SFS intec - Stabilní mobilní dům

Kolektiv studentů Technické University z německého města Darmstadt již podruhé zvítězil v solární soutěži ve městě Washington D.C. v realizaci stavby energeticky soběstačné budovy pro bydlení v roce 2015. Úkol spočíval v návrhu a montáži energeticky zcela soběstačného obytného domu pro dvojčlennou domácnost za použití novodobých materiálů a technologií, které budou možná teprve za několik let standardní. Studenti pod vedením profesora Manfredem Hegerem vyvinuli dvojpodlažní dřevěný dům surPLUShome s čistou obytnou plochou 2 x 75 m2. Základním nápadem projektu je zakotvení energetické efektivnosti a dlouhodobého užitku jako přidané hodnoty každodenního používání. Tvar kvádru sestávající ze čtyř samostatných modulů je možno střídavě montovat, demontovat i přepravovat. Při použití vhodných upevňovacích prvků tak tento dům surPLUShome snadno odolává střídavě působícímu směru zatížení.

Pro konstrukci je směrodatný způsob přepravy

Volba materiálu konstrukce domu padla na dřevo také proto, že je v porovnání s jinými stavebními materiály velmi lehké.

To je důležitá výhoda také s ohledem na transport. V projektu i při realizaci budovy byly zohledněny technické možnosti přepravy. Dům surPLUShome měl být přepraven silniční cestou a přes moře z Německa do USA na soutěžní pozemek a poté opět dovezen zpět do Evropy.

Projekt proto uvažoval demontovatelnou budovu, jejíž jednotlivé části nepřekračovaly dovolené rozměry pro silniční a námořní přepravu.
Tvar kvádru o rozměrech 6,5 x 11,4 x 5,25 m byl navržen a postaven jako demontovatelná budova. Rozdělení na čtyři jednotlivé segmenty probíhalo jednak vertikálně po podélné ose, jednak horizontálně na dvě třetiny původní výšky, tady asi na výšku 3,30 m.
Pro přepravu musely být jednotlivé moduly budovy označeny, správně fixovány a příslušně vyztuženy.        To zabezpečovaly při montáži každého modulu ocelové výztuhy, které byly připevněny na ocelové části integrované do dřevěné konstrukce. Kromě toho je v obou spodních modulech ocelové lano, které probíhá přes dlouhou stranu a přejímá tahové síly, které působí při nadzdvižení.

Směrodatné jsou dva zatěžovací případy

Nejprve bylo třeba řešit otázku, jak mohou být převzaty síly působící před a během přepravy ve stěnových, stropních a podlahových prvcích. Konstrukční prvky bylo třeba posoudit pro dva rozdílné zatěžovací případy. To znamenalo, že hlavní a vedlejší nosníky podlahových, stropních a střešních prvků, popř. sloupky a rozpěry stěn bylo třeba vzájemně spojit tak, aby přenášely jak tahové, tak i tlakové síly. Síly působící v konstrukci mění svůj směr, popř. se dynamicky mění, když se změní zatěžovací případ „klidový stav“ z polohy na zemi. Poté, co segment vyzdvihne jeřáb, máme tu zatěžovací případ „montážní stav“. Přitom se tlakové síly mění na tahové síly nebo působí střídavé stavy z důvodu působení dynamických namáhání, když modul visí v závěsných bodech na jeřábu, různě se naklání a přemisťuje se k místu montáže.

Řešení: diagonálně zavrtávané vruty

Zde bylo také diskutováno správné řešení pro tažené/tlačené spoje. Jako náhradu za běžný přípoj hlavní/vedlejší nosník ocelovými patkami nosníku, který je vhodný pouze pro zatěžovací případ „klidový stav“, navrhl Achim Dangel společně s vedoucím KomZet panem Gerhardem Lutzem přípoj diagonálně zavrtávanými vruty s dvojitým závitem systému WT od firmy SFS intec.

Tyto křížově montované upevňovací prvky poskytují to správné řešení problému střídavě působících zátěžových sil. Vruty působí jako příhradové diagonály, takže každý může převzít tahové i tlakové síly. To přesvědčilo i hlavního projektanta nosné konstrukce projektu, který s návrhem vrutů s dvojitým závitem souhlasil.

Samotná montáž vrutů se kromě toho ukázala jako velmi jednoduchá: s pomocnou šablonou pro úhel 45°, trojúhelníkovým klínem se zářezy, který si studenti zhotovili sami, bylo velmi snadné zavrtat do vedlejších a hlavních nosníků samovrtné vruty ve správném sklonu a v předepsané vzdálenosti od okraje. Takovým způsobem mohly být vzájemně připojeny s prostorovou tuhostí všechny podélné a příčné nosníky popř. sloupky a rozpěry – což bylo důležité také s ohledem na rámové rohy konstrukčního prvku. Opláštění z OSB desek sice rovněž přispívá k vyztužení a stabilitě budovy, přesto pouze v kombinaci se spoji přenášejícími tah nebo tlak je možné realizovat střídavá zatížení při montáži a přepravě bez poruch a s jistotou přesného statického výpočtu.

Malé vzdálenosti od okraje při vysoké únosnosti

Zvolené vruty s dvojitým závitem WT-T-8,2 × L poskytují vedle vysoké únosnosti také optimální vzdálenosti od okrajů a mezi vruty. To rovněž umožnilo jejich použití, protože rozměry průřezu nosníků byly již stanoveny, když volba upevňovacích prvků byla ještě otevřena. Potřebný počet vrutů pro působící síly bylo možné na základě výše uvedených malých vzdáleností na daných šířkách nosníků rozmístit bez problémů.

Jednoduché sestavení modulů

Podlahová konstrukce domu surPLUShome sestává převážně z podélných nosníků z konstrukčního rostlého dřeva a lepeného lamelového dřeva (b/h = 12/24 popř. 14/20 cm) a z mezilehlých příčných nosníků (b/h = 8/20 cm), které jsou smontovány v rozteči 83,3 cm. Přepravní výztuhy z ocelových nosníků byly integrovány do konstrukce.
Připojení obou spodních modulů probíhá uprostřed budovy mezi dvěma podélnými nosníky. Spojuje je speciální spojovací prvek z tvrdého dřeva, podobný polovičnímu rybinovému spoji.
Ke správnému osazení horních modulů na dolní pomáhají kónicky tvarované kolíky z dubového dřeva na spodní straně stěnových prahů.

Montují se jako zástrčkové spoje do otvorů ve stěnovém rámu dolních modulů a centrují tak stěny nad sebou.
Zajištění spojení všech modulů se provádí pomocí ocelových skob tvaru U ve stycích. Hlavní sloupy se nad styky modulů zesilují ocelovými prvky, aby se předešlo jejich vybočení. Ve směru rozdělení budovy je rozpětí střechy bez podpor v délce 11 m.

Stabilní nosný rošt bez pracného předvrtávání

Všechny stropní elementy, sestávající z nášlapné vrstvy z dřevěných fošen a základního laťování, byly vyrobeny „vzhůru nohama“. Přitom fošny jsou při prefabrikaci horní stranou směrem dolů, na ně uložené laťování je pak přišroubováno k fošnám. Když se celek otočí, získají se stropní elementy s nášlapnou vrstvou, jejíž připojení není shora viditelné.

K tomu účelu byly použity samovrtné vruty s dvojitým závitem. Při zašroubování vruty pevně přitahují dřevěné fošny na laťování závitem zavrtaným do dřeva. Tím vzniká stabilní nosný rošt se zajištěnou polohou fošen. Současně to napomáhá zamezení nerovných (hrbolatých) míst v případě, že některé fošny nejsou zcela v rovině. Pomocí vrutů jsou přitaženy a srovnány do horizontály. Přitažení spojovaných konstrukcí je řešeno rozdílným stoupáním jednotlivých závitů na vrutu WT.
K tomu přistoupila podstatně menší pracnost v porovnání s běžnými vruty, protože při použití samovrtných vrutů WT nebylo nutno latě předvrtávat. Předvrtáním by se kromě toho vyloučilo zavrtání závitu vrutu do nosných latí, což by výrazně snížilo stabilitu nášlapné konstrukce terasy.
Stropní elementy byly v oblasti spár

mezi dřevěnými fošnami přišroubovány přes podkladní laťování k nosníkům zakotveným do ocelového roštu.
Nášlapná vrstva připevněná zdola poskytovala ovšem také estetické výhody: shora nejsou vidět hlavy vrutů. Upevňovací prvky jsou současně chráněny před přímým působením povětrnosti. Nášlapná vrstva je z nosných profilů Robinie, které jsou vhodné pro venkovní použití.

Po vícenásobné montáži a demontáži opět v Darmstadtu

Mezitím byl dům surPLUShome již vícekrát bez problémů smontován a opět demontován. Naposledy byl postaven při příležitosti výstavy RUHR 2010 ,a to do 4. června na hradním náměstí v Essenu. Potom se dům opět vrátil do místa svého vzniku, tedy do Darmstadtu.

---

Kontakt:
SFS intec s.r.o, Vesecko 500, CZ-511 01 Turnov
Tel. 481 354 400,
Tato emailová adresa je chráněna před spamboty, abyste ji viděli, povolte JavaScript
www.sfsintec.biz/cz