Atypická řešení přerušení tepelných mostů a vazeb
Přerušení tepelných mostů na vodorovných konstrukcích pomocí speciálních prvků je v dnešní době již standardem. Existují ale stále případy, kdy běžná systémová řešení nejdou snadno použít, a je proto nutné navrhnout řešení atypická. Stejně tak vznikají nové produkty, které zohledňují potřeby pokrýt veškerá místa přechodu nosných konstrukcí z interiéru do exteriéru. Cílem tohoto článku je nastínit možnosti adaptace standardních prvků pro přerušení tepelných mostů a tepelných vazeb, představit možná atypická řešení a ukázat nové elementy pro přerušení těchto kritických míst.
Tepelné mosty a vazby
Tepelné mosty a vazby jsou lokální oblasti stavebních konstrukcí, ve kterých dochází ke zvýšeným ztrátám tepla, resp. k rychlejšímu průniku tepla z prostředí vnitřního do prostředí venkovního ve srovnání s jinými místy uvažované stavby či konstrukce. Tepelné mosty se v konstrukci pravidelně opakují a jsou její součástí (např. krokve v šikmé zateplené střeše), zatímco tepelné vazby jsou styky rovinných konstrukcí (např. stěny a podlahy). Pro tepelné mosty a vazby jsou charakteristické nižší povrchové teploty a riziko tvorby kondenzátu a plísní. Projevují se povrchem chladnějším v interiéru a naopak teplejším v exteriéru oproti sousedním konstrukcím, lze je tedy snadno odhalit termokamerou. Tepelné mosty a vazby se hodnotí pomocí teplotního faktoru vnitřního povrchu fRsi, který vychází z povrchové teploty na teplé straně konstrukce a představuje míru rizika pro tvorbu kondenzátu a plísní. Tepelné vazby se navíc hodnotí i pomocí činitelů prostupu tepla ψ a χ jako charakteristických ukazatelů energetických ztrát.
Tepelné mosty a vazby lze rozdělit do několika kategorií:
- stavební – v místech, kde je chybné napojení dvou konstrukcí,
- geometrické – např. v rohu objektu, u ukončení zdi apod.,
- systematické – v místech, kde je nedostatečná tepelná izolace, zpravidla ve spárách,
- konvektivní – v místech, kde dochází k proudění vzduchu.
Tepelné mosty a vazby jsou nežádoucí z několika důvodů:
- mají negativní vliv na tepelné ztráty objektu,
- na chladném povrchu v interiéru může kondenzovat vodní pára a následně zde mohou růst plísně,
- kondenzace vodní páry může rovněž způsobit narušení statiky konstrukcí.
Klasickým typem železobetonové konstrukce, u které dochází ke vzniku tepelných mostů, jsou vykonzolované části objektu. Dalšími místy mohou být nevhodně řešené nadokenní překlady, železobetonové věnce či místa kotvení fasád.
Pro řešení tepelných mostů a vazeb existuje na našem trhu celá řada standardních prvků.
Atypická řešení
Na následujících případech jsou demonstrovány možné úpravy zmíněných standardních prvků pro použití v atypických konstrukcích.
V případě atypických detailů je vždy vhodné kontaktovat dodavatele prvků pro přerušení tepelných mostů a zkonzultovat s ním možná řešení. Mnohdy to pak vede k zjednodušení a zefektivnění výstavby, resp. ke zbytečnému nenavyšování nákladů. Stejně tak je v případě potřeby možné navrhnout komplexně nový prvek, který odráží složité poměry konstrukce.
Nová budova ČSOB v Praze-Radlicích – Bodové napojení masivních fasádních říms
Budova ČSOB v Praze-Radlicích – vnější fasádní římsy navazující na stropní konstrukce jednotlivých pater jsou prefabrikované (Zdroj: archiv Schöck - Wittek)
Budova ČSOB v Praze-Radlicích – řešení bodového napojení masivních fasádních říms (Zdroj: archiv Schöck - Wittek)
Vnější fasádní římsy navazující na stropní konstrukce jednotlivých pater zde byly provedeny jako prefabrikáty, jež byly následně kamenicky opracovány. Bylo přitom potřeba vyřešit jejich dostatečně únosné napojení na stropní konstrukci tak, aby došlo k zamezení tepelných mostů. Ve snaze současně redukovat počet kotevních bodů a snížit staveništní pracnost byly navrženy speciální prvky pro vynesení konzol podkonstrukce říms. Použity byly klasické Isokorby model T s tepelnou izolací tloušťky 80 mm a s momentovou únosností cca 85 kNm a smykovou únosnost 155 kN. Aby bylo možné tyto prvky integrovat do omezeného prostoru stropní konstrukce, bylo je třeba výškově i délkově upravit. Za tímto účelem byla využita poměrně běžná úprava zkroužením kotevních prutů, která umožnila provést konstrukci bez zásadního dopadu na vnitřní stavbu. Dále byly prvky kráceny na délku 0,5 m a tvořily tak krátké, velmi únosné konzoly. Velkým přínosem pro úspěšnou realizaci byla intenzivní komunikace se statikem stavby.
Budova ČSOB v Praze-Radlicích – atypicky upravený Schöck Isokorb® model T (Zdroj: archiv Schöck - Wittek)
Vinařství Lahofer – Pohledové sendvičové sloupy
Vinařství Lahofer – motiv betonové vlny a žeber (Autor: Alexandra Timpau, Alex Shoots Buildings)
Vinařství Lahofer – řešení pohledových sendvičových sloupů (Zdroj: archiv Schöck - Wittek)
Vinařství Lahofer – motiv betonové vlny a žeber (Autor: Alexandra Timpau, Alex Shoots Buildings)
Jednou z hlavních architektonických myšlenek u vinařství Lahofer je motiv betonových vln, které vychází z šířky vinného řádku. Betonové vlny, tak navazují na vinné řádky a stavba nádherně splývá se svým okolím.
Po technické stránce, bylo nutné eliminovat tepelné mosty, které by vznikaly při průchodu interiérového betonového žebra do exteriéru. Tento problém byl vyřešen sendvičovým sloupem, kdy exteriérová část je zavěšená na speciálně upraveném prvku Schöck Isokorb® pro tento konkrétní detail. Prvek je zároveň navržen tak, aby pasoval do všech variant sloupů, především do těch velmi štíhlých. Vznikl tak tepelně technicky funkční spoj, který umožňuje propsat nosnou konstrukci do fasád objektu.
Spoluprací architekta, statika a firmy Schöck se docílilo velmi atraktivních pohledových sloupů, které negativně neovlivňují tepelné ztráty budovy.
Hotel Intercontinental, Praha – Kompletní výměna fasádních stěn
V rámci komplexní renovace hotelu byly demontovány nevyhovující svislé fasádní panely, ponechány byly pouze ocelové kotevní body ve stávající stropní konstrukci. Bylo nutno navrhnout staticky a tepelně technicky funkční připojení nových prefabrikátů. Nevýhodou konstrukce v tomto případě byl fakt, že fasádní panely se se stropní konstrukcí setkávají pouze bodově, stropní desky jsou velice subtilní, a navíc na přikotvení nové konstrukce zbývalo extrémně málo místa. Nebylo tedy možné využít stávající sortiment běžných dodatečně lepených rekonstrukčních prvků, a proto byly adaptovány elementy pro připojení ocelových konstrukcí – Isokorb typ S.
Způsob připojení bylo navíc potřeba vyřešit nejen z hlediska funkčnosti, ale také z hlediska snadné montáže na stavbě. V panelu byl proto zabudován kotevní plech s navařeným Isokorbem typ S a s našroubovaným masivním kotevním úhelníkem. Kotevní elementy byly provedeny z nerezu. Následně se na stávající kotevní plechy v objektu montážně vařily kotevní úhelníky.
Zajímavostí je, že ke dvěma stropům je kotven pouze první panel, jež byl vybaven rektifikačním mechanismem pro usnadnění montáže, neboť stavba je prostorově velice komplikovaná a výškově rozmanitá. Další panely byly ukládány pouze na spodní straně přes smykové trny a na horní straně přes Isokorby, jejich rektifikace nebyla nutná.
Hotel Intercontinental v Praze – z realizace kompletní výměny fasádních panelů (Zdroj: archiv Schöck - Wittek)
Inovativní konstrukční systémy
Po ukázce řešení projektů s málo opakovatelnými detaily bychom rádi přiblížili i možnosti využití systémových řešení přerušení tepelných mostů a vazeb na prefabrikovaných konstrukcích a také na dílcích, které dosud pomocí prvků pro přerušení tepelných mostů a vazeb nebyly řešeny vůbec, což je typicky případ sloupů a stěn.
I zde platí, že je vždy vhodné si v rámci koncepčního návrhu objektu potvrdit navržený systém s dodavatelem. Např. u prefabrikovaných konstrukcí, prefabrikovaných podest, nebo u sloupů se tím může výrazně zvýšit výrobní efektivita.
Přerušení tepelných vazeb u svislých nosných konstrukcí
Přerušení tepelných mostů ve svislých nosných konstrukcích
V rámci řešení přechodu spodní, nevytápěné části objektu na vrchní obytnou část je obvykle nutné přerušit tepelnou vazbu u sloupů a stěn. Běžně se tyto dílce obalují tepelnou izolací, což je řešení funkční. Mnohdy je však esteticky nevhodné, velmi pracné a zároveň tím dochází ke zbytečnému vytápění nepoužívané části objektu.
Právě pro přerušení tepelných vazeb u stěn a sloupů byly vyvinuty prvky Schöck Sconnex®, díky kterým je možné tato místa přerušit podobně, jako jsou projektanti zvyklí oddělit balkón od stropu.
Zásadní roli zde hraje snížení pracnosti, zlepšení estetiky a úplná eliminace tepelné vazby jak je schematicky patrné z obrázku níže, kde je patrné porovnání stávajícího systému zateplování se systémem Sconnex. S ohledem na statické působení prvků Sconnex je vhodné tyto prvky koncepčně navrhovat již na začátku projektu.
Zateplení objektu – standardní systém
Zateplení objektu – system využívající prvky pro přerušení tepelných mostů a vazeb u stěn a sloupů
Řešení prefabrikovaných fasád z pohledového betonu – Pohledová fasáda Klastru umění a designu Fakulty umění OU
Klastr umění a designu Fakulty umění Ostravské univerzity – fasáda z pohledového betonu (Autor: Denisa Doležalová, Deník Právo)
Klastr umění a designu Fakulty umění Ostravské univerzity – dodatečné vlepování kompozitních kotev do monolitu a osazování bloků tepelné izolace (Zdroj: archiv Schöck - Wittek)
V případě potřeby navrhnout vnější fasádu z železobetonu je možné ji provést monoliticky, a to ve velkých záběrech o velikosti až 6 × 12 m s využitím kompozitních kotev Schöck Isolink®. Na projektu Fakulty umění Ostravské univerzity byly tyto kotvy dodatečně vlepeny do monolitu a po provedení tepelné izolace byla následně zhotovena betonová fasáda bez tepelných mostů a s velkorysým spárořezem.
Prvky Isolink se pro svoji jednoduchou instalaci využívají zejména v prefabrikaci, ale v případě vysokých architektonických požadavků na fasádu je možné je používat i při realizaci monolitických fasád.
Systém pro rychlou montáž prefabrikovaných balkónů
Hotel Aquapark, Praha-Barrandov – při osazování balkonových dílců není nutné kompletní stojkování až k zemi (Zdroj: archiv Schöck - Wittek)
Hotel Aquapark, Praha-Barrandov – detail patentovaných kapes ve stropní konstrukci, do nichž se osazují balkonové dílce, před zmonolitněním (Zdroj: archiv Schöck - Wittek)
Rychlost, možnost osazení prefabrikovaných balkónů do prefabrikovaných stropů, minimální pořadavky na podpůrnou konstrukci během montáže, plná nosnost po 3 dnech i v zimě, elminimace záborů veřejného prostranství, úspora lidských zdrojů na stavbě. To a mnohé dlaší jsou důvody, proč byl na projektu Hotel Aquapark v Praze použít systém Schöck Idock®. Umožňuje totiž dodatečnou montáž balkónů pomocí patentovaných kapes osazených do stropní konstrukce, do kterých se dodatečně osadí balkón a provede se spojení vysokopevnostní zálivkou. Po jejím vytvrdnutí pak má konstrukce plnou únosnost a je možné využít například jako podporu pro montáž dalšího podlaží. V tomto případě byly balkóny osazovány do prefabrikovaných stropů, které byly použity pro celkové urychlení stavby. Výsledná kombinace těchto parametrů zajistila montáž jednoho balkónu za 6 minut a možnost osazovat další patro za 3 dny, bez nutnosti mít podepřenou celou konstrukci až na zem.
Závěr
První prvky pro přerušení tepelných mostů a vazeb značky Schöck se v Německu začaly vyrábět před více než padesáti lety a od té doby se značně rozšířily možnosti jejich použití. Přerušení tepelných mostů se zároveň stalo funkčním a ekonomickým požadavkem moderních staveb. V případech, kdy se zdá, že je konstrukce neřešitelná, je vhodné se spojit s dodavatelem již v rámci projektové přípravy. Obvykle je řešení možné, efektivní a zároveň vizuálně kvalitní.
Ing. Jan Vopička, Schöck - Wittek s.r.o.
Ing. Ondřej Wittek, Schöck - Wittek s.r.o.
Ať již se jedná o novostavby nebo o sanace: Společnost Schöck nabízí progresivní stavební řešení a systémy, které splňují nejrůznější požadavky z hlediska stavebně-fyzikálního, statického i konstrukčního.
