OBVODOVÉ PLÁŠTĚ E-lerningová studijní podpora předmětu Pozemní stavitelství III Prezentace kapitoly 1

Náplň přednášek PSIII 2012 Obvodové pláště budov Vybrané konstrukce obvodových plášťů. Doplňkové konstrukce ze dřeva,plastů a kompozitu Doplňkové konstrukce zámečnické a klempířské. Výplně otvorů Okna, dveře, vrata Transparentní konstrukce

Podle Vitruvia patří mezi základní požadavky na architekturu: „ VENUSTAS – FIRMITAS – UTILITAS “ (krása – pevnost– účelnost)

Doba kamenná nás překvapuje skladbou konstrukcí bez ohledu na hmotnost

Pohodlné schodiště jako vstup do paláce Knossos

Trvanlivost výplní otvorů ve starověku je nad naše měřítka

Funkčními vzorky tady zůstaly do dnešních dnů

Jednovrstvá akumulační podlaha lázní chladila v létě, hřála v zimě

Obvodový plášť a sochaři

OP nám představuje budovu jako Umělecké dílo, které výzdobou a pojetím působí na své okolí Účelový objekt, který se věnuje provozním stránkám budovy. Úsporný objekt Protest zažitým způsobům Přizpůsobení okolní zástavbě Kombinace všech stylů, tak jak šel čas

Kombinace architektury s technikou

Obvodový plášť jako šokující napodobenina

OBVODOVÉ PLÁŠTĚ A VÝPLNĚ OTVORŮ stavební konstrukce určené především pro osvětlování vnitřních prostorů a pro komunikace okna, světlíky dveře,vrata, výkladce Obvodový plášť stavební konstrukce tvořící obal budov oddělující vnější prostor od vnitřního (střecha a svislý obvodový plášť

FUNKČNÍ POŽADAVKY PRO OBVODOVÉ PLÁŠTĚ: Mechanická odolnost a stabilita - Konstrukční požadavky Požární bezpečnost - Požárně bezpečnostní požadavky Hygiena, ochrana zdraví a životního prostředí Bezpečnost při užívání Ochrana proti hluku - Akustické požadavky Ochrana na úsporu energie a tepla – Tepelně technické požadavky Estetické požadavky Aerodynamické požadavky Hydrodynamické požadavky

Stavební zákon, vyhlášky a normy Nové a rekonstruované stavby musí odpovídat Energeticky účelným stavbám Stavby mají mít architektonicky řešený interiér i exteriér, s jasnou strukturou a orientací provozu. Trvanlivost jednotlivých konstrukcí musí odpovídat celkové životnosti stavby.

Ze stavebního zákona v souladu se směrnicí Rady ES 89 / 106 EEC vyplývá, že pro stavbu mohou být použity jen ty výrobky a konstrukce, které splňují následující požadavky: Mechanická odolnost a stabilita Požární bezpečnost Hygiena, ochrana zdraví a životního prostředí Bezpečnost při užívání Ochrana proti hluku Ochrana na úsporu energie a tepla

VENKOVNÍ PROSTŘEDÍ a OP Vítr Teplo,zima Vlhkost vzduchu, země Mikroklima To vše v otevřeném nebo chráněném místě Hluk a znečistění z místních zdrojů.

VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ a OP Užívání objektu lidmi zvířaty, vybavením. Zásobování teplem, chladem, vodou, vzduchem. Odvádění a úpravy znečistěného vzduchu, vody, splašků a odpadků. Hluk spojený s užíváním objektu.

OBVODOVÝ PLÁŠŤ MUSÍ MÍT ODPOVÍDAJÍCÍ ODOLNOST Konstrukce ve vztahu k působení vnitřních a venkovních sil. Proti hluku . Proti šíření a vzniku požáru. Ve vztahu k ochraně zdraví a životního prostředí

JEDNOVRSTVÉ KONSTRUKCE OP Jsou z jednoho základního materiálu, který plní všechny funkce obvodového pláště Tepelný odpor Difuzní odpor Útlum hluku Nosnou funkci ve vztahu k vlastní hmotnosti Spolehlivost ve vztahu k provoznímu zatížení konstrukce

VÍCEVRSTVÉ KONSTRUKCE OP Každá vrstva je odolná vůči jednomu nebo více požadavkům na OP Příklad skladby sendvičového pláště. Venkovní ochranná vrstva (pancéřová) Izolace tepelná Nosná část z ŽB panelu

ZDVOJENÉ KONSTRUKCE OP Tyto konstrukce jsou rozděleny vzduchovou spárou uzavřenou nebo odvětrávanou. Odvětrávaná mezera slouží k odvedení vlhkosti a snížení ochlazovacího účinku větru. Uzavřená mezera je využívána jako doplněk TI a vylehčení konstrukce.

DVOJITÉ KONSTRUKCE OP Tyto konstrukce využívají prostor mezi venkovním a vnitřním pláštěm k optimalizaci tepelných zisků, údržbě, snížení venkovní hladiny hluku. Zvlášť vhodné jsou u inteligentních domů, které řídí a převádějí přebytky tepla a vlhkosti do prostor, kterým chybí.

KONSTRUKČNÍ POŽADAVKY NA OP: Nenosné OP Konstrukce obvodového pláště vynáší jen vlastní hmotnost, jsou samonosné. Vodorovné konstrukce je nezatěžují. U skeletových konstrukcí jsou stěny OP výplňovým prvkem a nesou pouze vlastní váhu. Nosné OP Tyto pláště vynáší vlastní váhu i vodorovné konstrukce, jsou součástí nosného systému

OP podle umístění tepelné izolace: 1. BEZ IZOLACE - POROTHERM 2. SENDVIČOVÉ PANELY IZOLACE UVNITŘ 3. IZOLACE KONTAKTNÍ VENKOVNÍ VNITŘNÍ 5. ODVĚTRANÁ FASÁDA 6. TROMBEHO STĚNA

Obvodový plášť z kontajnerů

Venkovní prostředí stavby

Tlak vzduchu

Tlak vzduchu

Celkový tlak vzduchu

Vlhkost

Rychlost větru

Pocit teplené pohody Objektivní faktory: Subjektivní faktory: Teplota vnitřního vzduchu Povrchová teplota Radiační teplota Relativní vlhkost vzduchu Rychlost proudění vzduchu Subjektivní faktory: Hodnota metabolismu Tepelně izolační vlastnosti oděvu

OPTIMÁLNÍ TEPLOTA . V prostorech, kde člověk odpočívá nebo vykonává jen velmi lehkou práci, je optimální teplota vzduchu mezi 18 a 22 °C. V místnostech pro nemocné, malé děti a staré osoby by měly být teploty vzduchu nad 22 °C. Uvedené teploty platí pro rychlost proudění vzduchu do 0,3 m.s

ROZDÍL TEPLOTY Vertikální rozdíl teploty vzduchu způsobuje místní teplotní diskomfort člověka z důvodu nerovnoměrného ochlazování nebo oteplování jednotlivých částí těla. Vertikální rozdíl mezi teplotou vzduchu v úrovni hlavy a v úrovni kotníků, který by neměl být větší než 2 °C pro stojícího a 1,5 °C pro sedícího člověka.

Poměr teplot ta a tp Požadujeme-li v místnosti výslednou teplotu 18,5 až 21,5 °C, pak má být teplota vzduchu 15 až 25 °C a průměrná teplota vnitřních povrchů konstrukcí se může měnit v rozmezí 12 až 28 °C. Místní tepelný diskomfort způsobuje asymetrie sálání jednotlivých ploch v místnosti. Ta může být způsobena teplým stropem, chladnou zdí, chladným stropem nebo teplou zdí.

Tepelně technické požadavky: Vývoj tepelné techniky (Stavební fyzika) ve 2.polovině 20. stol. Návrh konstrukcí vytvářející tepelnou pohodu v interiéru a vedoucí k úspoře energie na vytápění norma ČSN 73 0540: Tepelná ochrana budov část 1: Terminologie část 2: Požadavky část 3: Návrhové hodnoty veličin část 4: Výpočtové metody

Šíření tepla konstrukcí: Součinitel prostupu tepla Konstrukce ve vytápěných budovách, prostředí s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu do 60%, musí konstrukce splňovat podmínku pro součinitel prostupu tepla, podle vztahu:   U ≤ UN [W/m2.K] kde U skutečná hodnota součinitele prostupu tepla konstrukce UN požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla konstrukce Existují dvojí normové hodnoty součinitele prostupu tepla, a to: požadovaná a doporučená hodnota součinitele prostupu tepla pro jednotlivé konstrukce, přičemž doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla jsou určeny pro energeticky úsporné objekty.

Výpočet součinitele prostupu tepla U: Výpočet z tepelného odporu 1 1 U = = [W.m-2.K-1] R R R R + + T si se kde R odpor na při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce R odpor na při přestupu tepla na vnější straně konstrukce R tepelný odpor konstrukce d tloušťka vrstvy součinitel tepelné vodivosti si se d R  = λ λ

Šíření tepla konstrukcí: Nejnižší vnitřní povrchová teplota V zimním období, v prostředí s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu do 60% , musí konstrukce (stavební konstrukce a výplně otvorů) splňovat podmínku pro nejnižší vnitřní povrchovou teplotu. Vhodné posuzovat bezrozměrnou veličinou TEPLOTNÍ FAKTOR VNITŘNÍHO POVRCHU fRsi ≥ fRsi,N [-]

Lineární i bodový činitel prostupu tepla

AERODYNAMICKÉ VLASTNOSTI STAVBY: -z hlediska statiky a dynamiky nosných konstrukcí se jedná o minimalizaci tlaku větru. Proto se snažíme o aerodynamický tvar budovy. Hladká fasáda neklade odpor vzduchovým proudům v jednom směru ale pokud dojde ke změně větru nemusí být její tuhost dostatečná. -z hlediska stavební fyziky se snažíme o minimalizaci ochlazovacího účinku větru vytvářením koutů, říms, závětří a strukturálních fasád. Při turbulenci prostředí kolem vyčnívajících konstrukcí, dochází k odtlačení hlavních větrných proudů a k minimalizaci ochlazování stěn.

AERODYNAMICKÉ VLASTNOSTI STAVBY: Rychlost průměrného větru je 25 m/s při kterém má součinitel přestupu tepla na povrchu stěny hodnotu α=25 W/m2K Průměrná rychlost větru se mění v čase podle výšky budovy, členitosti terénu. Vedle průměrné rychlosti musíme brát ohled i na maximální rychlosti podle větrné růžice každého místa stavby.

Obtékání budovy větrem

Při proudění kolem dlouhých budov se rychlost zvětší Rychlost bude větší tak aby se objem vzduchu zachoval

Tlak větru

Vlhkost vzduchu Ve formě par, jako drobné kapičky rozptýlené vlhkosti udávané v procentech k hmotnosti možné vlhkosti při nasycení 1m3 vzduchu. Od toho stavu se odvozuje i parciální tlak par Průměrné vlhkosti uvedené v tabulce.

Šíření vlhkosti konstrukcí: Roční bilance zkondenzované a vypařené vodní páry uvnitř konstrukce Mc ≤ Mev [kg.m-2.a-1] Zkondenzovaná vodní pára uvnitř konstrukce Mc = 0 Mc ≤ Mc,N

Vodní páry Mohou podobně jako tepelný tok prostupovat konstrukcí. K objasnění toku vodních par je nutný gradient částečných tlaků vodních par. DIFUZE – schopnost molekul vodní páry pohybovat se z prostředí o vyšším parciálním tlaku do prostředí s nižším parciálním tlakem. Difuzní odpor [m] je odpor tloušťky konstrukce (stěny),která odpovídá úplné izolační schopnosti od vlhkosti.

Kdy dochází ke kondenzaci vodní páry uvnitř konstrukce?

Šíření vzduchu konstrukcí: norma stanovuje průvzdušnost funkčních spár výplní otvorů iLV ≤ i LV,N [m3.s-1.m-1.Pa-0.67] iLV - součinitel spárové průvzdušnosti funkčních spár výplní otvorů norma doporučuje výměnu vzduchu v místnosti (v užívané a v neužívané)

Požadavek normy: Uem ≤ Uem,N [W.m-2.K-1] - Na základě znalostí energetických vlastností objektu lze zpracovat energetický štítek kde zatřídíme objekt do skupiny A až G dle jeho energetické náročnosti.

Tepelné mosty: Jsou to místa v konstrukci, která se v porovnání se zbývající částí konstrukce odlišuje: změnou hustoty tepelného toku změnou vnitřní povrchové teploty Tzn. že tepelný most je část obvodové konstrukce, kde je výrazně změněn tepelný odpor. Podle toho jakou část pláště zabírá mluvíme o: - Plošném, lineárním, bodovém mostě. Tepelné mosty mohou být příčinou snížení tepelně izolačních vlastností a vzniku místní kondenzace.

Okna: Z tepelně technického hlediska jsou okna a balkónové dveře nejslabším článkem celého objektu. Proto závisí i na umístění okenní konstrukce ve vztahu k venkovnímu líci stěny.

Okna:

Akustické požadavky: Chránění prostoru proti šíření hluku Konstrukce: Zvuk: je mechanické vlnění částic prostředí schopné vyvolat zvukový vjem pro lidské ucho slyšitelné o frekvencích 16 Hz až 20 kHz. Pod 16 Hz se jedná o infrazvuk nad 20kHz to je ultrazvuk. Konstrukce: Pohlcující (pro potlačení odrazu zvukových vln) Zvukově izolační (pro potlačení přenosu zvukových vln)

Akustika – Ochrana proti hluku ČSN 730532 Neprůzvučnost konstrukce [dB] Vzduchová neprůzvučnost Kročejová neprůzvučnost

Jestliže plocha oken v obvodovém plášti v místnosti zaujímá více než 50% z celkové plochy je požadovaná Rw okna stanovována z tabulky pro obvodový plášť Jestliže plocha oken v obvodovém v místnosti plášti zaujímá 35 - 50% z celkové plochy je požadovaná Rw okna stanovována z tabulky pro obvodový plášť a snížena o hodnotu 3 dB Jestliže plocha oken v obvodovém plášti v místnosti zaujímá méně než 35% z celkové plochy je požadovaná Rw okna stanovována z tabulky pro obvodový plášť a snížena o hodnotu 5 dB

kde R´w - min hodnota indexu stavební vzduchové neprůzvučnosti v závislosti na venkovním hluku [dB] Vzduchová neprůzvučnost OP musí vyhovovat min požadavkům, které jsou stanoveny váženou neprůzvučností R´w [dB] a váženým rozdílem hladin Dn,T,w [dB]

Nejvýše přístupné hladiny zvuku ve vztahu k prostředí se stanoví dle Hluku z pracovního prostředí 85 dB s korekcí 0 až -45 podle druhu pracovní činnosti Hluk z venkovního prostředí 40 dB s korekcí -15 až +20 podle druhu využití

Neprůzvučnost oken se hodnotí Rw (index laboratorní vzduchové neprůzvučnosti)

Denní osvětlení

Požadavek denního osvětlení (prosklených částí OP): Okna, balkónové dveře, prosklené stěny zajišťují: VIZUÁLNÍ SPOJENÍ S OKOLÍM Spojení s přírodou přispívá k upevnění zdraví člověka po stránce psychologicko – fyziologické Doporučení rozměru místnosti a výšky nádpraží:

Při stejné ploše zasklení je různě rovnoměrné osvětlení místnosti: 1. 2. 3. 1. Nejrovnoměrnější osvětlení místnosti 3. Nejméně rovnoměrné osvětlení místnosti

Osvětlení interiéru: Přírodní světlo (Slunce) Umělé světlo (svítidla) hlavně pro noční a večerní vidění, v odůvodněných případech využití i jako doplnění denního osvětlení Denní světlo: Přímé sluneční paprsky (380 – 2500 nm) tzv. oslunění Záření oblohové (380 – 780 nm) dopadá na zemi i když je Slunce zakryto za mraky

Spektrum slunečního záření

Denní osvětlení Denním osvětlením se má vytvářet zraková pohoda, kterou lze zabránit vzniku předčasné i nadměrné únavy Takové prostředí je nutné vytvořit pro pobyt lidí ve vnitřním prostoru, který trvá déle než 4 hodiny.

Denní osvětlení se navrhuje na : Úroveň denního osvětlení (D). Rovnoměrnost osvětlení. Podle rozložení světla. Ochranu před oslněním.

Činitel denní osvětlenosti (vyjadřuje úroveň denního osvětlení s ohledem na jeho neustálou proměnlivost): E – osvětlenost v kontrolním bodě (lx) Eh – srovnávací osvětlenost venkovní vodorovné nezacloněné roviny (lx)

Třídění zrakových činností Při posuzování se vychází z poměru vzdálenosti od předmětu zájmu k jeho velikosti. Na základě tohoto údaje se rozhoduje o Hodnotě činitele denní osvětlenosti v % od 3,5% až po 0,25%. Zrakové činnosti jsou rozděleny do sedmi skupin, které rozlišují pracovní aktivity na mimořádně přesné až po vlastní celkovou orientaci.

Hydrodynamické požadavky: Pronikání dešťové vody do obvodového pláště je možné 3 způsoby: 1) styky mezi jednotlivými prvky obvodového pláště 2) styky v transparentních konstrukcích 3) povrchem (nasákavost materiálu)

Hydrodynamické požadavky: Ochrana proti pronikání srážkové vody Funkčními spárami fasády nesmí pronikat srážková voda! Spáry musí být upraveny tak, aby proniklá srážková voda do prostoru spáry byla odvedena na vnější stranu okna.

Požárně bezpečnostní požadavky: · zaručit po určitou dobu únosnost a stabilitu zajistit bezpečný únik osob zamezit šíření požáru uvnitř objektu pomocí dělení objektu na menší celky zabránit přenesení požáru z hořícího objektu na sousední objekt zajištěním dostatečných odstupů umožnit účinný protipožární zásah všech zasahujícím hasičským jednotkám prostřednictvím zajištění požární vody

Stupeň hořlavosti: A nehořlavé (např. beton, keramické výrobky a kovy) B nesnadno hořlavé (např. desky a rohože z minerálních a skleněných vláken) C hořlavé C1 těžce hořlavé (např. retardovaný polystyren, tvrdé dřevo, tvrzený papír) C2 středně hořlavé (např. měkké dřevo) C3 lehce hořlavé (např. PVC, polyethylen, korek)

Třída reakce na oheň: A1, A2 nehořlavé materiály B nesnadno hořlavé C těžce hořlavé D středně hořlavé E, F lehce hořlavé Materiály pro výrobu oken sklo a kovy nehořlavé výrobky třídy A1 dřevo a plasty mohou patřit nejlépe do třídy B

Kvalitu domu určuje Místo stavby, Velikost pozemku, Interiér Exteriér, Uživatel Projektant Dodavatel

Komplexním návrhem posouzení pozemku, vhodným umístěním a dobrým projektem domu můžeme s minimálními náklady dosáhnout optimální energetickou účinnost domu. Poloha, prístup a veľkosť pozemku, tvar domu Pri komplexnom posúdení pozemku, vhodnom umiestnení a dobrom projekte domu môžeme s minimálnymi prostriedkami dosiahnuť optimálnu energetickú bilanciu domu. Pri konkétnom určovaní vhodnej polohy pre dom je rozhodujúca lokálna klíma, ale teba prihliadať aj na vlastné pracovné, školské či iné záväzky a záujmy. Odľahlé miesto vzdialené od ruchu poskytuje veľké súkromie, ale vyžaduje vzhľadom na obmedzené možnosti verejnej dopravy časté používanie automobilu. Domom ušetrená energia sa tým nezmyselne presunie do energie pre zabezpečenie mobility. Veľkosť pozemku závisí od predstavy veľkosti stavby a plánovaného využitia pozemku, pričom sa prihliada na požiadavku minimálneho záberu voľných plôch. Istou kompenzáciou zabranej zelene na výstavbu je zriadenie zelenej strechy. Bežná veľkosť pozemku pre samostatne stojaci dom je 500 až 800 m2.

Estetické požadavky: Účel svislého obvodového pláště a výplní otvorů v něm je: uvést ARCHITEKTONICKÉ DÍLO do nového prostředí a přispět k jeho ESTETICKÉ úrovni Podle Vitruvia krása – pevnost – účelnost

ŘEŠENÍ OBVODOVÉHO PLÁŠTĚ: funkce objektu (administrativa, byty, sportovní hala,…) zvolený materiál (kov, železobeton, dřevo, …) ARCHITEKTONICKÁ FORMA