Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy
Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována ani šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

Ing. arch. Marek Pavlas, Ph.D.

Dřevostavby z vrstvených masivních panelů
Technologie CLT

Vydala Grada Publishing, a.s.
U Průhonu 22, Praha 7
obchod@grada.cz, www.grada.cz
tel.: +420 234 264 401, fax: +420 234 264 400
jako svou 6327. publikaci

Odpovědný redaktor Tereza Otcovská
Sazba Martina Mojzesová
Formát ePub Štěpán Böhm
Jazyková korektura Martina Mojzesová
Recenze doc. Ing. Vladimír Bílek, CSc., a prof. Ing. Miloslav Novotný, CSc.
Fotografie v textu z archivu autora, pokud není uvedeno jinak
Ilustrace z archivu autora, pokud není uvedeno jinak
Počet stran 96
První vydání, Praha 2016
Vytiskla tiskárna TNM PRINT

© Grada Publishing, a.s., 2016
Cover Design © Martin Sodomka 2016

Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.

Tato publikace vychází z disertační práce Navrhování budov z panelů z vrstveného masivního dřeva Ing. arch. Marka Pavlase, Ph.D., vypracované na Fakultě architektury ČVUT 2015 pod vedením školitele prof. Ing. Miloslava Pavlíka, CSc.

ISBN 978-80-271-9370-7 (ePub)
ISBN 978-80-271-9369-1 (pdf)
ISBN 978-80-271-0055-2 (print)

Předmluva

Rozsah dřevěného stavění a jeho konstrukční i technologické formy v našich klimatických podmínkách stále neodpovídají evropským a celosvětovým trendům. Příčin tohoto neutěšeného stavu je určitě více, ale jednou z nich jsou jistě i nedostatečné znalosti a zkušenosti architektů a projektantů se zmíněnou materiálovou základnou. Nové možnosti uplatnění dřeva v soudobém stavebnictví jsou jednoznačně spjaty s rozvojem inovativních technologií jeho zpracování, které podporují vývoj soudobých dřevěných konstrukcí. Dřevo je materiálem nabízejícím odpověď na současně diskutovanou problematiku obnovitelnosti zdrojů a energetické náročnosti stavební produkce. Dlouhodobé směřování k nízkoenergetické náročnosti budov související s procesem technologické inovace a uspořádáním sledovaných parametrů v souladu s principy trvalé udržitelnosti může být jedním z nejdůležitějších faktorů.

Novodobým typem konstrukcí na bázi dřeva je technologie panelů z vrstvených masivních lamel. Konstrukci CLT (cross-laminated timber) je možné efektivně využít nejen pro nízkopodlažní rodinnou bytovou výstavbu, ale i pro výstavbu vícepodlažních budov. Tato publikace přináší komplexní ucelený pohled na konstrukční systém CLT panelů s výrazným zaměřením na architektonické hledisko. Jeho aplikace představuje variantu, která v současném spektru výstavby (v odpovídajícím rozsahu) na našem území více či méně absentovala. Informace jsou soustředěny na metodiku systémového navrhování vícepodlažních dřevostaveb. Podmínkou takto pojaté formy je otevřenost stavebního systému, která principiálně umožňuje individuální přístup k architektonickému návrhu. Poukazuje také na potenciál technologie v oblasti nosných konstrukcí, která nabízí řadu konstrukčních kombinací pro využití u staveb rozličných forem, měřítek a funkční náplně.

Zmíněnou knihu lze využít jako pomůcku pro projektanty i studenty architektury a stavitelství při navrhování budov z vrstvených panelů. Vystihuje totiž možnosti aplikace technologie a poukazuje na možný přesah k jiným konstrukčním a materiálovým řešením, která CLT technologii obohacují. Představuje na základě realizovaných projektů po celém světě možnosti efektivního využití technologie u budov o výšce až deseti nadzemních podlaží a také naznačuje perspektivu využití prezentované technologie.

Vydání této pomůcky je přínosem a podnětnou inspirací nejen pro kreativní architektonickou a projekční tvorbu, ale i pro další navazující výzkumnou a vývojovou činnost.

prof. Ing. Miloslav Pavlík, CSc.

Fakulta architektury, ústav Stavitelství I.

ČVUT v Praze

Úvod

Výraz dřevostavby představuje velice široký pojem. Zahrnuje různorodou skupinu konstrukčních technologií na bázi dřeva od lehkých rámových konstrukcí přes těžké skelety až po masivní konstrukce. Setkáváme se s tradičními podhorskými roubenkami, lehkými typy konstrukcí importovanými ze zámoří i s moderními masivními panely a lepenými dřevěnými prvky. Je ale důležité si uvědomit, že i výše jmenované základní rozdělení je výrazně zjednodušující a technologie se mohou dále prolínat a kombinovat. Jednotlivé typy dřevěných konstrukcí se mohou vzájemně značně lišit – ať už rozdílným přístupem ke zpracování dřeva, způsobem jeho využití či rozdílnými technickými vlastnostmi daného systému.

Tato publikace je věnována zejména novodobému konstrukčnímu systému vrstvených lepených masivních panelů známých pod označením CLT, který zaznamenává v posledních letech výrazný vzestup. Je to technologie, která si za relativně krátkou dobu našla své místo mezi tradičními dřevostavbami nejen rodinných domů.

1Dřevo– tradiční materiál moderního stavitelství

Dřevo představuje tradiční přírodní materiál, který je ve stavebnictví hojně využíván od počátků lidské civilizace. Příklady uplatnění dřeva jsou známy napříč všemi historickými epochami. Již vobdobí pravěku bylo dřevo využíváno jako základní materiál nosné konstrukce nejstarších primitivních obydlí.

Dnes je jednou znejstarších dochovaných dřevostaveb chrám Daigodži. Jedná se opětipatrovou pagodu dosahující výšky 31,45 m z10. století, nacházející se na japonském ostrově Kjóto. Zevropského prostředí nám jsou známy mnohé příklady vícepodlažních středověkých hrázděných domů. Tyto stavby přečkaly během staletí nepřízeň počasí, mnohé požáry astále plní svou funkci [1].

Je proto spodivem, proč se dnes jeví jako složité stavět stavby většího rozsahu sdřevěnou nosnou konstrukcí. Jako příklad technické ařemeslné dovednosti při využití dřeva dalších období můžeme uvést například složitě tvarované krovy barokních chrámů, jejichž zpracování je fascinující. Bohatost historie tradičních typů dřevěných konstrukcí můžeme objevovat také uskromnějších stavení vpodobě lidové architektury upodhorských roubenek vpohraničních oblastech.

Výrazný pokles ve využití dřeva byl zaznamenán až vprůběhu 19. století. Souvisel především snástupem technické revoluce. Široké uplatnění nových materiálů, zejména železobetonu aoceli, zapříčinilo odklon od dřeva jako stavebního materiálu. VČeské republice bylo navíc upozadění dřeva posíleno především vobdobí čtyřiceti let totality, kdy byly budovy na bázi dřeva využívány výhradně pro stavby malého rozsahu amnohdy jen kobčasnému využití. Výrazně se na tom podílela ilegislativní omezení, která příliš neumožňovala využití dřeva pro větší stavby. Až do roku 1996 nebylo možné realizovat budovy na bázi dřeva svýškou nad dvě nadzemní podlaží. Bohatá adlouhá tradice znalostí voblasti využívání azpracování dřeva byla do určité míry přetrhána avsoučasné době kní opět hledáme cestu. Dodnes je kvůli těmto souvislostem na dřevo částečně nahlíženo jako na druhořadý materiál somezenou životností, přestože mnohé historické příklady dokazují pravý opak [2, 3].

Vdnešní době zažíváme určitou renesanci dřeva jako stavebního materiálu. Zkušenosti sjeho využitím se knám dostávají především ze severní Evropy aze sousedního Rakouska. Tedy ze zemí, kde bylo kontinuální využití dřeva zachováno.

Dřevo je hojně používáno vryze moderní architektuře nejen jako doplňkový materiál, ale mnohdy jako hlavní element nosné konstrukce azároveň jako výrazný prvek architektonického konceptu. Bývá využíváno nejen pro stavby rodinných domů, ale také pro budovy občanské vybavenosti, pro budovy větších měřítek avposlední době také pro vícepodlažní objekty. Nejvyšší realizace budov na bázi dřeva zposledních let dosahují výšky přes deset podlaží. Současné znalosti voblasti zpracování dřeva poskytují nové možnosti jeho využití. Vedle tradičních konstrukčních typů, které jsou známy mnoho desítek let, se objevují nové možnosti jeho zpracování. Konstrukční systém masivních panelů CLT, kterému se tato kniha věnuje, představuje jeden ztakovýchto novodobých způsobů zpracování dřeva. Při využití nejmodernější techniky přenáší původní řemeslné zpracování dřeva na velice sofistikovaný způsob produkce exaktně přesných stavebních výrobků.

Výrazným aspektem, který umožňuje kontinuální nárůst podílu dřevěných konstrukcí mezi ostatními materiály, je také hledisko trvale udržitelného rozvoje aochrany životního prostředí. Díky kombinaci nejnovějších poznatků voblasti výstavby budov na bázi dřeva apodpory trvale udržitelného stavebnictví se dřevo právem stává tradičním materiálem pro třetí tisíciletí.

1.1Stručný popis technologie CLT

Konstrukční systém CLT patří do skupiny masivních dřevostaveb. Jako masivní dřevostavby jsou označovány budovy, jejichž stěny jsou vplné ploše tvořeny dřevěným materiálem. Nosná část není redukována do jednotlivých podpor. Typickými zástupci této skupiny jsou především tradiční roubené stavby asruby.

CLT panely oproti těmto tradičním konstrukcím představují zcela novou technologii, která si získává vrámci široké skupiny konstrukčních typů na bázi dřeva svébytné postavení. Ukazuje novou cestu ve zpracování dřeva pro stavebnictví.

Označení CLT je zkratkou výrazu cross-laminated timber, který poměrně přesně vystihuje tuto technologii. Můžeme se setkávat také soznačením X-LAM, které ale není ustáleno vtakové míře jako CLT. Českým ekvivalentem původního anglického názvu je konstrukční systém dřevěných panelů zmasivních vrstvených lamel. Základem technologie je dřevěný panel složený zurčitého množství vzájemně kolmých vrstev. Každá jednotlivá vrstva je dále složena zmasivních lamel. Vrstvy jsou slisovány avzájemně za studena slepeny. Vzniká tak křížem lepená deska, kterou lze dle požadovaných vlastností použít pro nosnou konstrukci stěn, stropu astřechy. Kolmé směrování lamel sousedících vrstev zajišťuje vysokou tvarovou stálost elementů. Počet vrstev vpanelu je minimálně tři, maximálně zpravidla sedm. Tloušťka panelů se běžně pohybuje od 60 do 240 mm. Technologie představuje ucelený konstrukční systém vhodný nejen pro stavby rodinných domů, ale také pro vícepodlažní budovy [3, 4].

Ačkoli se jedná opanelový konstrukční systém, projektanti ani stavebníci nejsou omezováni typovostí vyráběných elementů. Každý prvek je vyráběn na míru dle individuálních projektů. Technologie není vázána nutností dodržovat modulové rozměry. Panely nejsou vyráběny vtypových řadách asériích, které by omezovaly možnosti návrhu. Rozměrová omezení vycházejí především zmožností výrobních linek azdopravních limitů. Maximální výška panelů bývá zpravidla 3 m, maximální délka se pohybuje dle jednotlivých výrobců od 16 do 18 m. Vrámci limitů maximálních rozměrů určených výrobcem jsou možnosti vprovedení výřezů acelkového tvaru panelů velice široké [4].

1.2Historie CLT technologie

Technologie vrstvených panelů zmasivního dřeva vznikala vRakousku vpolovině devadesátých let 20. století. Její vývoj byl umožněn díky úzké spolupráci vědeckých pracovišť avýznamných dřevozpracovatelských podniků. Veliký podíl na vývoji technologie má zejména Institut dřevěných konstrukcí TU ve Štýrském Hradci. První výrobce CLT panelů, rakouská společnost KLH Massivholz GmbH, byla založena vroce 1999. Tato společnost si stále zachovává přední místo mezi výrobci masivních dřevěných panelů. Název společnosti KLH bývá někdy používán také pro obecné označení technologie místo ustálené zkratky CLT. Rakousko si dodnes uchovává přední pozici vkontinuálním rozvoji technologie [4–6].

Obrázek 1 Ukázka skladby vrstvených dřevěných masivních panelů

Obrázek 2 Fotografie vrstvených dřevěných masivních panelů

Vprvních letech byl nástup nové technologie jen pozvolný. Kširšímu uplatnění vrstvených panelů došlo až po roce 2000. Technologie se poměrně rychle rozšířila zRakouska ido okolních zemí avdnešní době již existuje celá řada významných výrobců CLT panelů. Většinou se jedná ovelké podniky, které dodávají konstrukční panely do různých evropských zemí. Vblízké době lze očekávat výrazný nárůst využití technologie vSeverní Americe, především vKanadě ave Spojených státech amerických.

Vzhledem krostoucí konkurenci jsou jednotliví výrobci nuceni zabývat se kontinuálním vývojem, což přispívá kneustálému vylepšování aoptimalizaci technologie. Jedním zaktuálních témat, kterým se přední výrobci vsoučasnosti zabývají, je například využití alternativních dřevin. Doposud je pro CLT panely používáno zejména smrkové dřevo. Snahy ovyužití dalších dřevin jsou vedeny především podporou diverzifikace skladby lesů, atím ipodporou zásad trvale udržitelného rozvoje.

1.3Dřevostavby atechnologie CLT vČeské republice

Podporou rozvoje dřevostaveb se zabývá řada institucí, veletrhy dřevostaveb mívají tradičně vysokou návštěvnickou účast. Významným faktorem rostoucího zájmu odřevostavby je také nárůst počtu realizovaných pasivních domů, které jsou velice často prováděny právě jako dřevostavby [8].

Obrázek 3 Vizualizace interiéru rodinného domu se stěnami zpanelů zvrstveného masivního dřeva, M.Pavlas, MP-Archi