Pozemní stavitelství III Přednáší Ing. Jan Mareček Ph.D. Katedra 225 / 311/1 Konzultace lze domluvit na adrese jan.marecek@vsb.cz

Obvodové pláště Stavební konstrukci, která tvoří obal budov oddělující vnější prostor od vnitřního nazýváme Obvodovým pláštěm Na konstrukcích svislého obvodového pláště, spodní stavby a střechy se podílí řada specialistů, kteří se musí dohodnout na konečné podobě stavebního díla. Na projektantovi je aby se dohodl s účastníky stavby na kvalitě a ceně, životnosti a odolnosti jednotlivých konstrukcí. Při přípravě se nesmí zapomenout na vnitřní prostředí, které bude sloužit po dobu provozu uživateli. Pro stavbu je určující, v jakém prostoru bude stavba umístěna, jakým povětrnostním podmínkám bude vystavena a jak stavba ovlivní stávající prostor.

Obvodové pláště a výplně otvorů Pro osvětlení a průhled slouží transparentní konstrukce Pro komunikace slouží dveře a vrata Pro průduchy jsou to komíny, mřížky a výdechy. 3

Doba kamenná nás překvapuje skladbou konstrukcí bez ohledu na hmotnost

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

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

Pohodlné schodiště vypráví o bohatství paláce Knossos

Požadavky kladené na obvodové pláště: Mechanická odolnost a stabilita - Konstrukční normy Požární bezpečnost - Požárně bezpečnostní normy Hygiena, ochrana zdraví a životního prostředí Bezpečnost při užívání Ochrana proti hluku - Akustické normy Ochrana na úsporu energie a tepla – Tepelně technické normy Obvodový plášť by měl vypovídat o tom co se odehrává uvnitř budovy, kdo zde bydlí a pracuje.

Obvodový plášť a sochaři

Obvodový plášť a geometr

Pokřivený obvodový plášť

OP a jejich únosnost 1. NOSNÉ (OP tvoří součást nosného systému) 2. SAMONOSNÉ (vynášející svou hmotnost) 3. ZAVĚŠENÉ 4. VYSUTÉ (zakotvené do nosného systému) 5. KOMBINOVANÉ 6. TRANSPARENTNÍ (průhledné konstrukce) 7. PANELOVÉ 8. HRÁZDĚNÉ, RÁMOVÉ

OP podle materiálu nosné konstrukce: 1. ZDĚNÉ 2. BETONOVÉ monolitické panelové 3. DŘEVOSTAVBY 4. KOMBINOVANÉ 5. TRANSPARENTNÍ

OP podle zatížení Zatížení kolmo na rovinu pláště Zatížení v rovině pláště Zatížení od konstrukcí zavěšených na Op Zatížení od záchytných bodů pro zabezpečení údržby pláště Zatížení termické důsledek teplotních rozdílů, kterými jsou konstrukce vystaveny vlivem částečného zastínění slunečního záření vlivem rozdílných teplot v interiéru a exteriéru

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

Teplá voda a architektura

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

Normy

Šíření tepla konstrukcí Šíření vlhkosti konstrukcí ČSN 73 0540 – 2 : 2007 Popis tepelně technického chování konstrukcí z následujících hledisek: Šíření tepla konstrukcí Šíření vlhkosti konstrukcí Šíření vzduchu konstrukcí Tepelná stabilita místnosti Prostup tepla obálkou budovy

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. Je vhodné posoudit TEPLOTNÍ FAKTOR VNITŘNÍHO POVRCHU fRsi ≥ fRsi,N [-]

Šíření tepla : 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 je skutečná hodnota součinitele prostupu tepla UN požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla konstrukce

Výpočet součinitele prostupu tepla U: Výpočet z tepelného odporu 1 1 U = = [W.m-2.K-1] R R R R + + si se T 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

Přestup tepla Ochlazování fasády (na vnější straně) závisí na teplotě a rychlosti proudění vzduchu. Přestup tepla (na vnitřní straně) závisí na proudění vzduchu v interiéru uprostřed stěny se liší od proudění v rozích do součinitele přestupu započítáváme i část vyzařování povrchu.

Norma ČSN 73540

Vážený průměr součinitele prostupu tepla Výpočet : Plocha rámu x U rámu Plocha skla x U skla Délka rámečku x Ψ rámečku Ztráty celkem / plocha okna

Lineární i bodový činitel prostupu tepla

Prostup tepla stěnou v cm Rozměry v cm

Návrh 2 PROSTUP TEPLA – podklady Popis konstrukce typové stěny Řez stěnou v cm Vypočteme jednotlivé tepelné odpory vrstev Řez stěnou vyneseme v měřítku tepelných odporů. Popis venkovního a vnitřního prostředí Na svislou osu naneseme teplotu v interiéru a v exteriéru, označte rozdíl teplot Průběh teplot je mezi hraničními body je lineární. Na výkrese vyznačte teploty na hranici vrstev.

Prostup tepla v měřítku teplotních odporů stěny Tepelný odpor izolace Tepelný odpor zdiva Prostup tepla v měřítku teplotních odporů stěny Přechodový odpor Přechodový odpor Rozdíl teplot Δt ti te Teplotní odpor konstrukce včetně přechodových odporů

Návrh 2 PROSTUP TEPLA – POVRCHOVÁ TEPLOTA Grafické znázornění průběhu tepla vrstvami stěn. Skladbu stěn vyneseme na vodorovnou osu v měřítku tepelných odporů. Na svislou osu naneseme stupně návrhových teplot. Průběh teplot je mezi hraničními body je lineární.

Prostup tepla v měřítku teplotních odporů stěny POVRCHOVÁ TEPLOTA INTERIÉRU ti POVRCHOVÁ TEPLOTA EXTERIÉRU Rozdíl teplot Δt te Teplotní odpor konstrukce včetně přechodových odporů

Vlhko a teplo v dokumentaci V popisu prostředí místností bychom měli vždy uvést Projektovanou teplotu vzduchu ve stupních Celsia, kterou bude topný systém udržovat. Projektovanou vlhkost v procentech parciálního tlaku vodní páry, která se bude v místnosti udržovat. Příklad popisu místnosti: Teplota v místnosti 20 oC vlhkost 60%. To znamená, že bude udržována teplota 20 oC, Parciální tlak nasycené vodní páry 2337 Pa bude udržován na 60% své hodnoty. Při takovém tlaku se bude hmotnost 1m3 vlhkosti vzduchu pohybovat kolem 60% ze 17g/m3 .

Vlhkost v interiéru podle užívání Koupelna v provozu 700 g/hod Kuchyň dtto 1500 g/hod Sprcha 2600 g/hod Odpočívající člověk 60 g/hod Pracující člověk 300 g/hod Akvárium 900 g/hod Rostliny podle velikosti

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

Difuse vodních par DIFUZE – schopnost molekul vodní páry pohybovat se z prostředí o vyšším parciálním tlaku do prostředí s nižším parciálním tlakem. Podle toho, jaký odpor kladou materiály OP podle toho se pohybují molekuly par přes stěnu z místa většího množství do místa menšího množství par ve vzduchu okolního prostředí. Vzduch při teplotě 20oC pojme při 100% nasycení cca 17 g/m3 . Venkovní vzduch při teplotě -15oC pojme při 100% cca 1 g/m3 .

Kdy dochází ke kondenzaci vodní páry uvnitř konstrukce?

Vlhkost venkovního vzduchu podle teploty

Tlak a hmotnost nasycených vodních par

Změny hmotnosti par v závislosti na provozu místnosti Popis činnosti Pracující člověk 300 g/hod Odpočívající člověk 60 Provoz bytové kuchyně 1500 Sprchování v jedné sprše 2600 Koupání ve vaně 700

Úprava vlhkosti v místnosti Větráním – výměna suchého venkovního s vnitřním znehodnoceným vzduchem. Rekuperací – vysušení a úpravou ve vzduchotechnice Difuzí - přes plášť místnosti Infiltrací – přes spáry výplně otvorů Sorpcí - do konstrukce pláště místnosti a interiéru

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

Energetická charakteristika budovy je hodnocena podle průměrného součinitele prostupu tepla obálkou budovy

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. Dva druhy tepelného mostu: lineární (se shodnými řezy v libovolném řezu) bodový (bez shodných řezů v libovolném směru) Tepelné mosty mohou být příčinou vzniku kondenzace a následně vzniku plísní!

Aerodynamické požadavky: Aerodynamika budov se zabývá prouděním vzduchu okolo budov ve vztahu k členitosti OP a jiných vlastností proudění vzduchu. Z hlediska statiky a dynamiky nosných konstrukcí (zatížení větrem tlak a sání) z hlediska stavební fyziky Přestupu tepla Iinfiltrace Průvan

Tlak a sání větru

AERODYNAMICKÉ VLASTNOSTI STAVBY: Rychlost průměrného větru je 25 m/s Průměrná rychlost větru se mění : podle výšky budovy, podle terénu, podle větrných oblastí.

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

Tlak větru

Ochrana proti hluku ČSN 730532 Akustika Ochrana proti hluku ČSN 730532 Neprůzvučnost konstrukce OP [dB] Vzduchová neprůzvučnost kde Rw -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]

Neprůzvučnost oken se hodnotí Rw (index laboratorní vzduchové neprůzvučnosti)

Neprůzvučnost oken podle OP 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

Osvětlení Osvětlení místnosti podle zrakové činnosti Velikost okna 1/8 z plochy obytné místnosti U pomocných místností je min velikost okna 1/12z jejich plochy

Podle ČSN 730542 Globální sluneční záření pronikající zasklenou plochou je uvedeno v tabulce III.3. Za měsíc se udává Ev (kWh.m-2.měs -1) Upraví se podle stínění a reflexe skla Vypočte se tepelný tok, který je k dispozici pokud se celé sluneční záření přemění na infračervené záření. To znamená, že se ohřeje interiér místnosti a od něho se ohřeje vzduch.

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

Rozložení světla v místnosti při různých výškových polohách okna

Optimální denní osvětlení budov s trvalým pobytem lidí udává: ČSN 73 0580: Denní osvětlení budov část 1: Základní požadavky část 2: Denní osvětlení obytných budov část 3: Denní osvětlení škol část 4: Denní osvětlení průmyslových budov Denním osvětlením se mají vytvářet příznivé zrakové podmínky vidění (zraková pohoda), kterými lze zabránit vzniku předčasné i nadměrné únavy a předcházet možnostem úrazu.

Trvalý pobyt lidí ve vnitřním prostoru nebo v jeho funkčně vymezené části, který trvá v průběhu jednoho dne (za denního světla) déle než 4 hodiny a opakuje se při trvalém užívání budovy více než jednou týdně. Denní osvětlení se navrhuje podle těchto kriterií: úroveň denního osvětlení (D) rovnoměrnost denního osvětlení rozložení světla a zábrana oslnění

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)

Požární zabezpečení FASÁDA JE OTEVŘENÁ POŽÁRNÍ PLOCHA Prostor kolem stavby vždy přístupný pro požární techniku. Prostor před vstupem je vhodné chránit . Prostor nad vjezdem do garáže je vhodné chránit římsou š. 0,9m

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