Ocel ve stropních systémech vícepodlažních budov

Stropní konstrukce jsou horizontální nosné soustavy, které přenášejí svislé, v některých případech i vodorovné zatížení do podpor. Musejí splňovat statické, konstrukční (prostupy instalací), izolační a ekonomické požadavky. Ocel jako jeden ze základních stavebních materiálů má ve stropních soustavách, hlavně u větších rozpětí, důležité místo. Používá se samostatně, případně jako spřažená konstrukce se železobetonovou deskou.

Podle velikosti rozpětí můžeme stropní konstrukce rozdělit na:

• malorozponové – rozpětí do 9 m,
• středněrozponové – 9 až 18 m,
• velkorozponové – více než 18 m.

Z hlediska uspořádání nosných prvků se rozlišuje:

• stropnicový systém,
• bezstropnicový systém.

Stropnicový systém
Často se používá stropnicový systém, který je složen ze stropní desky, stropních nosníků a průvlaků. Stropní nosníky se běžně ukládají na průvlaky ve směru kratšího rozměru pole. Vzdálenost stropních nosníků je obvykle 2,4 až 3,0 m. Na základě ekonomických rozborů se zjistilo, že vhodný stropnicový systém má nad obdélníkovým půdorysem v kratším směru uspořádané průvlaky a v delším směru stropní nosníky. Zabezpečí se tak hospodárnost, která však není reprezentována přímo spotřebou materiálu, ale především pracností a konstrukční výškou stropu.

Variantou stropnicového systému je tzv. paralelní stropní systém. V tomto uspořádání působí stropnice i průvlaky jako spojité nosníky ve dvou paralelních rovinách. Pro tento systém se využívají válcované nosníky, jejichž válcovací délky se pohybují v rozpětí od 12 do 18 m. Tento stropní systém je výhodný nejen ze statického hlediska, ale i z konstrukčního (menší počet prvků, jednodušší spoje a nižší konstrukční součinitel). Jeho výhodou je též jednodušší vedení prostupů pro elektroinstalace a TZB.

Nevýhodou tohoto systému je zase větší konstrukční výška a excentrické umístění stropní desky ve vztahu k přípojům nosníků na sloupy. Pokud deska plní i funkci přenosu horizontálních sil, je třeba s touto excentricitou počítat ve statickém řešení.

Stropnicový a bezstropnicový systém stropní konstrukce

Bezstropnicový systém
Je vhodný jen pro menší rozpětí kolem 4 m – vzhledem k narůstající hmotnosti desky. S větší výškou stropní desky se zvyšuje konstrukční výška stropu. U tohoto systému vznikají problémy s prostupem instalací.

Stropní desky
V ocelových skeletech nacházejí využití různé druhy stropních desek. Podle druhu materiálu je můžeme rozdělit na:

• železobetonové monolitické,
• železobetonové prefabrikované,
• ocelové z tenkostěnných plechů tvarovaných za studena.

Ocelové stropní desky z trapézových plechů mají poměrně malou požární odolnost, proto musejí být chráněny protipožárními nátěry nebo nástřiky.

Z tohoto důvodu se častěji používají jako ztracené bednění pro železobetonové desky nebo jako spřažené plechobetonové desky [4]. V technologických konstrukcích se často používají ocelové plechové stropní desky z žebrovaného plechu vyztuženého navařenými plochými výztuhami nebo stropní desky tvořené z podlahových roštů. V těchto stropních konstrukcích je nosná konstrukce desky zároveň podlahou.

Stropní nosníky
Plnostěnné nosníky se jako stropnice používají do rozpětí maximálně 9 m. Pro větší rozpětí jsou ekonomicky nevýhodné.

Typy plnostěnných nosníků:

• válcové profily IPE, I, HEA; v menší míře se používají profily UPE a U, jsou vhodné především jako nosníky na okrajích stropní konstrukce;
• svařované I-průřezy v případech, kdy není možné použít válcové průřezy.

Kromě těchto typů stropních nosníků existují tenkostěnné stropnice různých tvarů, které jsou vyrobeny z tenkých pozinkovaných plechů. Na větší rozpětí se používají prolamované nosníky nebo členěné nosníky. Tyto stropní nosníky se doporučují až do rozpětí 15 m.

Prolamované nosníky vznikají vhodným podélným řezem válcových nosníků a následným svařením. Členěné nosníky se vyrá­bějí rozpálením válcového průřezu přímým řezem v ose nosníku a přivařením vložených plechů, které zvětšují výšku nosníku.

Tvary prolamovaných a členěných stropních nosníků
a) prolamovaný nosník, b) prolamovaný nosník, c) členěný nosník

Dalším úsporným typem stropních nosníků s rozpětím větším než 9 m jsou příhradové, rámové a kombinované nosníky, které tvoří průběžné pásy, mezi něž se přivařuje kruhová nebo pásová ocel ohnutá v místě styčníků. Nevýhodou těchto příhradových stropních nosníků je jejich velká pracnost.

Paralelní stropní systém	Typický kloubový přípoj stropního nosníku

Průvlaky
Na průvlaky se používají stejné konstrukční typy nosníků jako na stropní nosníky. Vzhledem k jejich většímu rozpětí se častěji navrhují jako svařované I-průřezy. U klasického stropního systému je nutné na zabezpečení prostupů pro instalace vytvářet ve stěnách průvlaků otvory. Větší otvory, především pro vzduchotechniku, je třeba vyztužit příčnými a podélnými výztuhami. Přípoje stropnic k průvlakům a průvlaků ke sloupům se nejčastěji realizují pomocí šroubových spojů, například pomocí čelní desky.

Příklad příhradového stropního nosníku

doc. Ing. Vincent Kvočák, Ph.D.
Foto: autor
Recenzoval: Ing. Rudolf Aroch, Ph.D.

Autor působí v Ústavu inženýrského stavitelství Stavební fakulty Technické Univerzity v Košicích.

Literatura
1. Marek, P. a kol.: Kovové konstrukce pozemních staveb. Praha: STNL/ALFA, 1985.
2. Studnička, J. – Macháček, J.: Ocelové konstrukce 20. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2002.
3. Ferienčík, P. – Lederer, F. – Schun, J. – Melcher,
J. Vořišek, V. – Chladný, E.: Navrhovanie ocelových konštrukcií (část 2). ALFA/SNTL, 1985.
4. Kvočák, V.: Spriahnuté plechobetónové stropy. In: Stavebné materiály 2008, č. 4.
5. Kozák, J. – Gramblička, J. – Lapoš, J.: Spriahnuté a kombinované ocelobetónové konštrukcie.
Bratislava: JAGA GROUP, 2000.

Článek byl uveřejněn v časopisu Realizace staveb.