Strechy, predovšetkým tie šikmé, zohrávajú rozhodujúcu úlohu pri formovaní celkového vzhľadu každej nehnuteľnosti. Ich nosný základ predstavuje krov, ktorý je esenciálnym prvkom strešnej konštrukcie. V historických budovách sa na konštrukcie zastrešenia používali takmer výhradne drevené konštrukcie krovov. V súčasnosti je nosnou konštrukciou strechy obvykle klasický drevený krov alebo na materiál úspornejšie priehradové väzníky. V každom prípade krov nesie celé zaťaženie vlastnou hmotnosťou, ale aj hmotnosť krytiny, pričom nemožno opomenúť ani zaťaženie spôsobené snehom a vetrom.
Základná funkcia a význam krovu
Strecha zvyčajne ukončuje stavebné dielo a chráni ho pred nepriaznivými poveternostnými vplyvmi, najmä proti dažďu, snehu, vetru a tiež proti ohňu. Krov je hlavnou nosnou konštrukciou rovinnej šikmej strechy. Výroba krovov sa zaraďuje medzi tesárske práce, ktoré patria k historicky najstarším remeslám. Tesár má vedomosti a zručnosti týkajúce sa ručného aj strojového opracovania dreva, vrátane práce na strojoch určených na presné spracovanie materiálov. Podieľa sa aj na rekonštrukciách pamiatkových objektov. Okrem toho vyhotovuje štandardné a atypické tvarové debnenia a konštrukcie aj šalovacie prvky z dreva na základové a nosné vodorovné a zvislé konštrukcie v súčinnosti s betonármi, murármi a so železiarmi na stavbách.
Vedeli ste, že? Patrónom tesárov je svätý Jozef, manžel Panny Márie. V mnohých krajinách sveta je 19. marec dňom osláv tohto svätca, ale aj tesárskeho remesla. Pápež Pius XII. vyhlásil na jeho počesť Sviatok sv. Jozefa robotníka, ktorý sa oslavuje 1. mája.
Tradičné konštrukčné systémy krovov
V minulosti sa stretávame s niekoľkými základnými typmi krovových konštrukcií, ktoré sa vyvinuli na základe potrieb a dostupných technológií. Každý z nich má svoje špecifické vlastnosti a využitie.
Krokvy a ich historické formy
Prvou historickou konštrukciou bola tzv. sochová konštrukcia, ktorej základ tvorili stĺpy - sochy zapustené v zemi pred predným a zadným priečelím stavby domu. Stĺpy mali na konci rázsochy, v ktorých bola položená vrcholová väznica. Na nej viseli páry krokiev, ktoré sa spodnou časťou opierali o hornú časť obvodových múrov domu. Vrcholová väznica a stĺpy (sochy) teda prenášali väčšinu zaťaženia z konštrukcie strechy.
Druhým typom nosnej konštrukcie strechy bola nožnicová konštrukcia, ktorú tvorili páry brvien osadené na prednom a zadnom priečelí, prípadne aj nad priečnymi stenami domu. Páry brvien boli v hornej časti prekrížené, čím tvorili lôžko na uloženie vrcholovej väznice. Páry krokiev boli opäť v hornej časti zavesené na vrcholovej väznici a spodným koncom boli opreté o hradu na hornom okraji pozdĺžnych stien. Zaťaženie od strechy teda prenášali priečne steny domu.
Krokvová nosná konštrukcia strechy dostala názov podľa nosného prvku - krokiev. Dvojice krokiev boli v hornej časti spojené (najčastejšie tzv. preplátovaním) a spevnené vloženým priečnym trámikom. V dolnej časti boli zakotvené v priečne uložených stropných hradách alebo v hrade položenej a upevnenej na hornom okraji pozdĺžnych stien budovy - pomúrnice. Takto prenášali zaťaženie priamo do obvodových stien domu. Pozdĺžne stuženie konštrukcie zabezpečujú tzv. ondrejské kríže, ktoré sa na krokvy montujú z vnútornej strany, ale aj samotné latovanie. Optimálny sklon strechy s touto konštrukciou je 45° a rozpon do 6 metrov. Krokvová konštrukcia krovu sa na Slovensku veľmi rozširovala a v 19. storočí sa vyskytovala takmer na celom území (s výnimkou južného Slovenska). V nasledujúcom období bola postupne nahrádzaná novšími konštrukciami krovu.
Hambálkový krov
Hambálková nosná sústava krovu vznikne vložením hambálka alebo klieštiny medzi dve krokvy v hornej tretine jej dĺžky. Vznikne trojuholníková sústava pozostávajúca z hambálka a krokiev, ktorá je schopná preklenúť vzdialenosť obvodových stien 6 až 8 metrov. Hambálok sa vkladá medzi každú dvojicu krokiev v konštrukcii. Na rozdiel od väznicovej sústavy je pri hambálkovej sústave každá väzba väzbou plnou. Väzby sú vzdialené 0,9 až 1,2 m. Hambálkový krov pozostáva z krokiev pridaním vodorovného hambálka, ktorý horizontálne spája dve oproti sebe stojace krokvy. Pri symetrickom zaťažení pôsobí na krokvy ako vodorovná stredná podpera. Spoj hambálkov s krokvami by nemal oslabiť prierez krokvy, pretože krokvy sú na tomto mieste namáhané ohybovým momentom. Vhodným riešením je vytvorenie hambálkov v podobe klieštin. V hambálkovej sústave je dôležité zachytiť horizontálne sily v mieste osedlania krokvy na stenu, a to buď prostredníctvom kovových kotiev, alebo úplnej sústavy so stropnicou prostredníctvom spoľahlivého tesárskeho spoja (napríklad šikmé zapustenie). Jednostranné alebo obojstranné, ktoré sú súčasťou hambálkového krovu, sa ku krokvám upevňujú svorníkmi a závitovými tyčami.
Väznicový krov
Väznicová nosná sústava sa používa na preklenutie väčších rozponov (6 až 16 metrov), kde by sa dlhšie krokvy bez podopretia prehýbali. Krokvy sa v takomto krove podopierajú väznicami (väznica - vodorovne uložený hranol slúžiaci na podopretie krokiev). Podľa umiestnenia sa väznice delia na vrcholové, resp. hrebeňové, stredové a okrajové. Vrcholové a stredové väznice sú podopreté stĺpikmi. Počet stredových väzníc je priamoúmerný rozponu strechy. Vzdialenosť medzi väznicami by nemala presiahnuť 4,5 metra a vzdialenosť medzi väznicou a hrebeňom 2,5 metra. Na väznice sa v smere spádu strechy kladú krokvy. Stĺpiky pod väznicami sú kotvené do väzného trámu alebo do stropu, ktorý však musí byť na tomto mieste dostatočne staticky únosný. Zvislé stĺpiky stojatej stolice sú ukotvené vo väzných trámoch, prípadne v nosnej stene. Ak to konštrukcia stavby dovolí a umiestnenie stĺpika je priamo nad nosnou stenou, stĺpiky je možné kotviť aj do tzv. Využitie podopretia väzníc šikmými stĺpikmi pri ležatej stolici umožňuje zníženie namáhania väzného trámu, pretože stĺpiky sú kotvené bližšie k podperám, čo vedie aj k úspore reziva pri takomto krove. Väznicový krov je vhodný na komplikované pôdorysy striech. Pri použití viacerých väzníc môžu vzniknúť strešné konštrukcie na veľké rozpätia. Základným nosným prvkom väznicových sústav je vodorovne uložený hranol - väznica. Ak je uložená na obvodovú nosnú stenu, nazýva sa pomúrnica. Plocha pomúrnice, ktorá leží na murive, musí byť impregnovaná. Na väznice sa v smere najväčšieho spádu strechy kladú krokvy. Podľa typu krytiny strešný plášť nesie latovanie alebo debnenie. Krokvy, ktoré podopierajú latovanie, sú vzdialené od seba 0,9 až 1,2 m. Kladú sa kolmo na odkvap a sú osadené na väzniciach. Väznica je podopretá stĺpmi vzdialenými 3 až 4,5 m, t. j. pod každou treťou až štvrtou krokvou. Stĺpiky bývajú väčšinou štvorcového prierezu a do väzníc, väzných trámov sa čapujú alebo zapúšťajú. Sústava krokví so stĺpmi, väznicami a s väzným trámom sa nazýva plná väzba. Plné väzby striedajú tri až štyri prázdne väzby. Klieštiny a vzpery v plných väzbách stužujú krov v priečnom smere. Pásiky bývajú 1,1 až 1,4 m dlhé a sú začapované do stĺpov a väzníc. Prerušenie krokvy v mieste komínového otvoru, strešného okna alebo vikierov sa realizuje pomocou výmen. Väznice pri tomto type podopierajú zvislé stĺpy ukotvené vo väzných trámoch. Podľa rozponu a sklonu strechy sa mení počet a rozloženie väzníc tak, aby sa rešpektovali optimálne vzdialenosti podopretia krokiev, ktoré by nemali presiahnuť 4,5 m medzi väznicami a 2,5 m medzi väznicou a vrcholom. Plná väzba je doplnená o dvojicu klieštin, umiestnených nad pomúrnicou a pod väznicou. Podporné stĺpy sú kotvené do väzného trámu alebo do stropu, ktorý však musí byť na tomto mieste dostatočne staticky únosný. Zvislé stĺpiky stojatej stolice sú ukotvené vo väzných trámoch, prípadne v nosnej stene. Ak to konštrukcia stavby dovolí a umiestnenie stĺpika je priamo nad nosnou stenou, stĺpiky je možné kotviť aj do tzv. Využitie podopretia väzníc šikmými stĺpikmi pri ležatej stolici umožňuje zníženie namáhania väzného trámu, pretože stĺpiky sú kotvené bližšie k podperám, čo vedie aj k úspore reziva pri takomto krove. Spoje jednotlivých prvkov väznicovej sústavy sa vyhotovujú klasickým tesárskym spôsobom čapovaním, kampovaním, preplátovaním atď.
Vlašská sústava
Vlašská sústava vďačí za svoje meno Taliansku, kde sa tento typ krovu v hojnom počte používal. Základom sú plné väzby, spravidla vešadlá, vzdialené od seba 4 až 5 m, na ktoré sa kladú rovnobežne so žľabom hranoly asi 120 × 160 mm, tzv. väzničky. Rozstup medzi väzničkami je 0,9 až 1,2 m.
Ardantova sústava
Sústava sa menuje po autorovi, ktorému sa v konštrukcii krovu podarilo vylúčiť väzné trámy. Ardantova sústava umožňuje zastrešenie veľkých rozponov do 20 a viac metrov. V sústave sa využíva princíp vzpery a vešadla. Šikmé vzpery sa kotvia do stĺpov umiestnených v obvodovej stene.
Rámová sústava
Rámová sústava vzniká doplnením väzníkov o stojky, ktoré sa kotvia do základu a tvoria zároveň oporu pre obvodové steny. Vzdialenosť rámu je najčastejšie 4 m.
Skružové oblúky a lamelové klenby
Tieto konštrukcie pochádzajú z Francúzska, z dielne tesárskeho majstra de l’Orme. Skružový oblúk môže byť polkruhový, úsečkový (segmentový), eliptický, parabolický alebo vlnite prehnutý. Priebežne sa zabezpečujú oceľovými objímkami. Skruž sa pomocou stĺpov, klieštin a vzperiek dopĺňa o horný pás v tvare strechy. Vzdialenosť väzieb je 3 až 4 m. Najstaršou sústavou tohto typu je lamelová klenba, v ktorej je jediným nosným a stužujúcim prvkom súčasne veľká lamela prirezaná do požadovaného tvaru. Takto sa vytvorí jednoduchý spoj a kosoštvorcová sieť. V mieste spoja sú súčasne tri lamely.
Výroba drevených nosných konštrukcií krovov - väzníkové strechy,
Moderné konštrukcie krovov: Priehradové väzníky
V súčasnosti, okrem tradičných drevených konštrukcií, sa čoraz viac uplatňujú aj moderné materiálovo úsporné riešenia, ako sú priehradové väzníky.
Priehradové väzníky
Priehradové väzníky sa skladajú z priestorovo stužovaných prefabrikovaných dielcov. Tieto sú ako celok dovezené na stavbu a následne kotvené do venca. Pri výrobe sa využívajú pomerne subtílne drevené hranoly predpísanej kvality, spájané oceľovými styčníkmi v špecializovaných firmách. Tieto firmy jednotlivé väzníky aj navrhnú, následne dopravia na stavbu a pomocou žeriava i zmontujú. Tieto krovy sú v USA a západnej Európe veľmi populárne. Pri montáži na stavbe sú totiž málo náročné na prácu, ktorá je v týchto oblastiach veľmi drahá. K výhodám tejto konštrukcie krovu patrí jej nízka hmotnosť, presnosť, veľmi rýchla montáž, možnosť preklenutia veľkých rozpätí, úspora nákladov na montáž stropnej dosky, keďže stropnú konštrukciu je možné zavesiť priamo na spodnú stranu väzníkov. Pre návrh väzníkového krovu, vo väčšine prípadov, nie je potrebná žiadna vnútorná nosná stena. Po vytvorení spodnej stavby modelujeme strešnú rovinu. Na základe pôdorysu strechy, rezu objektu a požadovaného typu strechy vytvoríme sklon strešných rovín. Počas modelovania strešnej roviny berieme do úvahy aj rôzne detaily krovu. Projektant odborne navrhne a postupne určí presnú polohu každého jedného väzníka. Po namodelovaní väzníkového krovu pridáme zaťaženia pôsobiace na väzníky. Stále zaťaženia od vrstiev strešnej roviny a podhľadu. Lokalita stavby nám určuje klimatické zaťaženia od snehu a vetra.
Výhody a nevýhody
Pri výbere vhodného riešenia krovu je dôležité zvážiť všetky jeho plusy a mínusy. Pozornosť treba upriamiť najmä na sklon a tvar strechy. Ak chcete vo svojom rodinnom dome obytné podkrovie, je rozhodnuté. Ak chcete čo najviac ušetriť v prípade bungalovu, taktiež máte rozhodnuté. Nosnú konštrukciu krovu navrhujeme v profesionálnom softvéri Truss4 od spoločnosti FINE, ktorý je špeciálne vyvinutý na návrh, optimalizáciu, posúdenie a zadanie do výroby drevených priehradových konštrukcií.
Tesárske spoje a materiály
V minulosti sa jednotlivé konštrukčné prvky krovov spájali výhradne klasickými tvarovými tesárskymi spojmi, dokonca neraz bez použitia kovových klincov. S klasickými tvarovými tesárskymi spojmi sa môžeme stretnúť pri obnove národných kultúrnych pamiatok. V súčasnosti sa na stavebné konštrukcie upevňujú buď kotvením na vopred osadené závitové tyče, alebo sa kotvia pomocou kotiev, ktoré sa aplikujú nezávisle od tzv. mokrých procesov.
Pozdĺžne spoje plne podoprených pomúrnic sa robia na tupo - jednoduchým priložením zarezaných koncových častí trámov k sebe, pričom čelá „zrazov“ môžu byť zrezané kolmo, šikmo, prípadne sú opatrené klinom, čapom alebo plátovaním (hlavne v prípadoch, keď spoj nie je dostatočne podopretý). Plátovanie môže byť rovné, šikmé alebo napríklad s ozubom. V hrebeni sa zvyknú spájať preplátovaním, teda tvarovým spojením, pričom každý spoj musí byť zaistený mechanickým spojovacím prostriedkom. V spodnej časti sa krokva pripevňuje na spodnú okrajovú väznicu - pomúrnicu -, ale aj na prípadné ďalšie väznice pomocou tzv. osedlania. Osedlanie je tesársky spoj, pri ktorom sa do krokvy vyhotoví zárez, čo tvarovo presne dosadne na pomúrnicu. Aby nedošlo k oslabeniu prierezu krokvy, čo by mohlo viesť k zlyhaniu konštrukcie strechy, osedlanie by nemalo siahať hlbšie ako do tretiny výšky krokvy.
Na konštrukciu krovov sa najčastejšie používa rezivo ihličnatých drevín. V našich končinách je to z ekonomického dôvodu predovšetkým smrek, borovica, jedľa a z listnatých drevín dub a agát. Drevo, resp. jeho mechanické a fyzikálne vlastnosti, predpisuje projekt krovu na základe statického prepočtu vykonaného odborne spôsobilým projektantom.
Špecifické typy striech a krovov
Niektoré typy striech si vyžadujú špecifické konštrukčné riešenia krovov.
Stany strechy a veže
Špeciálnym prípadom stojatej stolice je krov stanovej strechy. Väznica prebieha po obvode do štvorca a v rohoch je uložená na stĺpy. Na zastrešenie veží sa používajú krovy odvodené z väznicovej sústavy. Charakterizuje ju tvar strechy s veľkým pomerom výšky ku šírke, zostrojený na pomerne malom pôdoryse. Keďže vnútorný priestor má byť priechodný, vyžaduje dôkladné priestorové stuženie vzhľadom na veľké zaťaženie vetrom. Zavetriť sa musia všetky strešné roviny.
Manzardové krovy
Na lepšie využitie podkrovných priestorov majú manzardové krovy lomené strešné plochy. Tieto sústavy krovov sa používajú na zastrešenie šikmých striech, najmä menších stavieb, rodinných domov a rekreačných objektov.
Pílové strechy
Konštrukcia pílových striech zabezpečuje dobré osvetlenie a odvetranie vnútorných priestorov; pílové strechy sa preto v minulosti s obľubou používali na zastrešenie priemyselných budov. Každá väzba je plná, podopretá stĺpom v mieste styku strešných rovín. Vzdialenosť väzieb je 4 až 5 m.
Vešadlové konštrukcie
Niekedy dispozícia podlažia s veľkým rozponom neumožňuje, aby sa dlhý väzný trám vhodne podoprel. V takom prípade sa dá použiť konštrukcia vešadla. Podľa počtu väzníc delíme vešadlá na jednoduché, dvojité alebo trojité. Princíp je obdobný ako pri vešadlách.
Konštrukcia väzníkov
Väzníkovú sústavu tvoria väzníky priečne uložené vo vzdialenostiach 0,9 až 1,2 m. Pre zastrešenie väzníkmi je dôležité zabezpečenie priestorovej tuhosti v pozdĺžnom smere a v rovine strechy.
Záver
Voľba správneho typu krovu závisí od mnohých faktorov, vrátane architektonického návrhu, statických požiadaviek, ekonomických možností a požadovanej funkčnosti podkrovného priestoru. Od tradičných tesárskych spojov až po moderné prefabrikované väzníky, konštrukcia krovov prešla dlhým vývojom, ktorý neustále prináša efektívnejšie a inovatívnejšie riešenia.