Spojovací materiály

Varianty a možnosti spojovacích prostředků pohledových dřevěných konstrukcí

Navrhování dřevěných konstrukcí může být velmi kreativní činností, která dokáže vytvořit fascinující díla. Spojení krásy dřeva, architektonického umění spolu s respektováním konstrukčních zásad a statických požadavků vyžaduje profesionální přístupy ve všech těchto dotčených oblastech návrhu a realizace. Aby tato díla nezůstala namísto realizace pouze předmětem vášnivých diskuzí v anarchistických kroužcích projektových idealistů, vznikají stále nové a sofistikovanější spojovací prostředky, které umožňují vzniknout konstrukcím, o kterých jsme v minulosti mohli pouze snít.

06-SPOJE-00-UVOD Klasické tesařské spoje, které se pomalu uchylovaly z praxe do řemeslných muzeí se dnes znovu objevují a získávají si stále větší popularitu.
Tento comeback přišel nejen díky hojnému pokrytí naší vlasti automatickými dřevoobráběcími centry, ale také díky vzniku a rozšíření inovativních ručních obráběcích zařízení.
Těmito prostředky byla odbourána překážka časové náročnosti výroby klasických tesařských spojů a navázání tak na historické základy tesařství.

Klasické spoje dřevo-dřevo přesto poskytují pouze omezené možnosti.
To je způsobené zejména tím, že pro vytvoření většiny tesařských spojů je potřeba jeden nebo oba spojované prvky oslabit.
To při nenáročných konstrukcích není překážkou a lze je velmi efektivně využívat, nicméně při extrémních zatíženích jsou prakticky nevyužitelné. Pro moderní dřevěné konstrukce s velkými rozpětími bylo potřeba vyvinout takové spojení, které umožní přenášení obrovských sil a přitom zachová anebo dokonce umocní vizuální efekt dřevěné prostorové konstrukce.

Nové druhy spojení navíc dokáží vytvořit konstrukční uzel, ve kterém lze spojit více prvků současně.

Zásadním průlomem do nových možností bylo využití skrytého kovového prvku, který umožnil splnění těchto náročných požadavků.
Jedním z prvních systémových řešení byl např. systém Greimbau patentovaných již v roce 1959.

Ten spočívá v aplikaci většího množství tenkých plechů vložených do vytvořených zářezů a probíjených hřebíky. Jinou variantou využívající naopak silné plechy s předvrtanými otvory pro kolíky se stal v roce 1987 rovněž patentovaný systém spojení s názvem Blumer-System-Binder (BSB).

PRINCIP VLOŽENÝCH KOVOVÝCH PLÁTŮ FIXOVANÝCH KOLÍKY
(např. BSB)

Do dřevěných prvků jsou vytvořeny výřezy pro ocelové plechy. Po té jsou v rovině kolmé k výřezu vyvrtány otvory pro kolíky podle přesně (ocelovým plechem) stanoveného rastru. Ideální průměr otvoru je o 1 mm menší než je průměr kolíků. Ocelové plechy o tloušťce 5-10mm (již z výroby opatřené otvory pro kolíky) jsou vkládány do výřezů v nosnících a zajištěny kolíky o průměru 6-12mm. Tento druh spojení je velmi vhodný pro styk více prvků v jednom konstrukčním uzlu. Spoj je náročný na přesnost opracování, jež může být dokonale vytvořena pouze prefabrikací na speciálním zařízením.

PRINCIP VLOŽENÝCH PLECHŮ PROBÍJENÝCH HŘEBÍKY
(např. Greimbau)

Tenké plechy (cca o tloušťkách 1 až 1,75 mm) jsou při tvorbě tohoto spojení vkládány do vytvořených výřezů. Podle statickým výpočtem určeného rastru jsou pak probíjeny z obou stran hřebíky o průměru cca 3mm. Tento druh spoje je rovněž použitelný pro styk většího množství prvků v jednom místě. Zatímco v případě silných kovových plátů vytvořit spojení již s jedním plátem, v případě tenkých plechů se zpravidla využívají minimálně 2 nebo 3 vrstvy plechů

Postupem času na těchto principech vznikla řada typů spojení, přičemž jejich vývoj byl a stále je ovlivňován vznikem nových materiálů, pracovních nástrojů a strojních zařízení. Některé spojovací technologie můžeme realizovat bez jakékoliv předpřípravy přímo na staveništi s využitím víceméně standardního vybavení. Jiné systémy, mohou být připravovány pouze ve výrobních provozech a na staveništích se již jen montují. Následující průřez nám představí některé z aktuálních možností konstrukčních spojení.

TŘMENTY - BOTKY

06-SPOJE-01-TRMEN-DIRY Dnes se můžeme setkat s mnoha označeními jako trámová botka (přejato z němčiny - Balkenschuhe), třmeny (podle podobnosti s jezdeckými pomůckami) nebo patky apod. Kovové třmeny se ve stavebnictví využívají běžně. Zatímco jejich únosnost je na velice dobré úrovni, vizuálně nepůsobí nijak esteticky. Právě z tohoto důvodu vznikla řada variant kovových spojovacích prvků, které kromě únosnosti respektují i vizuální požadavky na konstrukční spoje. Třmeny je možné připojit k betonovým, ocelovým a dalším konstrukcím. Jejich výběr pak závisí na řadě faktorů, mezi které patří zejména jejich únosnost, vzhled, náročnost výroby a v neposlední řadě samozřejmě cena.

Vložený třmen s předvrtanými otvory >>>

VLOŽENÉ TŘMENY

Vizuálně tento prvek nemá se třmenem již nic společného, přesto lze tento prvek výstižně označit právě tímto názvem. Dřevěný připojovaný prvek je nejdříve plně opracován a po té pouze sestaven bez potřeby jakéhokoliv dalšího řezání, frézování nebo vrtání.

Ramena třmenů jsou již opatřena otvory pro kolíky, takže v nosnících musí být vyvrtány otvory přesně podle předlohy. To lze realizovat buď automatickým obráběcím centrem nebo s pomocí šablony. Pokud neusilujeme o vytvoření zdola krytého spoje, můžeme usadit připojovaný nosník shora a využít k tomu výbornou pomůcku.

Tou je nejvyšší otvor pro kolík, který je otevřený z důvodu snadné montáže nosníku. Do nejvyššího z otvorů v připojovaném nosníku zarazíme kolík ještě před sesazením spoje a tento kolík nám nosník sám navede do správné pozice. Kolík již zároveň drží nosník ve finální poloze a není potřeba jej v této pozici nijak zajišťovat. Pokud vyžadujeme zdola plně uzavřený a těsný styk pohledových prvků, musíme se vodícího kolíku vzdát a nosník na třmen nasunout zdola (drážka pro třmen není proříznutá přes celý nosník). Podle požadavků únosnosti mohou být využity třmeny s víc rameny.

06-SPOJE-02-TRMEN-BEZDIRY

Alternativou k předchozímu typu spojení je třmen bez předvrtaných otvorů. Vyrábí se nejen z oceli, ale také speciálních hliníkových slitin, takže je odolný proti korozi a zároveň je snáze opracovatelný.

<<< Vložený třmen bez předvrtaných otvorů

Třmeny v této formě mohou být distribuovány jako profily o délkách několika metrů, přičemž je můžeme sami krátit podle konkrétních požadavků. Příprava připojovaného nosníku je stejná jako v předchozím případě, pouze s výjimkou předvrtání otvorů. Připravený nosník se navede do určené pozice a pevně zafixuje. Zatímco dříve spočívala jediná možnost vytvoření takového spoje v tom, že jsme otvory pro kolíky nebo svorníky nejprve předvrtali (přes dřevo i kov) a po té do vzniklých otvorů kolíky nebo svorníky natloukli, dnes existuje ještě jedna možnost. Tou je speciální kolík vyzbrojený samořeznou špičkou, která dokáže proniknout až 10mm ocelovým plechem. V jedné operaci tak jsme schopni vytvořit pevné spojení a současně nejsme odkázáni na 100% preciznost při předvrtávání otvorů v přesně daných rastrech.

06-SPOJE-04-ZAMKY-KOLIK-DLAB

06-SPOJE-05-ZAMKY-JEDNO KOVOVÉ RYBINY - ROZEBÍRATELNÉ ZÁMKY

Pokud je naší hlavní prioritou "neviditelný" spoj, můžeme využít páru kovových prvků, jejichž princip spočívá v jejich vzájemném samosvorném zaklesnutí. Alternativ tohoto spojení je k dispozici mnoho, přičemž některé mohou zahrnovat i rektifikační funkce. Pozice obou protikusů musí být zakreslena a provedena velmi přesně, pomocí speciálních šablon. Do jednoho nebo obou spojovaných prvků je vyfrézována drážka s hloubkou stejnou jako je tloušťka obou spojených kovových prvků. Kovové destičky jsou do dřevěných prvků přichyceny pomocí vrutů. Velkou výhodou (v některých případech to lze považovat i za nevýhodu) je rozebíratelnost vzniklého spoje. Sestavení hotové konstrukce využívající tento typ spojení je skutečně velmi snadnou záležitostí. Některé varianty spojení nejsou anebo nemusí vytvářet spojení kryté ze všech stran.

06-SPOJE-03-ZAMKY-CEP-DLAB

VRUTY

06-SPOJE-07-VRUTY

06-SPOJE-06-VRUTY

Typy spojení, kde prioritou je rychlost vytvoření a od spoje nejsou vyžadovány extrémní přenosy sil můžeme vytvořit pomocí velmi dlouhých vrutů. Přestože se jedná o "pouhé" vruty, doznaly tyto spojovací prostředky značných zdokonalení. Povrch vrutů může být opatřen látkou, která výrazně snižuje tření při jeho zapouštění. Špička vrutu může plnit "předvrtávací" funkci. Hlavu vrutu lze vytvořit v průměru jen o málo větším než je průměr vrutu a tak ji lze snadno zašroubovat pod povrch dřeva bez zvláštního zapuštění.

Tělo vrutu může sestávat ze dvou částí, jejichž stoupání závitu je odlišné. Díky tomu si vrut prakticky přitáhne druhý připojovaný prvek, protože stoupání závitu blíže špičky je prudší.

SPECIÁLNÍ SPOJOVACÍ PRVKY

06-SPOJE-08-JEZEK

06-SPOJE-09-TRN-JEZEK Zajímavou inovaci přináší prvek vytvářející kombinaci čepu a dlabu a současně šroubu a matice. Do čela nosníku předvrtáme otvor pro zavedení vodícího čepu kovové destičky. Tento otvor vyvrtáme o něco hlubší, abychom získali rezervu pro případný přesah šroubu. Ocelová deska obsahuje řadu otvorů, jejichž počet závisí na její velikosti. Do všech otvorů zapustíme určené vruty, přičemž předvrtané díry nám sami navedou vruty do správného úhlu. Po té co zakreslíme pozici spoje na druhý dřevěný nosník, vykroužíme prostor pro zapuštění destičky (destička tvoří vlastně čep a otvor v boku nosníku představuje dlab). Nakonec provrtáme ve středu dlabu díru skrze celý nosník a z opačné strany prostrčíme šroub, který se našroubuje do závitu ve středu desky. Dotažením jsou pak oba prvky pevně spojené a vzniklý spoj dokáže přenášet jak střihové, tak i tahové síly.

06-SPOJE-10-KOBRA

Z-PROFIL

Jednoduchý ocelový plech nebo plát ohnutý do pomyslného písmene Z (avšak v pravých úhlech) umožňuje přenesení značných smykových sil a lze jej aplikovat jako téměř skrytý pouze s viditelnými hlavami vrutů, které zajišťují spojení mezi ocelovým pásem a dřevěnými prvky. V takovém případě musí být do čela nosníku vyfrézována drážka pro zapuštění pásu a zároveň vytvořen prostor pro zapuštění spodního ramene Z. Pás musí být v tomto případě samozřejmě užší než profil připojovaného nosníku. Zjednodušené schéma znázorňuje variantu s "přiznaným" spodním ramenem.

Další spoje a související informace budou průběžně doplňovány. Každá aktualizace článku bude publikována mezi aktualitami na titulní straně nebo v menu AKTUALITY / MATERIÁLY, KONSTRUKCE.








KOVOVÉ RYBINY - ROZEBÍRATELNÉ ZÁMKY Pokud je naší hlavní prioritou "neviditelný" spoj, můžeme využít páru kovových prvků, jejichž princip spočívá v jejich vzájemném samosvorném zaklesnutí. Alternativ tohoto spojení je k dispozici mnoho, přičemž některé mohou zahrnovat i rektifikační funkce. Pozice obou protikusů musí být zakreslena a provedena velmi přesně, pomocí speciálních šablon. Do jednoho nebo obou spojovaných prvků je vyfrézována drážka s hloubkou stejnou jako je tloušťka obou spojených kovových prvků. Kovové destičky jsou do dřevěných prvků přichyceny pomocí vrutů. Velkou výhodou (v některých případech to lze považovat i za nevýhodu) je rozebíratelnost vzniklého spoje. Sestavení hotové konstrukce využívající tento typ spojení je skutečně velmi snadnou záležitostí. Některé varianty spojení nejsou anebo nemusí vytvářet spojení kryté ze všech stran.	Kovová rybina/zámek - jedna z variant	Kovová rybina/zámek - jedna z variant Kovová rybina/zámek - jedna z variant

	Tělo vrutu může sestávat ze dvou částí, jejichž stoupání závitu je odlišné. Díky tomu si vrut prakticky přitáhne druhý připojovaný prvek, protože stoupání závitu blíže špičky je prudší. Schéma prošroubování vrutů pod úhlem	Schéma prošroubování vrutů pod úhlem
SPECIÁLNÍ SPOJOVACÍ PRVKY Zajímavou inovaci přináší prvek vytvářející kombinaci čepu a dlabu a současně šroubu a matice. Do čela nosníku předvrtáme otvor pro zavedení vodícího čepu kovové destičky. Tento otvor vyvrtáme o něco hlubší, abychom získali rezervu pro případný přesah šroubu. Ocelová deska obsahuje řadu otvorů, jejichž počet závisí na její velikosti. Do všech otvorů zapustíme určené vruty, přičemž předvrtané díry nám sami navedou vruty do správného úhlu. Po té co zakreslíme pozici spoje na druhý dřevěný nosník, vykroužíme prostor pro zapuštění destičky (destička tvoří vlastně čep a otvor v boku nosníku představuje dlab). Nakonec provrtáme ve středu dlabu díru skrze celý nosník a z opačné strany prostrčíme šroub, který se našroubuje do závitu ve středu desky.	Schéma principu speciálního spojení - kovová destička fixovaná vruty (ježek) a šroub	Dotažením jsou pak oba prvky pevně spojené a vzniklý spoj dokáže přenášet jak střihové, tak i tahové síly. Detail kovové destičky s procházejícími vruty (ježek) uchycené šroubem
Z-PROFIL Jednoduchý ocelový plech nebo plát ohnutý do pomyslného písmene Z (avšak v pravých úhlech) umožňuje přenesení značných smykových sil a lze jej aplikovat jako téměř skrytý pouze s viditelnými hlavami vrutů, které zajišťují spojení mezi ocelovým pásem a dřevěnými prvky. V takovém případě musí být do čela nosníku vyfrézována drážka pro zapuštění pásu a zároveň vytvořen prostor pro zapuštění spodního ramene Z. Pás musí být v tomto případě samozřejmě užší než profil připojovaného nosníku. Zjednodušené schéma znázorňuje variantu s "přiznaným" spodním ramenem.	Schéma principu Z-profilu