošnou hmotností poměrně lehkých částí trámové konstrukce. V případě kročejové neprůzvučnosti lze proto doporučit, aby se při návrhu zahrnul faktor přizpůsobení spektru CI. To znamená, L´n,w + CI má být menší než příslušný požadavek uvedený v ČSN 73 0532/2020.

Tento strop má velmi dobré zvukověizolační vlastnosti, které lze zlepšit tím, že otvory v dílcích vyplníme zvukovou izolací. Další možností, jak zvýšit neprůzvučnost, je přidat zavěšený podhled nebo přidat vrstvy s velkou plošnou hustotou.

Kromě těchto požadavků je pro návrh stropu zapotřebí zohlednit i to, jaká technická zařízení v něm mají být zabudována (vodovodní, vytápěcí, větrací rozvody atd.).

Historické normy a předpisy

Prvním normativním předpisem, který se na území ČR zabýval izolacemi proti zvuku, hluku a vibracím byla již v roce 1939 českomoravská norma ČSN 1168 Podmínky pro zednické a přidružené práce pozemních staveb - Část I. Provádění prací zednických a přidružených. V této normě již byly v čl. 275 definovány základní požadavky na účinnost izolace proti zvuku a hluku v obytných a kancelářských budovách, které se vyjadřovaly celkovým tlumením zvuku ve „fonech“.

Velmi pozoruhodná jsou zejména konkrétní schémata v čl. 280, která vymezují možné varianty průběhu akustické izolace v konstrukcích. Zde se tedy jedná primárně o průběh kročejové izolace v tzv. plovoucí podlaze, který je zejména dle schématu A) prováděn beze změny až dosud. U ostatních dvou schémat je zajímavý průběh akustické izolace ve zdi, přičemž již ČSN 1168 v čl. 280 uváděla, že tyto vodorovné izolační vložky ve zdech a pod podlahou musí mít náležitou a prokázanou pevnost. V čl. 280 se také výslovně uvádí, že „vodorovné vložky nesmějí býti nikde přerušeny tak, aby části konstrukcí oddělené izolací se někde přímo dotýkaly.“

Vrstva násypu o minimální tloušťce 8 cm byla upravena již historickými stavebními řády, a to primárně jako jedno z protipožárních opatření. Například stavební zákon z roku 1894, v doplnění z roku 1914, v § 69 uvádí, že „k násypům na stropy a pod podlahy budiž vůbec užíváno jen dokonale suchého a čistého materiálu, pokud možná písku říčného“. Násyp musel být suchý a zdravý. Býval to většinou stavební zásyp (prohozené zbytky malty a úlomky cihel) nebo škvára, písek atd. V některých případech se lze při stavebně-technických průzkumech setkat i s hmotnými vrstvami z pálených (ev. nepálených hliněných) cihel na dřevěném záklopu.

Rekonstrukce a modernizace dřevěných stropů

Plošné odstranění hmotných vrstev bez adekvátní náhrady nelze doporučit, protože tento postup obvykle vede k výraznému zhoršení zvukoizolačních vlastností konstrukcí. Pro správný návrh konstrukce je vždy nutné provést stavebně-technický průzkum, na základě kterého zjistíme nejen skutečný stav konstrukce, ale také skladbu jejího souvrství.

Možná řešení vedoucí ke zlepšení akustických vlastností lze rozdělit podle toho, do které části stávající konstrukce se zasahuje a jakých parametrů chce projektant dosáhnout, neboť účinnost různých opatření je v tomto případě významně individuální. V případě požadavku na odstranění stávajícího násypu stropu nad záklopem, je pro správný akustický návrh zásadní nahrazení hmotných vrstev jiným typem materiálu, prvku nebo změnou tuhosti konstrukce.

Lze provést vnesení hmotného dílce do skladby ve formě různých prefabrikovaných prvků, například z betonové dlažby nebo desek, dále z voštinových násypů, které tvoří písek nebo jiný speciální zásyp do voštinové konstrukce z kartonového papíru, nebo obecně aplikací jiných těžkých deskových materiálů podobného charakteru.

Jako příklad změny tuhosti konstrukce lze uvést spřažení stávajících stropních trámů s ŽB deskou (mokrá cesta) nebo s deskami na bázi dřeva (suchá cesta).

Při vlastní realizaci je třeba mít na paměti, že pokud jsou v záklopu mezi trámy mezery, je nutné zamezit propadům sypkého materiálu do těchto mezer, ke kterému by mohlo dojít při realizaci i při vlastním užívání stropu. Pakliže jsme nuceni přistoupit k odkrytí celého stropu, je dále vhodné vkládat do vzduchové dutiny mezi trámy akustickou izolaci určenou k tomuto účelu, například z minerální vlny. Tato akustická izolace pak bude plnit i funkci tepelné izolace.

Akustické vlastnosti stropu lze částečně upravit i ve formě podhledů z deskových materiálů, které jsou ke stávajícímu stropu pružně upevněny pomoci speciálních akustických pružných závěsů. Zásadní vliv na akustické vlastnosti má také provedení vlastní plovoucí podlahy na stropní konstrukci a způsob jejího oddilatování od všech navazujících svislých konstrukcí. Výběrem vhodné nášlapné vrstvy lze významně zvýšit kročejovou neprůzvučnost celé konstrukce.

Tabulka: Požadavky na akustické vlastnosti stropů v obytných budovách (dle ČSN 73 0532/2020)

Poznámka: Hodnoty jsou orientační a pro přesné posouzení je vždy nutné vycházet z aktuálních norem a provést měření.

tags: #drevene #stropne #kce #historickych #staveb #informace

Oblíbené příspěvky:

• Konstrukce sádrokartonových podhledů Knauf
• Vše o lazuře na betonovou stěrku
• Vše, co potřebujete vědět o asfaltových izolacích
• Jak vybrat fasádu pro váš dům
• Jak řešit pozdní splátky dluhu?