Spojovací prvky dřevěných konstrukcí

Z hlediska navrhování dřevěných konstrukcí bývají spoje dřevěných stavebních prvků velmi často problematickým detailem a ve srovnání se spoji ostatních konstrukčních materiálů i poněkud nevýhodné. U oceli i betonu lze technologicky nenáročně vytvořit monolitické spojení prvků, zatímco u dřeva se za monolitické spojení považuje pouze jeho lepení. Použití lepidla je však v současnosti u dřeva omezeno technologicky i konstrukčně, proto se používají různé typy spojovacích prostředků.

Rozdělení spojů v dřevěných konstrukcích
Výzkum a vývoj v oblasti spojů dřevěných stavebních prvků přináší kromě nových poznatků o únosnosti a dimenzování i nová netradiční konstrukční řešení. V poslední době vznikají různé typy spojení pomocí ocelových prvků. Z hlediska navrhování spojů dřevěných prvků je velmi důležitým kritériem poddajnost spojů.

Zde rozeznáváme dva druhy spojů:

• nepoddajné lepené spoje,
• poddajné spoje:

• tesařské spoje,
• spoje pomocí spojovacích prostředků.

Tesařský spoj byl donedávna nejběžnější způsob spojování dřevěných prvků. Jeho velkou nevýhodou je pracnost a značné oslabování průřezu. Z těchto důvodů se v poslední době od tradičních tesařských vazeb upouští a nahrazují se kovovými spojovacími prvky, které umožňují zachovat charakter spoje, ale jeho zhotovení je jednodušší. Tyto spojky jsou obdobou ocelových desek s prolisovanými hroty u příhradových nosníků a dají se bez potíží montovat přímo na stavbě. K jejich aplikaci není zapotřebí kvalifikovaných tesařů.

Se dřevem se spojují pomocí hřebíků nebo šroubů. Na trhu je větší počet firem, které nabízejí spojovací prvky pro různé příležitosti. Obrovské množství spojek rozmanitých typů slouží ke spojování dřevěných prvků nebo k připojování dřevěných prvků na jiné nosné konstrukce (například betonové nebo železné).

Rozdělení spojovacích prostředků
Hlavní skupinu spojovacích prvků tvoří kolíkové spojovací prostředky. Do této skupiny patří hřebíky, sponky, šrouby a svorníky, vruty a kolíky. Druhá skupina spojovacích prostředků zahrnuje povrchové spojovací prostředky, jako jsou vkládané a zalisované hmoždinky a styčníkové desky s prolisovanými hroty.

Spoje pomocí mechanických spojovacích prostředků kolíkového typu
Hřebíky
Hřebíky jsou nejčastěji používaným spojovacím prostředkem hlavně pro svou jednoduchost a dostupnost. Hřebíky lze vyrábět několika způsoby, například kováním, taháním, lisováním, válcováním.

Vyrábějí se v mnoha velikostech, tvarech a materiálech. Podle způsobu namáhání hřebíku rozeznáváme hřebíky namáhané ve smyku a namáhané na vytažení. Hřebíky namáhané na vytažení se nesmějí používat v žádném hlavním nosném prvku a lze je použít pouze pro pomocné prvky a spoje, například k upevnění bednění podhledu a podobně. Hřebíky namáhané ve smyku zabraňují vzájemnému posunutí spojovaných dřevěných prvků. Hřebíky se zarážejí kolmo na vlákna, přičemž v nosném spojení musejí být nejméně 4 hřebíky.

Rozmístění hřebíků je stanoveno normou s přihlédnutím ke stavbě dřeva v konkrétním spoji. Rozměry hřebíků odpovídají v evropských státech různým standardizovaným rozměrům. Běžné rozměry mají průměr asi 2,75 až 8 mm a délku 40 až 200 mm. Pro hřebíkové spoje bylo významným pokrokem zavedení pneumatických hřebíkovačů, které zaručují rychlé zarážení hřebíků (o délce až do 100 mm) do dřevěných prvků. Proto tento způsob montáže šetří výrobní náklady.

Šrouby, svorníky a kolíky
Šrouby se šestihrannou nebo čtvercovou hlavou a maticí se zpravidla vyrábějí z obyčejné oceli s průměrem 12 až 30 mm. Aby bylo možné jejich osazení, musejí se otvory do dřevěných prvků předvrtat vrtákem o 1 mm větším, než je průměr šroubu. Používají se ke spojování prvků větších tlouštěk nebo jako doplňkový spojovací prvek u tesařských spojů a spojů pomocí kovových a dřevěných záchytek. Svorníky jsou na jednom konci zakončeny pevnou hlavou a na druhém konci závitem pro matici nebo jsou vyrobeny ze závitových tyčí, na něž se z obou stran umísťuje matice. Mezi dřevěný prvek a matici se vkládá podložka. Po seschnutí dřeva by se měly matice dotáhnout. Šrouby i svorníky patří mezi velmi poddajné spoje, deformace se pohybuje kolem 1 až 2 mm. Z tohoto důvodu je lepší použít kolíkové spoje. Kolíky jsou ocelové tyče kruhového průřezu, které se těsně zarážejí do předvrtaných otvorů. Rozmístění šroubů, svorníků nebo kolíků se stanovuje podle normy. V nosném svorníkovém spoji se musejí použít minimálně 2 svorníky, nebo alespoň 4 kolíky.

Typické tvary vkládaných a zalisovaných prstenců (D. Ruman)
a) dvoustranné vkládané záchytky; b) jednostranné vkládané záchytky; c) jednostranné a oboustranné zalisované záchytky

Vruty
Je-li průměr vrutu menší než 10 mm, musejí být v nosném vrutovém spoji nejméně 4 vruty. Pokud je průřez vrutu rovný nebo větší než 10 mm, postačí 2 vruty k tomu, aby byl spoj považovaný za nosný. Běžné rozměry vrutů mají průměr 6 až 20 mm a délku 25 až 300 mm. Podložky jsou stejné jako u svorníků (šroubů). Vruty namáhané na vytažení mají ve srovnání s hladkými hřebíky větší únosnost, v čemž spočívá hlavní význam jejich použití. Pro rozmístění vrutů platí stejné zásady jako pro hřebíky s předvrtanými otvory.

Povrchové spojovací prostředky
Styčníkové desky s prolisovanými hroty
Vyrábějí se z pozinkovaných ocelových plechů o tloušťce 0,9 až 2,5 mm. Výroba spojů vyžaduje speciální zařízení ve výrobním závodě. Používají se zpravidla pro lehké dřevěné příhradové vazníky, přičemž nejmenší tloušťka jednotlivých dřevěných prvků musí být 35 mm.

Kovové záchytky
Tento typ spojovacího prostředku patří do skupiny kovových kroužků (prstenců), které se vkládají do předem vyfrézovaných otvorů v obou připojovaných částech. Hloubka frézování do každé z částí se rovná poloviční tloušťce kroužku. Středem kroužku prochází svorník, který zajišťuje spoj proti otevření a vypadnutí kroužku z lůžka.

V minulosti se používaly kovové záchytky typu Bulldog. Konstrukční princip této skupiny kovových záchytek nevyžaduje vytvoření úložného lůžka, ale vkládá se přímo mezi dva spojované prvky, do nichž se zatlačí pomocí vyvozeného tlaku a spoj se opět doplní svorníkem.

Ing. Daniel Ruman
Foto: L. Reinprecht, J. Štefko a archiv autora