Dřevěný Panel KLH: Vlastnosti a Využití

Stavební systémy z masivního dřeva změnily současnou architekturu. Dřevo hraje ve stavebnictví znovu prim a z křížem lepených dřevěných desek se staví moderní dřevostavby i nápaditá architektonická díla.

Co je to KLH?

Zajímavá stavební řešení umožňují velkoformátové desky vyráběné z křížem vrstveného masivního dřeva (setkávat se můžete s pojmy CLT - cross laminated timber, KLH - Kreuzlagenholz).

NOVATOP: Komponenty pro Stavbu Rodinných a Bytových Domů

Komponenty pro stavbu rodinných a bytových domů NOVATOP vycházejí z propracovaného švýcarského know-how a technologii CLT (KLH) posunuly ještě o úroveň výš.

Variabilitu využití panelů NOVATOP při stavbě domů i průmyslových objektů umožňuje jejich vysoká pevnost, stabilita a mimořádná statická únosnost. Vytváří totiž masivní, bezpečnou a skutečně celodřevěnou konstrukci.

Základem je dobře vysušené smrkové dřevo, které má vlhkost jen 8 procent (běžné panely vytvořené na principu CLT nebo KLH využívají dřevo s vlhkostí kolem 12 procent). Nízká vlhkost je klíčová, protože zajišťuje vysokou stabilitu komponentů a zabraňuje tvorbě trhlin.

Čtěte také: Útulné Vánoce s vlastnoručně vyrobeným dřevěným svícnem

Protože lamely jsou skládané a lepené křížem, je důležité i jejich lepení. Běžně se využívají zejména polyuretanová lepidla, ale u panelů NOVATOP je základ slepen přírodním melaninem, což je staví o úroveň výš. Důležitá je i samotná technologie lepení - systém NOVATOP je lepený v podélných spárách a využívá se bočního přítlaku.

Pro pohledovou kvalitu je zásadní povrchová lamela. Stavební systém NOVATOP vsadil u klíčových produktů na SOLID (pro stěny a příčky) a ELEMENT (pro stropy a střechy) tenčí povrchovou lamelu o tloušťce 9 mm, která se vyrábí pouze z kvalitního středového řeziva. To zajišťuje vyšší kvalitu a lamela není náchylná ke kroucení.

Stavební systém NOVATOP se profiluje jako ucelený systém založený na bázi CLT. Křížem vrstvené masivní dřevo umožňuje jedinečné řešení, které ještě více podtrhují důmyslné prvky.

Například speciální elementy OPEN, které v sobě spojují dimenzování KVH hranolů a vícevrstvé masivní desky, umožňují otevřený stupeň prefabrikace.

Zatímco řada SOLID je určená především pro realizaci stěn a příček, řada ELEMENT respektuje potřeby pro stavbu stropů a střech. Místo masivních desek se využívají duté velkoplošné panely s žebrovou konstrukcí, které mají nízkou hmotnost, ale vysokou statickou únosnost.

Čtěte také: Výhody a nevýhody OSB roštu

Masivní křížem lepená deska STATIC je vhodná k řešení např. Chystáte se na přístavbu nebo přestavbu domu? Hledáte vhodný materiál, se kterým se bude dobře pracovat, umožní rychlou a kvalitní stavbu?

NOVATOP je tvořený z velkoformátových komponentů, které se vyrábí z křížem vrstveného masivního dřeva (technologie KLH/CLT).

Stavební systém NOVATOP byl vyvinutý s ohledem na široké možnosti uplatnění ve stavebnictví. Je vhodný pro stavbu dřevěných rodinných i bytových domů, nabízí se i jako alternativa k moderním roubenkám nebo srubům.

Ačkoli byl systém vyvinut ve Švýcarsku, vyrábí se v České republice, převážně z místních jehličnanů. Při výrobě jsou dodržována přísná pravidla a ekologické předpisy, včetně mezinárodně uznávaného certifikátu Natureplus.

Masivní dřevo, vzduchotěsnost systému, difúzní otevřenost, tvarová stálost, pevnost, vynikající požární odolnost nebo izolace hluku - to jsou standardy, které se systémem NOVATOP vstupují do vašeho domu.

Čtěte také: Patky pro dřevěné sloupy

Vlastnosti panelů NOVATOP

  • Vzduchotěsnost: Panely NOVATOP jsou plošně neprůvzdušné, a to s ohledem na technologii podélně lepených spár mezi lamelami a vyspravením suků, čímž přinášejí úspory energií.
  • Difúzní otevřenost: Panely NOVATOP zůstávají s vhodně zvolenou izolací difúzně otevřené. To znamená, že účinně redukují prostup vlhkosti, která je částečně zadržena dřevem a po snížení vlhkosti v interiéru opět uvolňována ven.
  • Fázový posun: Fázový posun (doba, za kterou se změna teploty na plášti projeví i v interiéru), je u systému NOVATOP až 7 hodin.
  • Zvuková izolace: Systém NOVATOP poskytuje v kombinaci s vybranými izolačními materiály skutečný komfort a hluk velmi dobře izoluje. Například kročejový hluk účinně redukují sypké materiály, jako je vápencová drť.

Výroba a použití KLH panelů

Velkoformátové konstrukční panely z vrstveného masivního dřeva KLH se vyrábějí z vysušených, příčně navrstvených a plošně sklížených smrkových prken o tloušťce 13, 19, 30, 40 mm. Klížení se provádí pomocí polyuretanového lepidla, které je testováno podle DIN 68141 a dalších přísných kritérií MPA Stuttgart a je podle normy DIN 1052 a EN 301 schváleno pro zhotovování nosných dřevěných stavebních dílců a zvláštních konstrukcí. Výrobu provází dva certifikáty dokládající nulové emise toxických látek včetně formaldehydu.

Velkoformátové konstrukční panely z vrstveného masivního dřeva KLH se užívají jako stěnové, stropní a střešní panely. Jsou vyráběny v maximální délce 16,5 m, maximální šířce 2,95 m v tloušťkách od 60 mm do 500 mm. Masivní panely KLH je třeba považovat za průmyslově zhotovenou stavební surovinu. Je nabízena standardně v kvalitě nepohledové, průmyslové a pohledové.

Přířez panelů na míru se provádí v podniku KLH Massivholz GmbH za použití nejmodernější CNC technologie podle přesných plánů přířezu. Přesnost dílců a profesionalita školených tesařů a stavbařů zaručují extrémně krátkou dobu výstavby, možnost brzkého obydlení, vysokou kvalitu a trvalou hodnotu stavby při současné značné individualitě.

Výstavba domu je otázkou několika málo dní, např. hrubá stavba dvoupodlažního RD o 100 m2 zastavěné plochy je cca dva dny pro stěny a stropy, včetně konstrukce krovu cca pět dní. Přiřezané panely KLH jsou nákladními auty dodávány přímo na staveniště a tam usazovány pomocí jeřábu.

Panely obvodových stěn a příček svisle na základovou desku, stropnice na obvodové stěny. Obvodové stěny se izolují zvnějšku minerální vatou nebo dřevovláknitými deskami. V závislosti na tloušťce a materiálu je běžně dosahováno hodnoty součinitele prostupu tepla U3 od 0,31 W/(m2K) do 0,16 W/(m2K). Lze použít libovolné konečné úpravy, jako omítka nebo obložení různými druhy materiálů.

Výhodou technologie velkoformátových panelů KLH je vzduchotěsnost celé plochy panelu a tedy následně celé stěny.

V posledních letech vznikla v celé Evropě řada staveb všech typů (stavby průmyslové, obytné, nízkoenergetické, mosty atd.). Také v České republice tato zajímavá technologie našla své místo a v posledních třech letech bylo postaveno šest RD domů z masivních smrkových panelů KLH. Rychlost, masivní struktura, ekologie a v neposlední řadě nízká potřeba energií těchto staveb přinášejí investorům zadostiučinění v podobě příjemného bydlení.

CLT panely: Inovativní výrobek na bázi dřeva

V oblasti vícepodlažní bytové a občanské výstavby se stále více uplatňují panely z křížem vrstveného dřeva - CLT (Cross Laminated Timber), které jsou velmi inovativním výrobkem na bázi dřeva, vytvářejícím předpoklady pro větší uplatnění dřeva ve stavebnictví. Technologii pro výrobu CLT používají i firmy v ČR. Například Stora Enso ve Ždírci nad Doubravou investovala přibližně 79 mil. eur do jedné z nejmodernějších výrobních linek na světě. Tato linka byla uvedena do provozu v roce 2022 a plánovaná roční kapacita po ukončení zahajovací fáze výroby je cca 120 000 m³ CLT panelů.

Křížem vrstvené dřevo (označované zkratkami CLT, KLH či X-lam) je výrobek, který byl poprvé použit v Německu a v Rakousku v devadesátých letech 20. století. Díky svým vlastnostem si rychle získal oblibu nejen v Evropě, ale i na jiných kontinentech.

CLT panel je tvořen vrst­vami dřeva, které jsou vzájemně spojovány (většinou kolmo na sebe). Na spojení jednotlivých vrstev k sobě se používají lepidla na bázi polyuretanu, polymeru, nebo jsou využity mechanické spojovací prostředky kolíkového typu, jako jsou např. dřevěné kolíky, hřebíky nebo vruty.

Jednotlivé vrstvy CLT panelů jsou tvořeny lamelami z deskového řeziva, nejčastěji ohoblovaného smrkového nebo borovicového, které po mechanickém nebo vizuálním zatřídění spadají do tříd pevností C14-C30 podle evropské normy EN 16351 pro výrobu CLT. Vlhkost jednotlivých lamel se pohybuje okolo 12 %.

CLT panel může být homogenní - veške­ré vrstvy jsou provedeny z lamel stejné třídy pevnosti, případně kombinovaný, ve kterém jsou pro jednotlivé vrstvy použity lamely rozdílné pevnosti. Počet vrstev se liší a závisí na typu a tloušťce panelu. Pro stěnové prvky se vy­užívají panely s menším počtem vrstev, naopak pro stropní panely se, v závislosti na potřebném rozpětí v konstrukci, aplikují panely vícevrstvé.

Tloušťky jednotlivých vrstev jsou velice různorodé. Většina velkých evropských výrobců vyrábí panely ze standardizovaných tlouštěk vrstev 20 mm, 30 mm a 40 mm. CLT panely nesou nejčastěji označení L3s, L5s, L7s. Toto označení udává počet vrstev CLT panelu. Výsledné tloušťky jednotlivých panelů se tak mohou pohybovat mezi 60 a 280 mm. Na vyžádání jsou někteří výrobci schopni vyrobit i panely L8s s tloušťkou 300 mm. Specialitou bývají panely označené např. L7s-2. Jedná se o panely, kde jsou vnější dvě vrstvy lepené ve stejném směru.

Výhody CLT panelů

  • Fyzikálně-mechanické vlastnosti
  • Tuhost a tvarová stálost

Tuhost CLT panelů, ať už lepených či mechanicky spojovaných, je dostatečná natolik, aby mohly být použity současně k přenosu svislých i vodorovných zatížení. Mechanicky spojované CLT panely však nejsou vhodné pro stropní konstrukce s ohledem na jejich velké přetvoření pod zatížením.

Vzhledem k absenci pravidel pro navrhování konstrukcí z CLT v dosud platném Eurokódu 5 (EN 1995) je jejich navrhování do jisté míry velice individuální. CLT panely se dají na běžné namáhání, jako je ohyb nebo tlak, efektivně navrhnout podle základních pravidel stavební mechaniky. Problematické je spolupůsobení vnitřních vrstev CLT panelu s jeho podélnými vrstvami, zejména tuhost vnitřních vrstev, která toto spolupůsobení zajišťuje. Problematický je též výpočet CLT panelu na účinky požáru z hlediska možné delaminace jeho jednotlivých vrstev a rovněž návrh spojů.

Nejpoužívanější pro navrhování CLT panelů je analytická Gama metoda (metoda pro navrhování mechanicky spojovaných nosníků), která je uvedena v příloze B Eurokódu 5. Metoda počítá s efektivní tuhostí CLT panelu vypočtenou základními principy stavební mechaniky a zavádí přitom součinitel účinnosti spojení jednotlivých částí průřezu panelu - γ. Součinitel zohledňuje smykovou deformaci vnitřní příčné vrstvy CLT panelu v závislosti na jejím připojení. Pokud je součinitel γ = 1, jedná se o CLT panely, kde jsou jednotlivé vrstvy spojeny dokonale, součinitel γ = 0 je pro nespojené vrstvy. Součinitel γ se tak v případě lepených CLT panelů nejčastěji pohybuje mezi hodnotami 0,85-0,99. Toto řešení poskytuje velmi přesné výsledky při výpočtu prostě podepřených CLT panelů zatížených rovnoměrným spojitým zatížením. Problémem bývají jiné „statické“ aplikace nebo jinak působící zatížení.

Další používanou metodou pro výpočet CLT panelů je metoda, která se používá pro kompozitní materiály (k-metoda). Tato metoda je používána hlavně při výpočtu únosnosti překližovaných desek (překližek), kde se kolmá vrstva nezahrnuje do výpočtu (E90 = 0). Pro výpočet CLT panelů byla tato metoda modifikována a tuhost kolmé vrstvy je uvažována jako E90 = 0,3 E0. Metoda předpokládá, že průběh napětí a přetvoření je lineární a platí Bernoulliho-Navierova hypotéza.

Další významnou metodou je metoda smykové analogie. Metoda bere v úvahu smykovou tuhost jednotlivých vrstev a jejich spojení. Je velice přesná pro všechny typy panelů, ovšem z hlediska výpočtu velice náročná. Panel je chápán jako prut a je rozdělen na dva samostatné virtuální pruty spojené nekonečně tuhými „stojinami“, zajišťujícími stejnou deformaci obou virtuálních prutů. Tuhost a napětí prvního prutu (A) se počítají pro každou vrstvu zvlášť, bez vlivu Steinerova doplňku vzhledem k lokálním neutrálním osám jednotlivých vrstev. Druhý prut (B) se počítá jako celek s vlivem Steinerových doplňků, kolem globální neutrální osy průřezu.

Tymošenkova metoda byla rozpracována prof. Schickhoferem na základě Tymošenkovy paprskové teorie, která vychází z Bernoulliho-Navierovy hypotézy rozšířené o smykovou deformaci tlustých nosníků. Tymošenkova metoda je jednou z nejpřesnějších metod pro výpočet průhybu CLT panelů kolmo k jejich rovině. Metoda zahrnuje součinitel získaný experimentální cestou na základě poměrů rozpětí a šířky CLT panelu a Youngova modulu valivého smyku.

Požární odolnost CLT panelů je aktuálně předmětem mnoha požárních zkoušek a pravidla pro výpočet se připravují pro 2. generaci části 1-2 Eurokódu 5 (EN 1995-1-2). Pro lepené CLT panely nebo CLT panely s mezerami mezi lamelami menšími než 2 mm lze zjednodušeně předpokládat, že za požáru bude probíhat jednorozměrné zuhelnatění CLT panelu a návrhovou rychlost zuhelnatění panelu tak můžeme uvažovat hodnotami β0. Pro CLT panely s mezerami mezi lamelami o velikosti větší než 2 mm je nutné tuto skutečnost zohlednit. Průběh zuhelnatění CLT panelu je závislý na jeho umístění v konstrukci a též případné povrchové ochranné vrstvě.

Nicméně lepidlo spojující jednotlivé vrstvy CLT panelu může, v závislosti na typu, vlivem rostoucí teploty snižovat své adhezní schopnosti a může tak docházet k delaminaci vrstev CLT panelu. Delaminace se týká hlavně stropních prvků, kde vlivem snížených vlastností lepidla za vysokých teplot a gravitace odpadávají jednotlivé vrstvy. Tento jev se projeví na tvaru křivek průběhu zuhelnatění. V důsledku delaminace se urychluje zuhelnatění prvku, protože se musí vždy po odpadnutí vrstvy vytvářet nová zuhelnatělá vrstva. Delaminace probíhá jinak u prvků umístěných svisle, u kterých k delaminaci nepřispívá gravitace. U stěn se nejčastěji používají modely, které s delaminací nepočítají.

Software pro navrhování CLT panelů

Jak bylo popsáno v předešlé části článku, navrhování a modelování CLT panelu je do jisté míry velice individuální. I přes absenci pravidel v rámci Eurokódu 5 existuje dnes pro výpočet CLT prvků mnoho softwarů a on-line výpočetních programů. Mezi základní programy, které se v současné době používají pro navrhování CLT panelů, můžeme zařadit např. Calculatis, CLT designer, Timbertech a případně jakýkoliv software, který počítá deskové prvky a lze do něho importovat matici tuhosti, např. RFEM.

  • Calculatis: Tento software je k dispozici on-line a používat ho může široká odborná veřejnost. Pro zadávání jednotlivých dat a hodnot není potřeba výrazných znalostí z oblasti statiky a dynamiky konstrukcí. Program je ovšem omezen jen na základní statické systémy a působící zatížení.
  • CLT designer: Software pracuje jen se základními typy statických systémů, jako je prostý nosník nebo stěna v tlaku. Mimo tyto základní výpočty a ověření však nabízí mnoho dalších doplňujících informací, jako je matice tuhosti CLT panelu nebo rozdělení smykových sil na výztužné stěny podle těžiště. Uživatel může při každém ověření nastavit, kterou ze základních metod chce CLT panel posuzovat.
  • Timbertech: Program umí sám vygenerovat zatížení sněhem, větrem a zemětřesením. Další výhodou je seznam veškerých velkých výrobců CLT panelů a jejich poskytované skladby průřezů. Kromě posouzení CLT panelů nabízí i posouzení spojů. V programu je možno zvolit základní typologické spoje podle příslušných výrobců. Výsledkem je tedy kompletní BIM/DWG soubor s průřezy a příslušnými spoji. Velikou nevýhodou Timbertechu je jeho uživatelské prostředí, které je velice složité a nepřehledné. Další problém představuje neschopnost programu poradit si se složitějšími prvky. Program rozeznává pouze nosníky a konzoly, proto je velice náročné dosáhnout správného chování konstrukce pří složitějších statických systémech. Bohužel tento software je k dispozici pouze v německy mluvících zemích (Rakousko, Německo, Švýcarsko) a v Itálii.
  • RFEM: V RFEMu bohužel nejsou importovány CLT panely s příslušnými vlastnostmi. Výhodou je možnost importu vlastností pro jakýkoliv materiál. Při výpočtu program vypočítá vnitřní síly, napětí a deformace v závislosti na vlastnostech, které byly do programu zadány. To dělá z ­RFEMu univerzálního pomocníka při výpočtu a posuzování CLT panelů. Jestliže Timbertech počítá velice zjednodušeně, RFEM počítá s vlivem všech materiálových a tuhostních parametrů. V důsledku toho jsou velmi často výsledky odlišné od jiných metod výpočtu, a to hlavně pokud se jedná o podporové reakce.

Budoucnost CLT panelů

Rostoucí zájem o dřevostavby způsobuje hlavně rychlé tempo a udržitelnost výstavby jako takové. CLT panely všechny tyto výhody splňují, a to rychlostí výstavby, individualitou, kvalitou a stavebně-fyzikálními vlastnostmi. V řadě případů dokonce i rámové konstrukce předčí.

Samotná výstavba vícepodlažních budov z CLT panelů má velkou výhodu oproti ostatním materiálům především v rychlosti výstavby. Jelikož se jedná o prefabrikované, předem připravené dílce, je celková doba výstavby extrémně krátká. O to větší důraz musí být však kladen na samotný návrh konstrukce. Vzhledem k tomu, že se veškeré úpravy v panelech provádějí předem, je důležité mít kompletní architektonické řešení se všemi prostupy a otvory.

Jedním z nejdůležitějších kroků v prvotní fázi plánování stavby je rozdělení svislých nosných prvků na primární a sekundární. Primární nosné prvky budou použity pro přenos vodorovných a svislých zatížení, a to přímo spojem stěna - stěna, případně spojem stěna - strop - stěna. V těchto primárních stěnách by neměly být otvory či jiné prostupy snižující tuhost stěny. Již v prvotní fázi plánování je proto důležitá spolupráce mezi statikem a architektem. Primární stěny by měly probíhat na celou výšku budovy. Tyto stěny by zároveň v závislosti na výšce budovy měly mít optimální délku, a to z důvodu rozkladu ohybového momentu v patě stěny. V tomto případě nastává připojení k základové konstrukcí prostřednictvím smykových desek, případně úhelníků a kotev typu „hold-down“ pro ukotvení tahových reakcí způsobených vodorovnými silami. Na obr. 10 je osmipodlažní budova Bridport House v Londýně, která je příkladem velmi elegantní vícepodlažní dřevostavby z CLT. Vznikla ve spolupráci Ioany Marinescu a firmy Stora Enso.

Aby konstrukce navozovala dojem celku a působící vodorovné síly byly svedeny do výztužných (primárních) stěn, bylo třeba zajistit deskové spolupůsobení v jednotlivých patrech konstrukce. Deskové působení je zřejmě největší výhodou CLT budov oproti ostatním systémům dřevostaveb. Samotná deska optimalizovaná jen na svislé zatížení má i ve své rovině díky ortogonálním vrstvám dostatečnou tuhost.

Vzhledem ke stále se zvyšujícímu tlaku na omezení emisí a ochranu životního prostředí je CLT materiálem budoucnosti. Poskytuje velice dobré vlastnosti v poměru únosnosti a tuhosti k dalším sledovaným vlastnostem, jako je akustika, tepelná technika či požární odolnost. Pokud správně přistoupíme k problematice CLT a vytvoříme dostatečné podmínky pro jeho správné navrhování, můžeme tento materiál používat téměř kdekoliv a za jakýchkoliv podmínek.

tags: #dřevěný #panel #klh #vlastnosti

Oblíbené příspěvky: