Stavebný materiál

1.    Oceľ

Oceľ je svojim zložením kovová zliatina železa a uhlíka, často aj s pridaním legujúcich materiálov, ktoré ju robia pevnejšou a odolnejšou pre konkrétny prípad použitia. Napríklad nerezové ocele odolávajú korózii a oxidácii vďaka doplneniu chrómu v jej obsahu. Výhodou oceľovej konštrukcie je schopnosť prenášať veľké sily aj napriek menšej hmotnosti a malým rozmerom. Táto schopnosť je využívaná napríklad technikmi a inžiniermi pri navrhovaní vysokých moderných budov a veľkých priemyselných zariadení. Výhodou je aj variabilnosť rozmerov pri hľadaní nákladovo najefektívnejších riešení, ktoré sú vhodné na optimálne prenesenie skutočného zaťaženia budovy alebo priemyselného zariadenia. Oceľ môže byť umiestnená v akomkoľvek prostredí a  je menej náročná na inštaláciu ako betón. Pri nesprávnom použití a údržbe je oceľ náchylná na koróziu. Na povrchovú úpravu alebo dekoráciu sa môže použiť napríklad chróm alebo striebro, ktoré však nemajú dostatočnú pevnosť v ťahu a preto neovplyvňujú jej schopnosť prenášať zaťaženie. 

2.    Betón

Betón je kompozitný materiál skladajúci sa z plniva, spojiva a vody a môže byť doplnený rôznymi prísadami ovplyvňujúcimi jeho základné vlastnosti. Ako plnivo sa používa jemné, alebo hrubé kamenivo (riečny štrk, drvený kameň, recyklovaný betón, atď), spojivom je cement, ktorý pridaním vody tvrdne a vytvrdzuje. Portlandský cement je najbežnejším typom cementu, ktorý sa do podoby jemného prášku vyrába zahrievaním vápencových a ílových materiálov v peci a pridávaním sadry. Betón sa teda skladá z kameniva, cementu a vody. Po zmiešaní cement vytvrdne do kamenného materiálu, ktorý nazývame betón. Jeho základnou vlastnosťou je vysoká odolnosť voči tlaku. Dodávatelia, ktorí poskytujú betón pre odberateľov testujú vyrobenú betónovú zmes na pevnosť v tlaku. Betón je možné nalievať do formy, ktorá môže mať ľubovoľný tvar a vytvrdzuje sa do podobného materiálu ako kameň. Jeho tvrdnutie trvá sedem až tridsať dní a preto inžinieri a architekti musia zohľadniť tento čas pri návrhu harmonogramu výstavby objektu. Všestrannosť použitia betónu, jeho cena a pevnosť z neho robia ideálny materiál pre budovanie základov stavieb. Dokáže tiež niesť ťažké bremená a odolávať silám z okolitého prostredia. Na zvýšenie pevnosti betónu v ťahu inžinieri často plánujú jeho vystuženie oceľovými tyčami alebo sústavou tyčí  zväzovaných na zabezpečenie prenášania síl v ťahu. Aj preto je výber materiálov jedným z dôležitých aspektov pri projektovaní stavieb.

3.    Drevo

Medzi najstaršie stavebné materiály patrí drevo. Je to vďaka svojej dostupnosti, obnoviteľnosti zdrojov ale aj veľmi dobrej pevnosti, či už v tlaku alebo ťahu a dostupnej spracovateľnosti a relatívne nízkej hmotnosti. Pri stavebnej činnosti sa používa drevo nehobľované na pomocné konštrukcie a drevo hobľované strojne a upravované na presný rozmer tak, aby ho bolo možné zapracovať do konštrukcie stavby. Drevo vo väčších veľkostiach sa označuje ako trámy, ktoré sa používajú na výstavbu rámov veľkých konštrukcií, ako sú mosty a poschodové budovy. Dôležitým aspektom je použitie druhu dreva (mäkké – napr. smrek, borovica, tvrdé – napr. dub, buk, tropické – napr. bambus), pretože každé má iné prednosti a je úlohou architektov určiť, ktorý druh dreva sa najlepšie hodí pre navrhovanú konštrukciu a v konkrétnych klimatických podmienkach. Drevo je ľahko dostupný materiál, ktorý predstavuje ekonomický prírodný zdroj. Je objemovo ľahké, jeho veľkosť sa dá veľmi dobre štandardizovať, poskytuje dobré tepelnoizolačné vlastnosti a preto sa z obľubou využíva na výstavbu domov a obytných budov. Drevo má vysokú pevnosť v ťahu, udržuje si svoju pevnosť pri ohybe a je veľmi pevné v tlaku. Nie je však pre svoje fyzikálne vlastnosti vhodné na použitie pre budovanie základov a stien suterénov objektov.

Domy s drevenými konštrukciami majú v našich podmienkach obvykle železobetónový základ, či už sú zakladané na pásoch, pätkách alebo pilótach. 

4.    Kameň

Najdlhšie dostupný stavebný materiál, ktorý ľudstvo používa, je kameň. Najstaršie budovy na svete, ktoré dodnes existujú, sú v skutočnosti vyrobené z kameňa. Ten má veľa výhod, aj keď pri plánovaní jeho použitia je potrebné akceptovať jeho prirodzené vlastnosti a to najmä schopnosť opracovania. Suché kamenné múry sa používajú už veľa rokov. Postupom času sa práca s kameňom doplnila o požitie rôznych druhov mált, ktoré zabezpečujú súdržnosť kameňov a ich schopnosť prenášať zaťaženie konštrukcií. Kameň je hustý materiál, ktorý sa ťažko opracováva, komplikovane sa presúva a ukladá do konštrukcie a má veľmi zlé tepelnoizolačné vlastnosti – ťažko absorbuje teplo. Aj napriek tomu je možné aj dnes efektívne využiť niektoré špecifické vlastnosti, ako napr. ohňovzdornosť bridlice, extrémna tvrdosť a trvanlivosť žuly atď.

5.    Tehla

Tehla sa používa na stavbu konštrukcií, ktorá sa veľmi dobre dá upravovať do požadovaných tvarov konštrukcií. Dnes používané tehly sú vyrábané ako hlinené dielce vypaľované v peci – keramické tehly. Historicky teda dnešné keramické tehly majú pôvod v použití ílovitej hliny na výstavbu obydlí alebo iných úžitkových budov. Keramické tehly sa požívajú ako tradičné murivo spájané maltou, ktorého vlastnosti sa upravujú podľa potrieb tepelnoizolačných (tvarovky a bloky), zmenšenie hmotnosti (dierované tehly), zjednodušenie spracovania  (presné tvarovky). Murované konštrukcie je možné kombinovať s betónom, drevom, sklom alebo kameňom. Murivo je odolné voči poveternostným podmienkam a tiež je požiaru vzdorné. Murivo z tehál je schopné odolať tlakovým zaťaženiam, čo z neho robí dobrý materiál pre nosné steny. Murivo vystužené betónom alebo v kombinácii so železobetónom môže podporovať viacpodlažné budovy a môže byť ekonomickou voľbou. Nezanedbateľným aspektom však je jeho správna inštalácia pri správnom použití malty a kvalitného dielenského spracovania.

6.    Sklo

V súčasnosti je sklo náš najpoužívanejší materiál na dosiahnutie priehľadnosti a osvetlenia priestorov. Zároveň ide o často používaný fasádny prvok modernej architektúry. Sklo je krehké a nevhodné na nosné konštrukcie, využíva sa hlavne v kombinácii s kovovými konštrukciami alebo plastovými. Je to materiál, ktorý aj v súčasnosti je v centre pozornosti vedcov s cieľom dodatočných úprav na zlepšenie fyzikálnych vlastností a „inteligentných“ schopností reakcie na poveternostné podmienky.

7.    Plast a textil

Aj keď sa plast môže zdať ako lacný, ale neudržateľný materiál, je treba ho vziať do úvahy pri využití doplnkových konštrukcií, alebo výplní otvorov v spojitosti napríklad so sklom. Plast je pevný v tlaku, v ťahu je krehký a svojou nízkou hmotnosťou vytvára ideálny komponent pre koexistenciu s oceľou, čím je možné dosiahnuť ľahké a pevné konštrukcie avšak mäkne už pri zvýšených teplotách a zle odoláva požiarom.  Práve však veľké množstvo vyrobených plastov a potreba ich recyklácie vytvára priestor na použitie v stavebníctve alebo pri rozvoji 3D tlače.

Využitie textilu sa posudzovalo hlavne pri zhodnotení základnej prednosti a to je veľmi nízka hmotnosť a vysoká odolnosť na ťah. Priamo do konštrukcií nie je možné tento materiál využiť, avšak na vybavenie, alebo pri budovaní rôznych doplnkových funkcií objektov je to zaujímavý materiál. Či už ide o ľahké deliace priečky, architektonické úpravy interiérov alebo priamo nosných konštrukcií stoličiek, alebo povrchových úprav konštrukcií.