Normy pro statický návrh fasádního lešení

Lešení obecně dělíme na pracovní (fasádní nebo modulová) a podpěrná. Podle typu se fasádní lešení dále dělí na prvková (zpravidla trubková) a dílcová. Následující text bude zaměřen na statický návrh fasádních lešení podle platných evropských norem.

Zatížení pracovních lešení
Zatížení pracovních lešení lze nalézt v obecné normě ČSN EN 12 811-1, podrobnější informace jsou v normách ČSN EN 12810-1 a ČSN EN 12810-2.

Stálá zatížení zahrnují vlastní tíhu nosné konstrukce, tíhu podlah a tíhu pomocných doplňkových konstrukcí a prvků (zábradlí, žebříky, ochrany volného okraje, záchytné stříšky apod.).

Provozní zatížení zahrnují velikost svislého zatížení pracovní plochy. Jsou uvedena v tabulce 1 a rozdělena na základě 6 tříd zatížení určených podle pracovních podmínek (tab. 1).

Tab. 1 Provozní zatížení na pracovních plochách

Zatížení větrem se uvažuje maximální a pracovní. Pracovní zatížení působí za provozních podmínek a maximální zatížení mimo provoz lešení. Směr větru se uvažuje kolmo na konstrukci lešení a podélně s konstrukcí lešení. Pracovní lešení může být zakryté či nezakryté. Charakteristická síla větru Fk (kN) se získá z rovnice:

F_k = c_s . S(c_{f, i} . A_i . q_i)

kde    c_{f, i}    je    aerodynamický tvarový součinitel pro dílec lešení i,
    A_i    –    vztažná plocha dílce lešení i,
    q_i    –    dynamický tlak působící na dílec lešení i,
    c_s    –    součinitel polohy.

Statický návrh fasádních lešení – všeobecně
Pracovní lešení se navrhují podle kapitoly 10 normy, dílcová fasádní lešení navíc musí splňovat požadavky návrhu uvedené v ČSN EN 12810-2 (73 8111) Fasádní dílcová lešení – Část 2. Konstrukce lešení musí být posouzena podle teorie mezních stavů. V mezním stavu únosnosti musí být posouzeny zejména tyto případy:

• únosnost konstrukce,
• stabilita polohy proti převrácení,
• stabilita polohy proti posunutí,
• stabilita polohy proti nadzvednutí.

Norma ČSN EN 12811-1 (73 8123) také udá­vá, že konstrukční řešení musí být v souladu s normami pro návrh konstrukcí z příslušných materiálů: oceli ČSN EN 1993-1-1, hliníku ČSN EN 1999-1-1 a dřeva ČSN EN 1995-1-1. Současně musí platit normy ČSN EN 1990 a ČSN EN 1991.

Imperfekce
Norma ČSN EN 12811-1 (73 8123) předpisuje, že je třeba vzít v úvahu tyto imperfekce:

• odchylky svislosti,
• odchylky přímosti,
• neodstranitelné podružné excentricity,
• zbytková napětí.

Předpokládá se jejich zahrnutí pomocí rovnocenných geometrických imperfekcí.

Statický návrh trubkových fasádních lešení
Statický výpočet trubkových lešení vychází z tradičního přístupu, kdy jsou pro standardní kotevní rastr předepsány vzpěrné délky sloupků a vypočteny jejich únosnosti. Postup výpočtu je popsán v revidované normě ČSN 73 8107. Při výpočtu vnitřních sil se předpokládá centrické zatížení sloupků bez vlivu excentrického umístění spojek. Ve statickém výpočtu se má uvažovat vzpěrná délka podle kotevního rastru:
a)    kotvení ob jedno vodorovné ztužení (obr. 1a)    L_cr = 0,8L
b)    kotvení v každém vodorovném ztužení (obr. 1b)    L_cr = L

Za ztužení se přitom považují spojité podélníky v kombinaci s příčníky. Štíhlost sloupků je omezená hodnotou 220 a u tlačených ztužidel hodnotou 250.

Pokud se lešení zakládá na terén, posuzuje se založení podle ČSN EN 1997. Pro typová provedení fasádních trubkových lešení byly publikovány návody k provádění včetně reakcí sloupků a kotevních sil (např. Dolejš, J. – Vlasák, S. – Vlasák, M. – Škréta, K. – Picek, Z.: Navrhování konstrukcí z lešení 1).

Statický návrh dílcových fasádních lešení
Pro statický výpočet dílcových lešení se používají zejména normy ČSN EN 12 811-1 a ČSN EN 12 810-2. Rámové fasádní systémy je možno navrhovat dvěma způsoby, které se označují jako „1. přístup“ a „2. přístup“. Odlišují se zejména způsobem provedení globální analýzy pro výpočet vnitřních sil. Takzvaný 2. přístup předpokládá výpočet prvním řádem, 1. přístup výpočet 2. řádem. Postupy návrhu jsou rozepsány po krocích v tab. 2.

Tab. 2 Etapy návrhu dílcového lešení

Zkoušky tuhosti podlahových dílců
Konstrukční charakteristiky podlah se určují pomocí zkoušek popsaných v ČSN EN 12810-2 (73 8111) a vyhodnocují se v souladu s ČSN EN 12 811-3. Zkoušky vodorovné tuhosti podlahových dílců zohledňují vůle v jejich uložení. Lze očekávat výrazně nelineární chování podlahy.

Výsledkem zkoušky je pracovní diagram podlahy včetně volnosti a únosnost spojovacích prostředků mezi podlahovou rovinou a rámy. Existují i modifikované zkoušky, kdy se ověřuje tuhost a únosnost podlahových dílců a jejich přípojů při současném působení zatížení na pracovní plochu.

Obr. 1a, b Stanovení vzpěrné délky sloupku trubkového lešení podle Dolejš, J. – Vlasák, S. – Vlasák, M. – Škréta, K. – Picek, Z.: Navrhování konstrukcí z lešení 1

Výpočet systémové sestavy
Norma umožňuje použít prostorový výpočetní model nebo rozdělení konstrukce na samostatné rovinné systémy: podél fasády a kolmo k fasádě. V takovém případě musí být zohledněno vzájemné spolupůsobení obou systémů. Zatímco prostorový model se v podstatě nepoužívá, metoda dvojice oddělených systémů je využívána už delší dobu.

Rovinný systém kolmý k fasádě
Princip chování systému kolmého k fasádě je znázorněn na obr. 2. Provede se výsek rámové roviny lešení a spolupůsobení sousedních rámů, které jsou často kotveny v jiných vodorovných rovinách, se zohlední pomocí vazeb v jejich úrovních. Chování těchto vazeb je často nelineární a odpovídá vodorovným tuhostem podlahových systémů.

Významný vliv na velikost vnitřních sil mají imperfekce. Konstrukce rámů se vždy modelují s odklony od svislosti způsobenými vůlemi v nastavení svislých dílců či v napojení nánožky. Je potřeba připomenout, že imperfektní tvary se mohou lišit pro různé zatěžovací kombinace. Příklad imperfektního tvaru s odklony dílců je na obr. 3.

Obr. 2 Příklad náhradních systémů v rovině kolmo k fasádě

Rovinný systém rovnoběžný s fasádou
Obdobného principu jako u předchozího modelu se využívá u systému rovnoběžného s fasádou. Přesto je tento případ trochu komplikovanější. Do modelů vstupují dvě roviny s výrazně odlišnou tuhostí. Vnitřní rovina sloupků je opřena do fasády pomocí kotev, které musí být schopné přenášet vodorovné síly. Vnější rovina je zpravidla doplněna příhradovým ztužidlem. Obě roviny jsou propojeny podlahovými dílci, které mají obecně nelineární tuhost. Z těchto principů vychází i normový postup uvedený v ČSN EN 12810-2 (73 8111). Příklad náhradního systému rovnoběžně s fasádou je na obr. 4.

Obr. 3 Příklad náhradního systému v rovině kolmo k fasádě: imperfektní tvar s odklony od svislosti (A) a imperfektní tvar s odklony od svislosti i s odchylkami přímosti (B)	Obr. 4 Příklad náhradního systému v rovině podél fasády

Posouzení jednotlivých prvků
Prvky se posuzují v souladu s normami pro návrh stavebních konstrukcí (např. [1.9]), přičemž lešenářské normy obsahují některá doplňující ustanovení.

Závěr
Na začátku století byly zavedeny evropské normy pro návrh fasádních lešení. Prvková a dílcová lešení se posuzují podle odlišných norem. Bližší informace lze najít v uvedených normách.

TEXT: Dr. Ing. Jakub Dolejš, Ing. Jiří Ilčík
Foto a obrázky: autoři

Autoři působí na Fakultě stavební ČVUT v Praze.

Příspěvek byl vypracován v rámci řešení úkolů začleněných do projektu SGS12/118/OHK1/2T/11.

Literatura
ČSN 73 8101 Lešení – Společná ustanovení, ČNI 2005.
ČSN 73 8107 Trubková lešení, ČNI 2005.
ČSN EN 12810-1 (73 8111) Fasádní dílcová lešení – Část 1: Požadavky na výrobky, ČNI 2004.
ČSN EN 12810-2 (73 8111) Fasádní dílcová lešení – Část 2: Zvláštní postupy při navrhování konstrukce ČNI 2004.
ČSN EN 12811-1 (73 8123): Dočasné stavební konstrukce – Část 1: Pracovní lešení – Požadavky na provedení a obecný návrh, ČNI 2004.
ČSN EN 12811-2 (73 8123): Dočasné stavební konstrukce – Část 2: Informace o materiálech, ČNI 2004.
ČSN EN 12811-3 (73 8123): Dočasné stavební konstrukce – Část 3: Zatěžovací zkoušky, ČNI 2003.
ČSN EN 1991-1-1 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1-1: Obecná zatížení – Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb, ČNI 2004.
ČSN EN 1993-1-1 Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby, ČNI 2006, včetně Změny NA ed. A, ČNI 2007, Opravy Opr. 1, ÚNMZ 2010, Změny Z1, ÚNMZ, 2010.
ČSN EN 1995-1 Eurokód 5: Navrhování dřevěných konstrukcí. Část 1-1: Společná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. ČNI 2006, vč. Změny A1, ÚNMZ 2009 a NA ed. A NationalAnnex – Eurocode 5: Design oftimberstructures – Part 1-1: General – Commonrules and rulesforbuilding, ÚNMZ 2011.
ČSN EN 1997 Eurokód 7: Navrhování geotechnických konstrukcí. Část 1- Obecná pravidla. ČNI 2006.
ČSN EN 1999-1-1 Eurokód 9: Navrhování hliníkových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla pro konstrukce, ÚNMZ 2009, včetně Změny A1, ÚNMZ 2010, Opravy Opr. 1, ÚNMZ 2011, Změny Z1,ÚNMZ 2010 a NA ed. A NationalAnnex – Eurocode 9: Design of aluminium structures – Part 1-1: General structuralrules, ÚNMZ 2011.
Dolejš, J. – Vlasák, S. – Vlasák, M. – Škréta, K. – Picek, Z.: Navrhování konstrukcí z lešení 1, Praha: ČVUT, Fakulta stavební, Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, 2011. 260 s. ISBN 978-80-01-04363-9.
ČSN EN 1990 Eurokód: Zásady navrhování konstrukcí, ČNI 2004, včetně Změny A1, ČNI 2007, Opravy NA ed. A/Oprava 1, ČNI 2007, Opravy Opr. 1, ČNI 2007, Opravy Opr. 2, ČNI 2008, Opravy Opr. 3, ÚNMZ 2010, Změny Z1, ÚNMZ 2010, Změny Z2, ÚNMZ 2010, Změny Z3, ÚNMZ 2010.

Článek byl uveřejněn v Realizace staveb.