Princip zdění cihel v oblouku a klenbách

Zděná klenba je jedním z nejstarších konstrukčních prvků a vyskytuje se v mnoha podobách doslova po celé Zemi. Cihlový oblouk je dokonalým příkladem toho, že forma následuje funkci. Již Číňané, Egypťané a další využívali oblouk před křesťanskou érou. Ve druhé polovině 19. století byl v ruinách Babylonie objeven oblouk, archeologové odhadují, že byl postaven kolem roku 1400 př. n. l. z dobře vypálených cihel doutníkového tvaru a vyzděn z hlíny.

Princip funkce oblouku

Oblouk je způsob konstrukce, při kterém zdivo překlenuje otvor přenášením svislých zatížení do stran, na sousední nosníky, a tím i na opěry. Cihlový oblouk je efektivní v přenášení svislých zatížení příčně podél oblouku na opěry na obou koncích. Tento přenos svislých sil vyvolává vodorovné i svislé tlaky v místech, kde se síly přenášejí. Zakřivení oblouku a zadržení oblouku opěrami způsobuje kombinaci těchto sil ohybového napětí a osového tlaku. Hloubku, stoupání a konfiguraci oblouku lze upravit tak, aby se napětí udržovala převážně tlaková.

Historicky se oblouky stavěly z nevyztuženého zdiva, a většina oblouků z cihelného zdiva je proto i nadále z nevyztuženého zdiva. Oblouky s velmi dlouhým rozpětím a oblouky s malým stoupáním mohou vyžadovat ocelovou výztuž, aby odolávaly napětí v tahu. Propracované a složité oblouky se někdy vyrábějí prefabrikovaně, aby se předešlo složitému řešení na staveništi. Většina prefabrikovaných oblouků z cihelného zdiva je vyztužená.

Typy oblouků

Oblouky lze konfigurovat v různých hloubkách, velikostech a tvarech cihel a vzorů spárování. Oblouk se obvykle skládá z lichého počtu cihel kvůli estetickému vzhledu. Obloukové pasy jsou obvykle kladeny v radiální orientaci a nejčastěji dotváří okolní zdivo. Oblouk však může být tvořen i cihlami, které jsou tenčí nebo širší než okolní zdivo a pro zpestření mohou mít jinou barvu.

Existuje mnoho různých typů oblouků, které se liší tvarem a konstrukčním řešením:

Čtěte také: specifika bílé barvy na beton

• Slepý oblouk - oblouk, jehož otvor je vyplněn zdivem.
• Býčí oko (kruhový oblouk) - oblouk, jehož intrados (vnitřní a spodní linie nebo křivka oblouku) tvoří plný kruh.
• Eliptický oblouk - se dvěma středy a plynule se měnícími poloměry.
• Pevný oblouk - jehož šikmý hřbet má pevnou polohu a sklon. Zděné oblouky jsou pevné oblouky z povahy své konstrukce.
• Šikmý oblouk - tvořený kuželovými stěnami a tenkými maltovými spárami.
• Gotický oblouk (kapkovitý, rovnostranný nebo lancetový) - s poměrně velkým poměrem stoupání k rozpětí, jehož strany tvoří kružnicové oblouky, jejichž středy jsou na úrovni linie pružin.
• Podkovovitý oblouk (arabský nebo maurský oblouk) - oblouk, jehož intrados je větší než půlkruh a menší než plný kruh.
• Jack (plochý oblouk) - s nulovým nebo malým stoupáním.
• Víceúhelníkový oblouk - jehož křivka se skládá z několika oblouků kružnic, které se obvykle dotýkají v místě svého vrcholu - v průsečících.
• Odlehčovací oblouk (bezpečnostní oblouk) - postavený nad nadpražím, valeným obloukem nebo menším obloukem, který odvádí zatížení a odlehčuje tak spodní oblouk nebo nadpraží od nadměrného zatížení.
• Segmentový oblouk - jehož intrados je kruhový, ale menší než půlkruh.
• Půlkruhový oblouk - oblouk, jehož intrados je půlkruhový.
• Šikmý plochý oblouk - konstruovaný s klenákem, jehož strany jsou skloněny pod stejným úhlem jako klenák. Vyznačuje se šikmým hřbetem a stejnou šířkou cihel a maltových spár.
• Trojúhelníkový oblouk - tvořený dvěma rovnými, šikmými stranami.
• Tudorovský hrotitý oblouk - se čtyřmi středy a středním poměrem stoupání a rozpětí, jehož všechny čtyři středy jsou pod úrovní oblouku a na vnějších stranách.
• Benátský oblouk - tvořený kombinací valené klenby na koncích a půlkruhového oblouku uprostřed.

Základní názvosloví kleneb

• Koruna: vrchol vnějšího oblouku.
• Hloubka: rozměr oblouku v místě šikmého hřbetu, který je kolmý na osu oblouku.
• Intrados: křivka, která ohraničuje spodní okraj oblouku.
• Klínový kámen (voussoir): vnitřní stěna umístěná na koruně oblouku, též nazývaný zavěrák.
• Rozpětí: vodorovný světlý rozměr mezi opěrami.
• Patka klenby: místo, kde klenba navazuje na nosnou konstrukci.

Konstrukční řešení kleneb

Klenby jsou konstruovány jako zdivo z cihelných prvků (tzv. styčných). Vrchol klenby - závěrek - je uzavřen vrcholovým klenákem. Nosnou konstrukci navazuje klenba patkami. Ty mohou být polozapuštěné nebo vyložené. Uložení klenby na nosných zdech musí být dostatečné, minimálně 450 mm široké. V případě oslabení zdi otvorem musí zůstat rozměr minimálně 300 mm. Nad patkou musí být pás vysoký alespoň 1/4 cihly.

Cihelné zděné oblouky se staví ze dvou různých typů dílců: kuželové (klínovité) cihly nebo neděrované, obdélníkové cihly. Kuželové cihly jsou zúženy tak, aby se dosáhlo maltových spár o stejné tloušťce podél oblouku. Při použití obdélníkových cihel jsou maltové spáry zúženy tak, aby se dosáhlo požadovaného tvaru. Někdy se používá jejich kombinace, například šikmý oblouk je s kuželovým základním kamenem a obdélníkovou cihlou. Typ oblouku, jeho rozměry a požadovaný vzhled určují výběr cihel. Některé typy oblouků vyžadují více unikátních tvarů a rozměrů cihel, pokud je jednotná maltová spára, například cihly v tradičním zvedacím nebo eliptickém oblouku mají různé rozměry a velikost tvarů od opěry až po základní kámen. Tyto cihly by měly být speciálně objednány u cihlářů.

Při výběru obloukových cihel je třeba vzít v úvahu rozpětí oblouku. U krátkých obloukových rozpětí je vhodné použít kuželové tvarovky, aby se zabránilo příliš širokým maltovým spárám v extrados. Tloušťka maltových spár mezi cihlami oblouku by měla být maximálně 19 mm a minimálně 3 mm. Při použití maltových spár tenčích než 6 mm je třeba zvážit použití velmi kvalitních spár nebo kalibrovaných cihel, které splňují rozměrovou toleranci.

Hloubka oblouku závisí na velikosti a orientaci cihel použitých k vytvoření oblouku. Obvykle je hloubka oblouku násobkem šířky cihly. U konstrukčních oblouků se minimální hloubka oblouku určuje z konstrukčních požadavků. Pokud je oblouk podepřen nadpražím, lze použít libovolnou hloubku oblouku. Hloubka oblouku by měla být rovněž podrobně stanovena na základě měřítka oblouku ve vztahu k měřítku budovy a okolního zdiva. Pro zajištění správné vizuální rovnováhy a měřítka by se hloubka oblouku měla zvětšovat s hloubkou a s rostoucím rozpětím oblouku.

U segmentových a půlkruhových oblouků platí, že hloubka oblouku by měla být rovna nebo větší než 25 mm na každých 300 mm rozpětí klenby nebo 100 mm (podle toho, která hodnota je větší). Hloubka valených oblouků závisí i na hloubce okolního cihlového zdiva. Obvykle se hloubka klenby rovná výšce 3, 4 nebo 5 vrstev okolního zdiva v závislosti na výšce zdiva.

Čtěte také: Sádrová omítka na cihle: řešení problémů s přilnavostí

Klínový kámen (zavěrák)

Klínový kámen může být z jedné cihly, více cihel, kamene, betonových prefabrikátů nebo terakoty. Je důležité se vyhnout použití cihly, která je mnohem vyšší než přilehlé sloupky. Pravidlem je, že stěžejní - centrální - kámen by neměl přesahovat sousední cihly oblouku o více než jednu třetinu hloubky oblouku. Použití velkého hlavního kamene má svůj základ jak v účelu, tak ve vizuálním efektu. U většiny typů oblouků je pravděpodobné, že první trhlina při poruše oblouku vznikne v místě maltové spáry, která je nejblíže středu rozpětí oblouku. V tomto místě se první maltová spára posune dále od středního rozpětí a zvýší se tak odolnost proti poškození a praskání. Pokud je klíčový kámen tvořen více než jednou zdicí jednotkou, vyhněte se umístění menší jednotky ve spodní části, jinak je větší pravděpodobnost, že se při zatížení oblouku dojde k sesuvu.

Konstrukční varianty kleneb

Z valené klenby vycházejí ostatní druhy kleneb. Dnes se nejčastěji vyskytuje klenba valená, která se opírá o dvě protilehlé zdi (má patky jen na dvou stranách). Jinou variantou je valená klenba, kterou tvoří plochý segmentový oblouk. Klenby se segmentovým obloukem, nejčastěji s obloukem 60°, se obvykle kladou kolmo na podporné zdi. Stropy HURDIS mají světlou výšku 1/9 až 1/8 rozponu a tloušťku 150 mm. U plochých kleneb je světlá výška i jen 1/12 rozponu. Prsa kleneb se v závěrku pohybovala kolem 150 mm, v patce pak 300 mm.

Klášterní klenby mají rovné patky a zakládají se vždy na skruže. Ložné spáry jsou souběžné s patkami, styčné jsou kolmé na ně. Vznikají vyklenováním klenby valené a klášterní. Vodorovnou rovinou získáme klenutí zrcadlové. Klasické zrcadlo se vytváří klenbou přímočarou. U této klenby musí být obsažen oblouk 60°, což předpokládá větší tloušťku klenby.

Česká placka, proslulá daleko za našimi hranicemi (böhmische Gewölbe, böhmische Kappe), vznikla z potřeby zaklenout obdélníkový prostor s podporami pouze ve svislých obvodových stěnách. Její statická tuhost je dána zaklenutím prostoru z rohů místnosti. Jedná se o velmi ploché placky, ztužované rubovými žebry, navíc neoslabené žádnými otvory. Variantou české klenby je pruská placka, která vznikla z důvodů možnosti opakovaného užití bednění.

Klenby z keramických tvárnic (Hönlovy klenby) jsou zdokonaleny vazbou jejich profilovaných stěn. Nosníky se ukládají ve vzdálenostech 1500 až 2500 mm. Používané cihelné tvárnice vytvářely tloušťku klenby 100 mm a prováděly se na posuvných ramenátech. Závěrek převyšoval patku podle zatížení o 40 až 50 mm.

Čtěte také: Spárovací hmota na obklady, dlažbu a sklo: CERESIT® CE 40 AQUASTATIC

Příklady konstrukčních rozměrů kleneb

Následující tabulka uvádí doporučené rozměry pro různé typy kleneb, vycházející z historických zkušeností a statických principů:

Provádění oblouků a kleneb

Správné provedení cihlové zděné klenby závisí na správných metodách výstavby a pozornosti věnované provedení. Rozvržení oblouku před stavbou pomůže zabránit špatnému rozmístění stěn, které má za následek silnější maltové spáry a nesymetrické oblouky.

Postup zdění

1. Příprava bednění (centrování, skruže, ramenát): Základním prostředkem k úspěšnému vyzdění oblouku je dřevěná šablona. Jednoduchou konstrukci šablony, která bude oblouk při zdění podepírat, zhotovíme z prken či OSB desky a přesný oblouk vyřežeme nejlépe pomocí přímočaré pily. V případě zdění stropní klenby by měla mít šablona délku alespoň jeden metr a stát na podstavci s ližinami, po kterých se bude v průběhu zdění posouvat. Konstrukce ramenátu musí být velmi stabilní a vodorovná.
2. Zdění patky: Oblouk i klenba se začíná zdít vždy odspodu. Maltu naneseme na podklad a pak do ní položíme cihlu tak, aby celou plochou dosedala na šablonu. Jednotlivé cihly nesmějí být položeny nakřivo či v jiném směru.
3. Symetrické zdění: Zdění jednotlivých řad se musí provádět současně na obou stranách šablony. Tím zajistíme rovnoměrné zatížení šablony.
4. Vrcholový klenák (zavěrák): Vrchol klenby se ukončuje vrcholovým klenákem, nikdy ne spárou, jinak by klenba praskala a mohla by se zřítit. Vložením vrcholového klenáku se klenba uzavírá a stává se samonosnou.
5. Zpevnění a odstranění podpěr: Pevnou se stává uzavřením násypem (až po strop), který klenbu rovnoměrně zatíží. Teprve pak lze odstranit šablonu a konstrukce klenby je završena. Centrování by mělo zůstat na místě nejméně sedm dní po zhotovení oblouku.

Maltování a spárování

Všechny maltové spáry by měly být zcela vyplněny, zejména u konstrukčního prvku, jako je oblouk. Pokud byly použité duté cihly, je velmi důležité, aby všechny lícové skořepiny a koncové pásy byly zcela vyplněny maltou. Oblouky se někdy staví z cihel položených ve vojenské orientaci (v řadách), což může být obtížné při pokládání cihel a zároveň dosažení zcela vyplněné maltové spáry. To platí zejména pro oblouk s kuželovými maltovými spárami.

Pro spárování použijeme nejlépe speciální spárovací maltu, kterou připravíme do polosuché konzistence. Speciální malta zaručí správnou dobu tuhnutí, nízkou nasákavost a snadnou práci. Zdivo je třeba před spárováním očistit, aby se do spárovací malty nedostávaly kamínky a hrudky ze zdicí malty. Spáry ve zdivu navlhčíme (nejlépe „mlžením“ pomocí rozprašovače) a spárovačkou do spár vtlačujeme maltu. Spárovat by se mělo buď tak, aby spára s hranou cihly lícovala, nebo aby byla spára zapuštěna max. 2-5 mm za lícovou hranu cihly.

Ochrana proti pronikání vody

Odolnost proti pronikání vody je hlavním problémem při většině aplikací stavebního oblouku. V minulosti byla hmota víceplášťové cihelné klenby dostatečně odolná proti pronikání vody. Dnes se používají tenčí stěny, aby se minimalizovala spotřeba materiálu z důvodu hospodárnosti a efektivity. Zabránit vnikání vody do oblouku ve vnější stěně budovy je stejně důležité jako u jakéhokoli jiného stavebního otvoru. Tuto odolnost lze zajistit použitím systému bariérových nebo drenážních stěn. Drenážní stěna tvořená dutinovou konstrukcí je dnes nejběžnějším systémem.

Instalace oplechování a odtokových otvorů kolem oblouku může být dost obtížná. Proto odborníci doporučují zvedací plošiny nebo alespoň lešení. Lemování by mělo být instalováno pod obloukem a nad oknem. Lemování by mělo přesahovat minimálně 10 cm za otvor ve stěně, a to na obou stranách a mělo by být otočeno nahoru, aby tvořilo okapnici. Toto oplechování se často označuje jako oplechování vaničky. Instalace oplechování i jiných typů oblouků, jako jsou kupříkladu segmentové a půlkruhové oblouky, je rovněž značně složitá. Většinu oplechovávacích materiálů je obtížné ohnout kolem oblouku s těsným zakřivením. Pokud je rozpětí oblouku menší než asi 0,9 m, lze jednu část oplechování zásobníku umístit do první vodorovné maltové spáry nad obloukem. Při rozpětí oblouku větším 0,9 m lze oplechování ohnout podél stěny oblouku s překrývajícími se úseky. Alternativně lze použít kombinaci stupňovitého a vaničkového oplechování. Oplechování působí jako přerušení vazby. Pokud je oplechování instalováno nad obloukem, zatížení oblouku se pravděpodobně zvýší a statická odolnost oblouku se sníží.

Stropní konstrukce z cihelných tvarovek

Keramické montované stropy jsou velmi výhodné pro svou dobrou tepelně izolační schopnost, snadnou montáž, příznivou hmotnost konstrukce a úsporu oceli a betonu. Nekondenzuje u nich vlhkost jako u železobetonu a mají vysokou požární odolnost (třída A1 nehořlavé). Jednotný keramický podhled tvoří ideální podklad pod omítku.

Montované stropní konstrukce z keramických tvárnic Miako patří k nejrozšířenějším. Jejich vlastnosti se získají po zmonolitnění betonem. Tvárnice Miako se ukládají na nosníky Miako, které se osazují na nosné zdivo opatřené bitumenovým papírem. Tyto nosníky, zejména keramické prefabrikované nosníky, mohou být i předpjaté. Ztužující věnce a stropní konstrukce se betonují současně, přičemž je nutné dodržet minimální krytí výztuže alespoň 15 mm.

Normativní předpisy pro zděné konstrukce

Pro navrhování a provádění zděných konstrukcí je v České republice platná řada normativních předpisů. Mezi základní patří:

• ČSN EN 1996-1-1 Eurokód 6 - Navrhování zděných konstrukcí: Obecná pravidla pro vyztužené a nevyztužené zděné konstrukce.
• ČSN EN 1996-1-2 Eurokód 6 - Navrhování konstrukcí na účinky požáru: Stanovuje pravidla pro navrhování zděných konstrukcí v situaci zatížení účinky požáru.
• ČSN EN 1996-2 Eurokód 6 - Navrhování, výběr materiálů a provádění zdiva: Podrobněji se zabývá prováděním zděných konstrukcí, výběrem materiálů a ochranou zdiva proti vlhkosti.
• ČSN EN 1996-3 Eurokód 6 - Zjednodušené metody výpočtu nevyztužených zděných konstrukcí.

Tyto Eurokódy platí souběžně s českými národními normami, které doplňují a specifikují aplikační pravidla pro české prostředí.

Kromě Eurokódů platily a částečně stále platí následující normy, které stanovují požadavky na materiály a provádění:

• ČSN 73 0031 - Spolehlivost stavebních konstrukcí a základových půd.
• ČSN 73 1101 - Navrhování zděných konstrukcí (nahrazena Eurokódem 6).
• ČSN 73 1102 - Navrhování vodorovných konstrukcí z cihelných tvarovek (neplatí pro dynamicky namáhané konstrukce).
• ČSN 73 1105 - Navrhování a provádění hurdiskových stropů.
• ČSN 73 2310 - Provádění zděných konstrukcí (nahrazena ČSN EN 1996-2).

Normy pro výrobky

Pro cihelné výrobky jsou důležité následující normy:

• ČSN 72 2600 - Cihlářské výrobky. Společná ustanovení.
• ČSN 72 2640 - Pálené cihlářské prvky pro stropní konstrukce.
• ČSN 72 2642 - Cihelné výrobky pro vodorovné konstrukce - Hurdisky.

Tyto normy klasifikují cihlářské výrobky podle použití (pro svislé, vodorovné konstrukce, krytinu, zvláštní účely) a stanovují požadavky na jejich vlastnosti.

tags: #jak #drzi #cihly #v #oblouku #princip

Oblíbené příspěvky:

• Renovace starého nábytku
• komplexní průvodce nátěry dřeva
• Komplexní průvodce pokládkou plovoucí podlahy
• Zjistěte vše o PVC kuželech
• Tipy pro izolaci střešních konstrukcí