Beton v architektuře: Betonové bydlení

14. června 2017

Partneři sekce:

Na mírně svažitém pozemku na okraji obce Otvovice je usazen stroze tvarovaný rodinný dům. Stavba stojí téměř osamocena, přestože pozemek navazuje na souvislou zástavbu obce kopírující údolí Zákolanského potoka. Záměrem majitele bylo umístit na pozemek kromě rodinného domu a zahrady také koňské stáje a jízdárnu.

Drobný venkovský objekt a jeho světlá kompaktní hmota se sedlovou střechou bez přesahů ladí, a zároveň kontrastuje s okolní přírodou. Jedním ze zásadních faktorů, který ovlivňuje umístění, podobu a rozvržení domu, je orientace svažitého pozemku k severu. Ta způsobuje částečné zastínění pozemku několik měsíců v roce. Okenní otvory, které prosvětlují hlavní pobytový prostor domu – obývací pokoj s kuchyní, jsou proto situovány na východní a jižní stranu domu. Do podkroví navrhl architekt Pavel Lupač výrazné předsunuté okno s lodžií, takzvané „oko“ domu, které přivádí teplo a světlo do ložnic.

Dům je přisazen k severní hraně pozemku, blízko k lesu, takže jižní část zahrady zůstává stavbou nezastíněna. Koncept se opírá o prvek solitéru v krajině, který dává pocit útočiště před nepohodlnými podmínkami severního svahu. Dům může evokovat schránku či ulitu, která je v celém svém povrchu tvořena pevnou betonovou konstrukcí.

Jedině velký otvor předsazeného okna je proveden formou lehké tesařské konstrukce. Sjednocení hlavních stavebních prvků v jeden celek, tvořený betonovými konstrukcemi v různých podobách, vyzdvihuje kvality elementárně pojatého tvaru domu kontrastujícího s členitou krajinou.

Materiál mnoha tváří

Na začátku každé stavby stojí stavebník před základní otázkou, jaký zvolí stavební materiál pro nosnou konstrukci domu. Pro stavbu rodinných domů jsou nejčastější volbou rozličné zdicí systémy s dodatečným zateplením, dřevěným krovem a založením z betonu. Beton je ale díky svým mechanicko-fyzikálním parametrům vhodný i pro kompletní nosnou konstrukci. Příkladem tohoto celobetonového řešení je právě rodinný dům v Otvovicích.

Otvor předsazeného okna je proveden formou lehké tesařské konstrukce.

Beton se nejčastěji využívá pro vysokou pevnost v tlaku, která se pro běžné nosné konstrukce pohybuje v rozmezí 15 – 50 MPa. Tahová pevnost betonu činí zhruba 1/10 pevnosti v tlaku, ale běžně se s ní nepočítá. Díky vysoké pevnosti v tlaku mohou být realizovány stěnové konstrukce v malých tloušťkách, a to bez problémů se stabilitou, jak tomu může být u zdicích systémů ve stejných tloušťkách. V případech, kde je to potřeba, se pevnost betonu zvyšuje buď rozptýlenou, nebo prutovou výztuží.

Běžný beton není tepelněizolačním materiálem, a vždy je proto třeba počítat se sendvičovým typem konstrukce. V případně dnes oblíbených nízkoenergetických a pasivních staveb jsou ale sendvičové konstrukce standardem i u nejběžnějších zdicích systémů. Pro tepelnou pohodu je dobré zvolit materiál schopný akumulovat teplo. Konstrukce pak dokáže vyrovnávat velké teplotní rozdíly, nebo přebytek tepla od výkonného zdroje, například krbu.

Dům je přisazen k severní hraně pozemku, jižní část zahrady tak zůstává nezastíněna.

Tepelněakumulační vrstva je z pohledu stavební fyziky velmi vhodná i pro nosnou deskovou konstrukci střechy, pod tepelnou izolaci a krytinu. Takto zvolená skladba velmi efektivně předchází přehřívání interiéru podkroví. Beton je vhodným materiálem i pro zajištění vzduchové neprůzvučnosti obvodových i vnitřních konstrukcí.

Suterén rodinného domu v Otvovicích je řešen jako vodonepropustná konstrukce (bílá vana), obvodové stěny jsou betonové s využitím ztraceného bednění, stropy monolitické železobetonové. Střecha je řešena jako monolitická desková konstrukce.

Vnitřní schodiště

Vnitřní schodiště

Řízené trhliny

Podkladní betony mají za účel zajistit čistý pevný podklad, na kterém je možné vyvázat výztuž desky a provést betonáž. Na tyto podkladní vrstvy se používají nejnižší vyráběné pevnostní třídy betonů. V tomto konkrétním případě činila tloušťka 100 mm a byl použit beton C12/15. Vodonepropustnost suterénu je zajištěna pouze konstrukcí již zmíněné bílé vany, nejsou zde žádné další izolační vrstvy proti vodě. Konstrukce desky má tloušťku 300 mm (dle TP ČBS 02) a je vyztužena kombinací prutové a rozptýlené výztuže.

Betonáž základové desky

Použit byl beton Permacrete^®, který má omezený vývoj hydratačního tepla a smrštění, za účelem snížení vynucených namáhání konstrukce. Pevnostní třída betonu je C25/30. Rozptýlená výztuž byla použita za účelem omezení šířky trhlin a jejich propustnosti pro vodu.

Ve stěnách bílé vany jsou rozmístěny křížové plechy pro zajištění vodonepropustnosti řízených trhlin. Ty by měly být v maximální vzdálenosti dvojnásobku výšky stěny. V tomto konkrétním případě byly řízené trhliny umístěny v maximální vzdálenosti 4,2 m, vodonepropustné trhlinky vznikly po zahájení topné sezony pouze v těchto definovaných místech.

Stropní konstrukce nad 1NP

Pohodlná ulita

Stropní konstrukce nad 1PP a 1NP jsou provedeny jako monolitické železobetonové o tloušťkách 250 mm. Strop nad 1NP je proveden jako pohledový. Použit byl beton třídy C25/30 XC1. Obvodové nosné stěny byly provedeny do ztraceného bednění ze štěpkocementových desek, s tepelněizolační vrstvou ze šedého polystyrenu o tloušťce 180 mm. Betonáž každého patra probíhala na tři postupy, aby nedošlo k vybočení bednění. Použita byla směs SystemCrete^®.

Odbedněná konstrukce střechy

Železobetonová schodiště mají výhodu v tvarové volnosti a tuhosti konstrukce. Je potřeba použít beton hustší konzistence, aby bednění nepodtékalo. Pro venkovní schodiště byl použit beton třídy C30/37 XF4, aby odolal mrazovým cyklům za přítomnosti vody a rozmrazovacích látek. Pro vnitřní schodiště byl použit stejný beton jako pro obvodové stěny. Nosná konstrukce střechy je ve většině rodinných domů řešená dřevěným krovem. V případě otvovického rodinného domu byla zvolena konstrukce střechy železobetonová, o tloušťce 150 mm, provedena byla z betonu C25/30 XC1.

Betonáž stěn suterénu

Železobetonová nosná konstrukce střechy je náročnější finančně i vzhledem k provádění. Má však své významné výhody. Vzhledem k tepelněakumulačním schopnostem betonu dokáže takto provedená konstrukce v letním období vyrovnávat velké výkyvy ve venkovních nočních a denních teplotách. Další výhodou je vysoká plošná hmotnost, díky které je dosaženo vysoké vzduchové neprůzvučnosti. V neposlední řadě je konstrukce odolnější drobné technologické nekázni při výstavbě a také požáru.

Půdorys 1NP

V případě poškození nebo rekonstrukce vrchních vrstev střechy nedojde k zničení vybavení podkroví, protože samotná železobetonová konstrukce je schopna prostor podkroví v průběhu oprav provizorně ochránit.
Provoz domu potvrdil předpokládané kladné vlastnosti betonové konstrukce. I přesto, že vesnicí vede železniční trať a nad domem nalétávají letadla, je uvnitř domu ticho. I v tropickém létě roku 2015 byl v celém domě (včetně podkroví) příjemný chládek i bez použití klimatizace.

Řez