Lehké obvodové pláště – prosklené fasády

Společně s Českou komorou lehkých obvodových plášťů (ČKLOP) připravujeme sérii článků na dané téma s připomínkou základních směrnic a evropských norem.

Úvod

Lehký obvodový plášť (dále jen LOP) je ze stavebního hlediska konstrukce svislého pláště budovy vytvořená ze svislých a vodorovných profilů a výplní z izolačního skla a tepelněizolačních panelů různého složení, a případně obkladových a stínících prvků.

Z hlediska legislativního se jedná o výrobek specifikovaný technickou harmonizovanou normou EN 13830. Takový výrobek se skládá ze systémových profilů, konstrukčních spojů, systému zasklení a kotvení do stavby. Jako celek musí splňovat kritéria předepsaná technickou normou v úrovních nebo třídách podle požadavků konkrétního projektu.

I když se obvykle jedná o jedinečné architektonické provedení pro konkrétní projekt, vyráběné v podstatě na zakázku, musí takové řešení vycházet z vyzkoušených (otestovaných) principů – systému kotvení, těsnění, osazení skla. Dodavatel – výrobce musí u každého výrobku, tedy LOP daného provedení, deklarovat úrovně a třídy předepsaných vlastností ES prohlášením o vlastnostech a výrobek označit CE značkou (obvykle formou listinného dokumentu v doprovodné dokumentaci).

Za LOP se nepovažují skládané konstrukce, u kterých se na stavbě sestaví rošt z ocelových plechových profilů nebo dřevěných hranolů, který se vyplní tepelnou izolací a oboustranně zaklopí deskami na bázi dřeva nebo vláknocementu, a doplní vodotěsnou a parotěsnou membránou. Ačkoliv se z hlediska stavebních konstrukcí jedná o lehké stěny, nespadají tyto konstrukce do předmětu normy EN 13830.

Stejně tak se uvedená norma nevztahuje na systémy opláštění z tepelněizolačních panelů podle normy EN 14509, které se používají především na opláštění hal.

Konstrukční řešení

Systémy LOP se nejčastěji realizují z hliníkových profilů, které nepodléhají korozi a umožňují aplikaci vysoce odolných a trvanlivých práškových vypalovaných laků, případně eloxovaných povrchů. Dále se používají ocelové systémové profily buď z uhlíkové oceli, opatřené povrchovou úpravou mokrými laky nebo také práškovými vypalovanými laky, nebo z nerezové oceli.

V podstatně menší míře se používají systémy z PVC-U profilů, které mají nejen menší odolnost na zatížení, ale jsou také hořlavé.

V současnosti se vyvíjí dřevěné konstrukční systémy LOP pro moderní vícepodlažní dřevostavby.

Konstrukčně se rozlišují dva základní systémy LOP:

• sloupkopříčkové systémy, nazývané také rastrové, se skládají z předvyrobených svislých a vodorovných prvků (profilů) nesoucích průhledné nebo plné výplně, případně lze do otvorů rastru osadit otevíravé výplně. Tyto fasádní systémy umožňují realizovat i prostorově složitější fasády. Sloupkopříčkové systémy jsou obvykle konstrukčně jednodušší, a tudíž levnější. Do finální podoby se sestavují přímo na stavbě, takže vyžadují delší čas na montáž a instalaci vnějšího lešení po dobu realizace. Taktéž všechny obkladové a doplňkové (stínící) prvky se montují na stavbě. Nevýhodami těchto konstrukcí je požadavek na vyšší míru zkušenosti montážních pracovníků, riziko znečištění kontaktních ploch, zasklívacích a drenážních spár stavebním prachem, a určitá závislost na klimatických podmínkách kvůli vyššímu podílu lepení a tmelení. Praxe také potvrzuje vyšší riziko poškození výplní ze skla při skladování a manipulaci na stavbě.

• modulové systémy, nazývané také elementové nebo blokové fasády, se skládají z předem vyrobených fasádních dílců obvykle na výšku jednoho podlaží, které se zavěšují na nosný skelet. Jednotlivé fasádní dílce jsou zkompletovány včetně vnějších a vnitřních obkladů a vnějšího, případně vnitřního stínění. Montáž dílců se provádí jeřábem, a proto není nutné instalovat lešení kolem vnějšího pláště a samotná montáž pláště je obvykle rychlejší. Modulové systémy jsou technicky složitější, a proto výrobně dražší, Vyšší cena těchto systémů je vyvážena rychlejší realizací a vyšší kvalitou, protože větší podíl kompletace se odehrává v továrních podmínkách. Montáž vyžaduje menší počet pracovníků oproti rastrovým konstrukcím nejen pro manipulaci, ale i pro samotnou instalaci. Montáž modulové fasády obnáší výrazně méně technologických kroků, čímž se snižují nároky na profesní odbornost montážních pracovníků.

Dalším typickým konstrukčním systémem jsou skleněné terčové fasády, které jsou tvořené tabulemi skla (jednoduchého nebo izolačního skla) upevněnými na nosnou konstrukci systémem bodových úchytů. Tabule skla mohou být upevněny kovovými terči v otvorech tabulí, nebo nosiči skel ve spárách mezi tabulemi.

Tyto terčové fasády se používají jako pláště velkoprostorových hal, atrií, nebo jako předsazené fasády. U skleněných terčových fasád je obtížné provést napojení stropní desky a utěsnění připojovací spáry, proto se nepoužívají jako hlavní izolační pláště vícepodlažních objektů.

Vlastnosti lehkých obvodových plášťů

LOP jako součást obálky budovy musí splňovat všechny legislativní požadavky kladené na stavební konstrukce obvodového pláště. Na rozdíl od těžkých obvodových plášťů, tvořených standardními stavebními materiály, mají LOP své limity v úrovni parametrů.

Vlastnosti dané systémem utěsnění konstrukčních spojů a provedení zasklívací spáry, tedy vodotěsnost a průvzdušnost, nejsou závislé na typu výplně a rozměrech, jestliže tyto vychází z technických předpisů dodavatele systému. Další vlastnosti jsou však právě ovlivněny použitým typem výplně, rozměry polí, konstrukční výškou kotvení a dalšími variabilitami, a musí se posuzovat individuálně na každý projekt.

Tepelná technika

Součinitel prostupu tepla proskleného LOP, doplněného v určitém poměru tepelněizolačními panely je závislý na dosažitelném součiniteli prostupu tepla izolačního skla (v případě trojskla nejméně – tedy nejlépe 0,5 W/m²K) a na velikosti polí, resp. na množství profilů na plochu (lineární tepelné vazby profilů zvyšují tepelné ztráty). Tepelná setrvačnost LOP je také výrazně nižší než u těžkých konstrukcí. LOP v sobě integruje všechny tři izolační roviny: vodotěsnou, tepelněizolační a parotěsnou, které jsou rozloženy v limitní stavební hloubce konstrukce, obvykle 180 mm až 220 mm.

Doplnění tepelné izolace na vnitřní líc LOP za neprůhledné výplně je konstrukčně možné a eliminuje se tím vliv lineárních tepelných vazeb profilů a riziko kondenzace na vnitřním povrchu LOP, ale zároveň se posouvá kondenzační rovina do této přidané tepelné izolace, a je nutné ji doplnit na vnitřní straně parotěsnou membránou. Zde však nastává technologicky komplikovaný proces zajištění dokonalé těsnosti a neporušenosti parotěsného uzavření. Toto řešení je technologicky i materiálově výrazně náročnější a potlačuje efektivitu LOP.

Akustická izolace

Vzduchová neprůzvučnost stěnových systémů je závislá na hustotě a vlastní frekvenci použitých materiálů a kombinaci různých materiálů včetně tlumících.

V případě okna osazeného do těžké stavební konstrukce obvodové stěny je okno rozhodujícím (nejslabším) prvkem ovlivňujícím celkovou akustickou izolaci obvodové stěny, přičemž se musí dbát na provedení důkladného utěsnění připojovací spáry. Výrobce pro okno stanoví laboratorní váženou vzduchovou neprůzvučnost R_w a podle ní se posuzuje vhodnost zabudování do vnější stěny chráněné místnosti. Stavební vážená vzduchová neprůzvučnost R´_w se pak spočítá z poměru ploch stěny a okna, podle parametrů okna a těžké stěny a vlivu zabudování (případná redukce vlivu připojovací spáry).

LOP tvoří celou vnější stěnu chráněné místnosti bez vlivu zabudování. Proto požadovaná vážená stavební neprůzvučnost R´_w je rovna laboratorní neprůzvučnosti R_w. Podle charakteru hluku v okolí posuzované budovy se někdy ještě uvažují faktory přizpůsobení spektru C a C_TR, například vliv městské dopravy. Tyto faktory mohou výrazně zvýšit požadovanou hodnotu R_w. Faktory zohledňují určité zvukové frekvence podle zdroje hluku a jsou vlastní dané konstrukci a plošným výplním. Faktory mají zápornou hodnotu a snižují váženou vzduchovou neprůzvučnost R_w. Celková hladina akustického tlaku v místnosti LA je závislá také na velikosti vnější stěny vůči velikosti místnosti. Například rohová místnost s dvěma vnějšími stěnami bude mít při stejné hladině akustického tlaku vně budovy vyšší hladinu vnitřního akustického tlaku.

LOP se skládá obvykle z dutých kovových profilů, izolačního skla s deklarovanou, laboratorně nebo výpočtově ověřenou vzduchovou neprůzvučností a tepelněizolačních panelů, složených z různých vrstev (obvykle: vnější deska – minerální vata – vnitřní plech). Protože je konstrukce vyplněna tenkými deskovými materiály, které fungují jako membrány, a možnost použití tlumících materiálů je omezena – ve sklech jsou to PVB nebo akustické fólie, v tepelněizolačních panelech těžká minerální vata. Z těchto konstrukčních a materiálových důvodů je maximální vážená vzduchová neprůzvučnost prosklených LOP přibližně 52 dB a při zahrnutí faktoru přizpůsobení spektru C_TR pak můžeme uvažovat o hodnotě okolo 46 dB. Při porovnání s požadavky na neprůzvučnost obvodového pláště podle normy ČSN 73 0532 je zřejmé, že je důležité při návrhu budovy vzít v úvahu nejen zdroje vnějšího hluku, ale také umístění chráněných vnitřních prostor podle uvažovaného využití.

Další charakteristikou LOP je tzv. „flanking“, což je prostup zvuku připojovací spárou mezi pláštěm budovy a stropní deskou, nebo svislou dělící příčkou. Na rozdíl od těžkých stavebních konstrukcí je zde prostup zvuku konstrukcí, a především dutinami LOP nezanedbatelný, a lze jej ověřit pouze měřením ve zkušebně na vzorku 1:1 nebo na realizovaném plášti obdobné konstrukce. Při zohlednění konstrukce podhledu a skladby podlahy lze u LOP uvažovat s váženou vzduchovou neprůzvučností do 52 dB až 55 dB. Při napojování vnitřních dělících příček mezi dvěmi vzájemně akusticky chráněnými místnostmi je někdy nutné doplnit sloupek LOP o další tlumící materiály, a u zvláště chráněných místností (hotelové pokoje, byty) je vhodné v místě napojení rozšířit vnitřní ostění a ve fasádním plášti osadit široký tepelněizolační panel.

Ochrana proti požáru v LOP

Požadavky na požární bezpečnost obvodových stěn, případně jejich doplnění o požární pásy, definují normy skupiny ČSN 73 08… Budova je obvykle rozdělena na požární úseky po patrech, a dále jsou definovány rozhraní mezi požárními úseky v každém podlaží, resp. požárními úseky a chráněnými únikovými cestami.

Z hlediska konstrukce LOP je nejvhodnější budovu, která je rozdělena na jednotlivé požární úseky, doplnit samočinným hasicím zařízením (sprinklery). Pak nemusí LOP vykazovat žádnou požární odolnost. V případě, že je nutné realizovat požární pásy v obvodové stěně, je možné integrovat do rastrové konstrukce části s požadovanou požární odolností. Systémy modulových konstrukcí jsou znevýhodněny propojenými vodorovnými a svislými dutinami v systému, a proto obvykle nejsou dodávány ve specifikaci s požární odolností. U modulových fasád je pak možné požární pásy vytvořit doplňkovou vnitřní požárně odolnou konstrukcí.

Rastrové fasádní systémy jsou k dispozici i v požárně odolném provedení s odolností na vnitřní nebo vnější požár pro ochranu stavby proti požárnímu zatížení od sousedních budov z jejich požárně nebezpečného prostoru.

Utěsnění spáry mezi stropní deskou a vnitřním lícem LOP je z hlediska požární ochrany posuzováno jako součást stropní desky a musí splňovat minimální požární odolnost, aby nedošlo k prohoření spárou dříve, než dojde k destrukci LOP. Řešení napojení stropní desky na LOP musí být certifikováno, nebo podloženo expertním posudkem.

Odolnost proti zatížením

U LOP se uvažují tři základní zatížení – zatížení větrem (ČSN EN 1991-1-4), užitné vodorovné zatížení a zatížení od vlastní tíhy (ČSN EN 1991-1-1). Dále se může posuzovat zatížení sněhem (ČSN EN 1991-1-3), nastane-li tento stav a dále zatížení nárazem (zde je velmi vhodné uvažovat především riziko nárazu z vnějšku při údržbě fasády, a to buď od horolezce nebo od servisní zavěšené lávky).

Na zatížení větrem se samozřejmě posuzuje kotvení LOP a svislé a vodorovné profily. Ovšem nesmí se zapomenout na posouzení samotných výplní, především skleněných.

Také užitné vodorovné zatížení lineární a bodové se přenáší do kotvení a hlavních profilů, a samozřejmě do prosklených výplní, jsou-li na celou výšku místnosti a plní funkci zábrany proti pádu do hloubky v souladu s normou ČSN 74 3305 – Ochranná zábradlí. U těchto výplní se posuzuje zatížení statické podle ČSN EN 1991-1-1 a zatížení nárazem podle ČSN 74 3305.

Zatížení od vlastní tíhy, která je dána především hmotností výplní a případných doplňkových obkladů a stínících prvků, se přenáší do kotvení a hlavních nosných profilů. Nesmí se přitom zapomínat na posouzení spojovacích uzlů mezi vodorovnými a svislými profily LOP, přes které se tíha výplní přenáší.

Ačkoliv žádný standard nedefinuje požadavky na bezpečnost svislého prosklení LOP proti rozbití a pádu střepů z výšky, resp. bezpečnost proti poranění pádem střepů z výšky, je nutné toto riziko v maximální míře eliminovat.

Skleněné výplně na vnějším líci LOP, tedy především vnější tabule izolačních skel, musí odolat definovanému zatížení větrem bez poškození, musí být posouzeny z hlediska tepelného šoku, a musí bez poškození odolat nárazu při údržbě. Síla takového nárazu, a tedy požadovaná třída odolnosti podle EN 14019, se odvodí od uvažované technologie údržby.

Konstrukce LOP se dále musí posuzovat na účinky pohybu a dotvarování skeletu budovy – průhyb desek, stlačení sloupů a na výškových budovách pohybu stavby od působení větru.

Není-li to přímo stanoveno v projektu, neuvažují se pro bezpečnost LOP havarijní stavy, například výbuchy vně i uvnitř, nárazy nad limity uvažované normami, a kolapsy nosných struktur budovy.

Článek byl publikován v Ročence ČKLOP 2020