Minule jsme přinesli obecný úvod do problematiky kovových stropních konstrukcí, charakteristiku právní úpravy jejich navrhování a výčet příslušných technických norem, popis způsobů jejich ochrany proti korozi či požáru, koncepci řešení konstrukcí i jednotlivých prvků… Ve druhé části našeho pojednání se nyní soustředíme na jednotlivé typy těchto konstrukcí.
Jednotlivé konstrukční typy
Konstrukce s monolitickou deskou
Železobetonové monolitické desky, betonované do odnímatelného (dřevěného) bednění, podporovaného válcovanými stropními nosníky, byly dříve nejpoužívanějšími stropními deskami. Spodní líc desky byl vodorovný nebo s náběhy nad podporami, často byly desky prováděné jako spřažené se stropnicemi. Pro zvýšení požární odolnosti byly nosníky obetonovány nebo opatřeny jinou úpravou. Konstrukce využívala předností každého z obou materiálů k dosažení potřebných vlastností - pevnosti, tuhosti případně odolnosti proti požáru a korozi. Dnes se tyto konstrukce s ohledem na značnou pracnost téměř nepoužívají.
Konstrukce s prefabrikovanou deskou
Monolitická deska je „mokrá" technologie, která může v některých případech způsobovat komplikace při realizaci (přestávka v montáži, kombinace technologií apod.). To vede k záměru vytvoření stropní desky s použitím železobetonových prefabrikátů. Staticky celek funguje jako desková prefabrikovaná konstrukce. Provedení stropů s prefabrikáty nacházelo časté použití u ocelových patrových skeletů. Prefabrikované desky se většinou kladly na stropní nosníky shora, spáry mezi prefabrikáty byly zality cementovou maltou. Neposuvnost desek po ocelových nosnících byla zajištěna přivařenými zarážkami. Nevýhodou tohoto systému byla nutnost osazovat prefabrikované desky postupně v každém podlaží současně s montáží nosníků.
Uplatnění této konstrukce může být výhodné v případech, kdy technické a uživatelské požadavky umožní takové řešení celé stropní konstrukce, aby použití prefabrikovaných desek nebylo samoúčelné.
Při použití klasických válcovaných profilů je k dispozici poměrně malá úložná plocha. Je proto třeba dbát na pečlivou montáž nosníků i prefabrikátů a kontrolovat výrobní tolerance desek, případně úložnou plochu rozšiřovat přídavnými pásnicemi.
Prefabrikované desky nacházejí uplatnění u bezstropnicového systému „tzv. štíhlých stropů", u nichž jsou panely ukládány na dolní pásnice průvlaků. Konstrukčně jsou jednodušší, jsou však ekonomické pouze pro menší vzdálenosti průvlaků (cca kolem 4 m), jinak je hmotnost desky příliš veliká. Tloušťka desky se obvykle volí L/35. Tuhost stropní konstrukce tvořené prefabrikovanými dílci je třeba zajišťovat po určitých vzdálenostech (obvykle v místech sloupů) táhly, vytvořenými např. zdvojenými průvlaky se ztužujícím dobetonováním. Konstrukce obvykle vyžaduje (z důvodu vedení rozvodů a prostupů) samostatný zavěšený podhled.
Konstrukce s monolitickou deskou a profilovými plechy
Jsou v současné době nejpoužívanější. Zahrnujeme je pod širší pojem „ocelobetonové stropy". Podle konstrukčního řešení může mít tento systém tři varianty statického působení:
- plechový panel tvoří pouze ztracené bednění - železobetonová deska přenáší zbytek stálého zatížení a veškeré nahodilé zatížení. Spotřeba oceli (na panel a výztuž desky) je značná.
- plechový panel je jediným nosným prvkem stropní desky - betonová deska má jen roznášecí a vyztužující funkci (konstrukčně je vyztužena sítí). Značné nároky jsou kladené na panel, zvýšené požadavky jsou na požární ochranu konstrukce.
- plechový panel spolupůsobí s monolitickou deskou - spolupůsobení je třeba zajistit exaktním způsobem, např. použitím panelů s výlisky v plechu nebo navařením trnů v místě uložení plechů na stropní nosníky.
U samonosných (trapézových) plechů je největším problémem požární odolnost stropu. Často se proto trapézový plech využívá jako ztracené bednění pro vlastní monolitickou betonovou deskou. Výška tzv. „nízkých trapézových plechů" se pohybuje od 30 do 150 mm, většinou se používají průřezy o výšce vlny 50 až 80 mm. Mají různé tvary podle výrobců a válcují se za studena běžně do délky 12 až 16 m. Trapézové plechy se převážně kladou na horní pásnice ocelových nosníků, přičemž je snaha využít výrobních délek plechů. Plechy potom působí jako spojité nosníky. Tloušťka betonu nad plechovým profilem činí obvykle 70 až 120 mm (min. 50 mm) a zajišťuje požární odolnost 60 až 120 minut.
Tvarované plechy tvoří kromě formy stropní desky i montážní plochu. Aby společně s betonem v tl. 50 - 80 mm, vyztuženým sítí, vytvořily také tuhou desku, kterou lze využít i k zajištění prostorové tuhosti systému (spolu nebo místo vodorovných příhradových ztužidel), musíme zajistit přípoj trapézového plechu k nosníkům. Není-li přenos vodorovných sil do tuhých vazeb zajišťován spřahujícími prostředky (viz samostatná kapitola), plechy k nosníku obvykle přivařujeme koutovým nebo průvarovým svarem. Na to je třeba dbát již při přípravě realizace - povrch nosníku nesmí být v místě sváru natřen jinak než reaktivním nátěrem na bázi zinku. Kde není možné použít svařování, provedeme upevnění přišroubováním závitořeznými šrouby nebo přistřelením.
Při studiu katalogu výrobců zjistíme, že profilování plechů není obvykle ve vodorovném směru rovnoměrné, střídají se užší a širší žebra. Není proto jedno, v jaké poloze se plechy na konstrukci ukládají. Tzv. normální poloha plechů dává při zabetonování užších žeber nižší hmotnost stropu, kdežto reverzní může být vhodná k získání vyšší únosnosti ve spojení s nadbetonovanou deskou. Je samozřejmé, že dodržení záměru projektanta musí být kontrolováno v montážní fázi, kdy je reálné nebezpečí záměny polohy dílců.
Při návrhu stropní konstrukce nesmíme podcenit ani další funkce a vlastnosti betonové desky. Jednou z nich je roznášecí funkce betonové vrstvy (obvykle vyztužené sítí), sloužící k zajištění přenosu lokálních břemen. Deska přispívá ke splnění izolačních a požárních požadavků a slouží ke srovnání povrchu. U posledního se krátce zastavíme. V tradičním pojetí představovalo srovnání povrchu zajištění statických předpokladů betonové konstrukce (vytvoření požadovaného profilu a krytí výztuže). Končilo hrubým zatažením povrchu zhutněné betonové směsi. Dále obvykle následovaly vyrovnávací vrstvy podlahy, které z velké části „doplňovaly" prostor, který si projektant ponechal pro bezpečné zajištění čisté úrovně podlahy. Současné technologie provádění betonových plošných konstrukcí umožňují zhotovit povrch desky v parametrech vhodných přímo k aplikaci podlahových krytin („nulové podlahy"). Rozvody, tepelně-technická a akustická opatření se přesouvají do zavěšeného podhledu, kročejový útlum řeší textilní podlahovina. Úkolem projektanta je zvážit, zda jsou pro tuto aplikaci vhodné uživatelské podmínky a řešení přizpůsobit návrh koncepce objektu (systém rozvodů, řešení schodišť, návaznosti na různé druhy podlahových krytin apod.).
Pro malá rozpětí stropních desek lze použít rovných plechů s prolisy. Ukládají se od průvlaku k průvlaku a rozpětí (vzdálenosti podpor) jsou odvozeny od kratšího rozměru vyráběných plechů. K válcovaným nosníkům se přivařují koutovými sváry a v podélném směru se stykují V-sváry. Ze statického hlediska působí stropní deska částečně jako membrána. Jako příklad uvádíme plechy s kratším rozpětím 1 250 a 1 500 mm a vnitřními prolisy v kratším směru výšky 25 mm.
Výhodné a v současné době hojně využívané jsou desky z lehkých betonů (tloušťky min L/30, předpokládaný průhyb δmax ≤ L/180 resp. 20 mm). Lehký beton nejen snižuje hmotnost stropu ale též snižuje účinky smršťování a dává vyšší požární odolnost konstrukce. Při výpočtu plechů je třeba počítat s tíhou „mokrého" betonu!
Spřažené ocelobetonové konstrukce
Spřažením betonové desky s ocelovou nosnou konstrukcí (stropnicemi, průvlaky apod.) dojde ke zvýšení únosnosti. Část betonové desky, tzv. spolupůsobící šířka se podílí na přenosu zatížení jako zesílená horní pásnice průřezu nesouměrného podle osy x. Protože se beton uplatní tímto způsobem pouze při tlakovém namáhání, není možné se spřažením počítat v oblasti…
