Jedním z významných faktorů ovlivňujících součinitel prostupu tepla dvouplášťových stěn s větranou vzduchovou mezerou a zavěšeným vnějším pláštěm je typ použitých kotev. Tloušťky tepelných izolací ve stěnových konstrukcích se již poměrně běžně přibližují k hranici 200 mm a nezřídka ji i výrazně překračují - a to i u objektů, které nemají žádné ambice na zařazení do kategorie nízkoenergetických budov. V souvislosti s tím stoupá potřeba korektního zohlednění vlivu různých tepelných mostů umístěných v takto mohutných tepelně izolačních vrstvách.
Ať už je kotva řešena jakkoli, představuje vždy bodový tepelný most, který zvyšuje výsledný součinitel prostupu tepla stěny - a to tím více, čím menší pozornost je věnována redukování tepelného toku kotvou s pomocí izolačních podložek či jiných opatření. Pro upevnění nosné konstrukce vnějšího pláště se u dvouplášťových stěn často používají lehké bodové kotvy z hliníkových či ocelových slitin, jakými jsou např. kotvy SPIDI max. Tepelný vliv těchto kotev se v projekční praxi dosud spíše zanedbává či se zohledňuje jen orientačními přirážkami k tepelné vodivosti tepelné izolace, v níž jsou kotvy umístěny. Často se doporučuje např. zvýšit tepelnou vodivost o 5 až 15 % v závislosti na předpokládané hmotnosti zavěšeného obkladu. Naneštěstí ale nemusí podobné přirážky vždy dostatečně přesně zohlednit skutečné tepelné působení tohoto typu kotvení. Výsledný efekt kotev nelze totiž vyjádřit nějakou konstantní hodnotou, protože závisí výrazně na celé řadě faktorů počínaje počtem kotev v 1 m2 a konče typem podkladní nosné konstrukce.
Snížení vlivu tepelných mostů a inovativní řešení
Snížení vlivu tepelných mostů v místě bodových kotev se dá docílit několika způsoby. Nejčastěji se používá tepelně izolační podložka pod kotvou v místě styku s nosnou konstrukcí a/nebo úprava materiálu části či celé kotvy (typicky jde o použití nerezové oceli, která má citelně nižší tepelnou vodivost než běžná ocel či hliník). Nejefektivnějším řešením na trhu je ale použití kotvy se zabudovaným přerušením tepelného mostu.
S tímto inovativním řešením se můžeme setkat zejména u kotev MFT-FOX (typ HT a VT) společnosti Hilti. Článek přináší informace o bodovém činiteli prostupu tepla inovativního typu kotev HILTI MFT-FOX pro provětrávané fasády. Pro vyjádření tepelných efektů bodových tepelných mostů se používá bodový činitel prostupu tepla χ [W/K]. Hodnota bodového činitele prostupu tepla diskutované kotvy je závislá na materiálu kotvy, tloušťce tepelné izolace, izolační podložce pod kotvou a na materiálu nosné stěny.
Překvapivě značný vliv typu kotvy je způsoben tím, že kotvy nemají stále stejný tvar a proporce. Podle své požadované délky se totiž různě liší - a to nejen tvarem přerušení tepelného mostu z Ultramidu, ale i délkou hliníkové části blíže k podkladní konstrukci. Komentář recenzenta Ing. Pavel Heinrich, HELUZ Cihlářský průmysl ocenil rozsah zpracování vlivu kotev na prostup tepla, který je shrnut do výpočetního vztahu.
Čtěte také: Izolace s asfaltovým lakem: Jak na to?
Pomocí výpočetních vztahů uvedených v tomto článku lze orientačně stanovit výši tepelných mostů vlivem systému zavěšených fasád s kotvami MFT-FOX (typ HT a VT). Vliv kotev Fox od společnosti Hilty na součinitel prostupu tepla konstrukce je minimální, jeho přibližnou výši lze stanovit použitím výpočetních vztahů uvedených v tomto článku. Zatímco pro tradičnější celokovové kotvy byly již dříve publikovány vztahy pro odhad jejich bodových činitelů prostupu tepla [1], pro nový typ kotev podobné vztahy zatím chybí, ačkoli by se daly velmi dobře uplatnit v praktických výpočtech různých skladeb stěn. Tento článek přispívá k zaplnění této mezery a uvádí vztahy pro orientační stanovení bodového činitele prostupu tepla kotev s přerušeným tepelným mostem.
Výpočetní analýza a zjištěné závislosti
Aby bylo možné odvodit vztah pro přibližný výpočet bodového činitele prostupu tepla, bylo třeba nejprve provést rozsáhlou výpočetní analýzu mnoha různých kombinací nosných konstrukcí, tepelných izolací a samotných kotev. Z výsledků vyplynulo, že největší vliv na hodnotu bodového činitele prostupu tepla má samotný typ kotvy, profily nosného roštu obkladu a tepelný odpor podkladní konstrukce. Tepelný odpor minerální vaty je při uvažování variant dostupných na trhu zanedbatelný. Tento článek se věnuje pouze vlivu samotné kotvy. V rámci práce byla provedena analýza, na základě které byl vliv nosného roštu zahrnut jako samostatný vliv.
Pro určení míry těchto závislostí byl vytvořen 3D model kotvy s proměnnými tloušťkami izolační podložky pod kotvou a s proměnnou tloušťkou tepelné izolace. Kotva byla modelována přesně včetně prolamování. Tepelné vodivosti jednotlivých materiálů byly uvažovány podle ČSN 730540-3. Výsledky výpočtu bodového činitele prostupu tepla v závislosti na tepelném odporu izolační podložky pod kotvou jsou přehledně uvedeny pro různé tepelné odpory nosné stěny. Graf platí pro hliníkovou i ocelovou kotvu a pro tloušťku tepelné izolace 140 mm - obdobné závislosti lze ovšem získat i pro tepelné izolace o jiných tloušťkách (v analýze byly hodnoceny tloušťky od 80 do 260 mm). Ve všech případech byla uvažována styčná plocha kotvy se stěnou o rozměru 90 x 80 mm a kotva o tloušťce stěny 2 mm.
Z výsledků je patrná zvláště výrazná závislost bodového činitele prostupu tepla na tepelném odporu stěny. Izolační podložka pod kotvou se projevuje významněji především u stěn s nízkým tepelným odporem (např. u časté železobetonové stěny tl. 200 mm), u nichž je obzvláště výrazná i deformace teplotního pole.
Výpočetní vztahy pro orientační výpočet bodových činitelů prostupu tepla byly stanoveny regresní technikou. Kotvy byly nakonec rozděleny do 4 skupin a pro každou skupinu - charakterizovanou mimo jiné i rozsahem tlouštěk tepelné izolace - byl odvozen vztah pro orientační výpočet bodového činitele. Z výsledků je mimochodem zřejmé i to, jak je bodový činitel prostupu tepla pro kotvy s přerušeným tepelným mostem nízký. Rozsah zadávaných tepelných odporů je od 0 do 5 (m2·K)/W, rozsah tlouštěk tepelné izolace od 0,08 do 0,3 m.
Čtěte také: Cihly s tepelnou izolací
V Tab. 1 je uvedeno procentuální zvýšení tepelné vodivosti tepelné izolace pro nejnepříznivější stěnu s nízkým tepelným odporem, a to pro dva mezní případy: bez podložky pod kotvou a s podložkou o tl. Z výsledků je zřejmé, že i pro nejpříznivější uvažované kombinace se tepelná vodivost tepelné izolace zvýší o více než 25 %. V nejnepříznivějších situacích (žb stěna, kotvy bez podložek, 3 kotvy/m2) se může tepelná vodivost zvýšit dokonce až na téměř trojnásobek původní hodnoty. Je evidentní, že zanedbávat či podceňovat takto výrazný faktor je hrubou chybou.
| Popis | Tep. vodivost (W/(m·K)) | Bod. činitel (W/K) | Ekv. tep. vodivost (W/(m·K)) | Zvýšení tep. vodivosti (%) |
|---|---|---|---|---|
| Bez podložky | 0,037 | 0,016 | 0,046 | 25% |
| S podložkou | 0,037 | 0,005 | 0,039 | 5% |
Zjednodušená výpočetní metodika
Pro praktické výpočty je ovšem nereálné provádět vždy podrobnou 3D analýzu vlivu kotev. Zjednodušená výpočetní metodika, která bude prezentovaná dále, vychází ze závislostí, které byly zjištěny během rozsáhlé citlivostní analýzy problému. Jedním z východisek pro další odvozování byl charakter závislosti bodového činitele prostupu tepla na tepelném odporu stěny, který je obdobný pro různé tepelné odpory podložky pod kotvou, v níž koeficienty A a B závisí na tepelném odporu podložky pod kotvou. Tuto závislost lze aproximovat polynomickou funkcí 4. až 6. Výše uvedené rovnice byly odvozeny pro tloušťku tepelné izolace 140 mm, a proto je třeba ve výsledném vztahu pro bodový činitel prostupu tepla ještě zohlednit vliv odlišné tloušťky tepelně izolační vrstvy.
kde koeficienty A a B se uvažují podle vztahu (4), Rw je tepelný odpor stěny v m2.K/W, ΔB je korekce pro tenčí podložky (ΔB=0,003 W/K pro Rp do 0,01 m2.K/W; ΔB=0,002 W/K pro Rp od 0,01 do 0,02 m2.K/W; ΔB=0,001 W/K pro Rp od 0,02 do 0,03 m2.K/W; ΔB=0 W/K pro Rp nad 0,03 m2.K/W), Δχ1 je korekce na tloušťku tepelné izolace (Δχ1=0,005 W/K pro tl. izolace nad 140 mm, je-li tepelný odpor stěny vyšší než 0,5 m2.K/W a pro tl. v němž se koeficienty A a B uvažují podle vztahu (5), Δχ1 je korekce na tloušťku tepelné izolace (Δχ1=0,005 W/K pro tl. izolace nad 140 mm, je-li tepelný odpor stěny vyšší než 0,7 m2.K/W a pro tl. Podívejme se ještě závěrem na srovnání výsledků přibližného a přesného 3D výpočtu, a to pro kombinace, které nebyly pro vytvoření zjednodušené metodiky použity. Lze vidět srovnání obou postupů pro dvě různé stěny a tloušťky tepelné izolace.
Zbývá uvést omezení zjednodušené metodiky. Použít ji lze pro tepelný odpor nosné stěny od 0,1 do 2,0 m2.K/W, pro tepelný odpor podložky pod kotvou od 0 do 0,4 m2.K/W a pro tloušťku tepelné izolace od 80 do 260 mm.
Izolační podložky a další související prvky
Výběr kvalitních nerezových šroubů je při stavbě dřevěné terasy asi samozřejmost. Každý mistr ale chce, aby jeho práce nejen dobře vypadala, ale i dlouho vydržela. A právě proto je nutné do konstrukce dřevěné terasy doplnit i terasové podložky. Tlumící podložka - odděluje nosný rošt terasy a betonový podklad. Chrání nosný rošt terasy před vlhkostí. Výrazně zvyšuje pochozí komfort terasy a díky své tuhosti je s ní možné vyrovnat menší nerovnosti konstrukce - jednoduše použijete tolik podložek, aby byl nosný rošt v rovině. Spojovací a montážní materiál tvoří obvykle malou část rozpočtu dřevěné terasy (obvykle 5 až 10%), avšak výrazně ovlivňuje kvalitu montáže a zejména životnost konstrukce. Výběr vhodných vrutů a doplňků při montáži má zásadní význam při stavbě kvalitní konstukce.
Čtěte také: Jaké jsou druhy a vlastnosti izolačních betonů?
- Vrut do CETRIS desek se záp. DIN 6924 matice samojist vysoká s nekovanou vl.
- Matice DURLOK s límcem.ozubeným pev. DIN 127B Podložka pružná s obdélníkovým průřezem, forma B (pro 6hr. WB a WX-T samovrtné šrouby do oceli max.
- TABULKY PLASTOVÉ výstražní apod.
- Oboustranný podestový žebřík, al.
- Vázací háky tř. Vázací prostředky tř.
- Spojovací desky, zavětrovací pásy přísl.
Kotevní systémy a jejich vlastnosti
Schválení a certifikáty, jako je ETA 17/0161, dokládají kvalitu. Teplotně izolační zátka redukuje prostup tepla v bodě kotvení. Izolační talířek se používá k upevnění izolačního materiálu (např. polystyrenu či minerální vlny) do dřevostaveb - do dřeva či dřevotřísky a zdiva při použití okenního šroubu. Tepelně izolační krytka snižuje prostup tepla a vytváří homogenní izolační povrch. Dodatečně instalovaná krytka snižuje prostup tepla v upevňovacích bodech. Instalace je možná na všechny povrchy (kategorie A, B, C, D, E). Všestranná zatloukací fasádní hmoždinka s plastovým hřebíkem je doporučená pro zateplovací systémy (ETICS).
Oko s vrutem prodloužené (vrut s okem, lešenářské oko nesvařené) je závěsný, vázací, spojovací či napínací prvek se statickou nosností až do 150kg. Oko prodloužené svařované (vrut s okem, lešenářské oko svařované, kotva) slouží jako pevnostní vázací a kotevní prvek se statickou nosností až do 300kg. Mezi jeho vlastnosti a výhody patří snadná instalace a nejlepší vlastnosti v lehkých stavebních podkladech. Výrobek je certifikován pro použití v kategorie B, C, D a E substrátů. Oko lešenářské s metrickým závitem (šroub se svařeným okem) je pevnostní závěsný a kotevní prvek se statickou nosností až 500kg. Nejúčinnější šroubovací fasádní hmoždinka pro zapuštěnou montáž s možností povrchové montáže. Unikátní konstrukce umožňuje vysokou nosnost. Rámová hmoždinka s límcem pro montáž svodů je odolná vůči proměnlivým povětrnostním podmínkám, teplotním extrémům (periodicky až 350 °C) a UV záření.
Montážní systémy pro okna, dveře a fasády představují komplexní řešení, která zabezpečují správnou instalaci a těsnost otvorových konstrukcí. Zajišťují přesnou, pevnou a těsnou instalaci otvorových konstrukcí. Sortiment zahrnuje profily, konzoly, těsnění a doplňkové montážní prvky, které umožňují přesné nastavení a upevnění oken, dveří či fasádních panelů. Pro dokonalou montáž doporučujeme využití doplňkových prvků. Závitová nosná konzola pro přesné a spolehlivé kotvení výplňových konstrukcí je k dispozici na objednávku. Základní nosný hliníkový L profil pro zavěšené odvětrané fasády a termoizolační podložka pro konzoly ALLFACE F1 a F1+. Základní nosný hliníkový T profil pro zavěšené odvětrané fasády.
Kotvení hydroizolace plochých střech
Hydroizolační vrstvy střešních plášťů plochých střech musí být vždy zajištěny vhodnou fixací proti účinkům sání větru. Jednou z metod této fixace, kromě natavování, lepení či přitížení, je mechanické kotvení (dále již jen kotvení), které je nejčastější a téměř univerzální metodou fixace. Toto kotvení se provádí pomocí střešních kotev. Dvouvrstevná hydroizolace je pak fixována tak, že podkladní pás je kotvený a vrchní pás je na podkladní plnoplošně natavený. Obvykle se provádí tak, že kotvení hydroizolačního souvrství zároveň fixuje i všechny vrstvy tepelně izolační a parotěsnící. Tím je kotvení výhodné oproti lepení, kde je nutno slepit jednotlivé vrstvy navzájem. Pokud to však vyžaduje postup pokládky, je rovněž možné nejdříve přikotvit jednotlivé vrstvy podkladní.
Vhodné pro kotvení jsou oxidované (podkladní) či modifikované asfaltové pásy, s dostatečně pevnou nosnou vložkou a jsou k tomu výrobcem určeny. Standardně jsou to asfaltové pásy s vložkou ze skleněné tkaniny (obvykle s plošnou hmotností vložky 200 g/m2). Pro kotvení se rovněž používají pásy s vložkou z polyesterové rohože, nebo s vložkou speciální kombinovanou, resp. kompozitní, z polyesterové rohože spřažené s výztužnými vlákny či skleněnou mřížkou, kdy výrobce asfaltových pásů uvádí jako možný způsob jejich aplikace v jejich technickém listě mechanické kotvení. Cenově výhodnější kotvení pak poskytují pásy, které v odzkoušené kombinaci se střešními kotvami v souladu s předpisem ETAG 006, poskytují úsporu počtu kotev díky možnosti používat vyšší výpočtové zatížení na kotvu při statickém návrhu kotvení.
Pro kotvení se používají ověřené kotevní systémy kotev celokovových, nejčastěji jako šroub s podložkou kulatou nebo oválnou. Používají se zejména pro střešní skladby s malou tl. tepelné izolace, obvykle do tl. 50 až 60 mm, nebo ve skladbách zcela bez tepelné izolace. Výhodou celokovových kotev je jejich tuhost v celé délce těla kotvy, která se využívá při kotvení střešního pláště na šikmých plochách s větším sklonem. Celokovové kotvy se rovněž dělí podle únosného podkladu, do kterého se fixují, na: kotvy do betonu, lehčeného betonu, ocelového trapézového plechu, prkenného bednění či do desek na bázi dřeva (vodovzdorné překližky a dnes velice časté OSB desky). Každý takovýto podklad vyžaduje určité typy šroubů.
Pro kotvení střešních plášťů s tepelnou izolací v dostatečné tl., obvykle v tl. více než 50 až 60 mm, dle výrobce, se nejčastěji používají kotvy teleskopické, sestávající z kovového šroubu a umělohmotného teleskopu. Teleskopické kotvy zamezují možnosti poškození hydroizolace při našlápnutí na kotvu, protože v trubici teleskopu se šroub může vertikálně volně pohybovat. Teleskopy jsou obvykle jednoho typu, zatímco šrouby do teleskopů, stejně jako celokovové šrouby, se vyrábějí a osazují do teleskopů podle typu únosného podkladu, pro který jsou určené. Kromě celokovových a teleskopických kotev se používají ještě různé speciální kotvy, např. V současné době je možné mechanickým kotvením fixovat díky dlouhým teleskopům i střešní plášť o tl., vzhledem k tomu, že tl. tepelných izolací se dnes provádějí velice často ve 2 a více vrstvách (pro zamezení tepelných mostů, nebo spádování v tepelně izolačních vrstvách).
Postup kotvení a zkoušky
Ve dvouvrstevné hydroizolační skladbě se vždy kotví podkladní asfaltový pás. Tento podkladní pás musí vyhovovat výše uvedeným požadavkům z hlediska spolehlivosti jeho kotvení. Realizaci pokládky kotveného podkladního pásu musí předcházet provedení tahových zkoušek na stavbě. A to vždy u všech silikátových podkladů a dřevěných podkladů (u prkenného bednění i u desek na bázi dřeva). U podkladů z trapézového ocelového plechu lze vycházet z přesně daných pevnostních charakteristik oceli dodaných plechů.
Na základě tahových zkoušek a typu kotveného asfaltového pásu se navrhne typ kotevního prvku vyhovujícího jak z hlediska únosnosti podkladu, tak z hlediska únosnosti asfaltového pásu vůči protržení kotvou. Zároveň se stanoví bezpečná hodnota výpočtového zatížení na 1 kotvu od sání větru: obvykle 0,4 kN / kotvu, a to podle výrobce asf. pásu a výrobce kotev. Nebo se použije hodnota návrhového zatížení na kotevní prvek wadm podle předpisu ETAG 006, pokud asf. Následně se provede statický výpočet kotvení podle ČSN EN 1991-1-4 - Zatížení větrem, který stanový počet kotev / 1 m2 v jednotlivých oblastech ploché střechy: F, G, H, I. Zde je nutno podotknout, že plochá střecha je definována sklonem α < 5°. Základní schéma rozdělení střechy na obl.
Vlastní pokládka kotveného podkladního pásu začíná jeho volným položením na podklad, vyrovnáním a vypnutím. Následně se provede kotvení v přesahu pásu, a to tak, aby obrys kotvy byl min. 1 cm od okraje pásu. Odstup jednotlivých kotev od sebe v jedné řadě kotev se stanoví z požadovaného počtu kotev / 1 m2 a z požadavku, že min. vzdálenost mezi kotvami by neměla být menší než 15 cm. Pokud se požadovaný počet kotev nevejde do přesahu pásů, je nutno kotvit ještě i v ploše pásu, obvykle v jeho polovinách, nebo dokonce v jeho třetinách. Každá takováto kotva v ploše pásu však musí být vodotěsně překryta záplatou min. 20 x 20 cm, nebo pruhem pásu šířky min. 20 cm. Po provedení kotvení se šev vodotěsně zavaří nebo slepí (u samolepících pásů, ev. s termickou aktivací plamenem hořáku). Vodotěsné zakrytí kotev musí být provedeno co nejdříve.
V případě, že pod podkladním pásem je tepelná izolace (např. EPS), která by se mohla poškodit při svařování švu plamenem hořáku, je třeba provádět svařování takovým způsobem, který poškození zabrání (použitím spec. švového hořáku, svařovat šev při zakrytí podkladu vhodným způsobem (vhodnou deskou/prknem, pruhem pomocného asf. Nutno také pamatovat na to, že každá deska tepelně izolační vrstvy těsně pod hydroizolačním souvrstvím musí být fixována min. Součástí kotvení hydroizolačního souvrství je i provedení lineárního kotvení po obvodu střechy a všech nástaveb a prostupů: provede se jako 1 řada kotev s odstupy min. 250 až 330 mm. Kotvy, které jsou v této řadě na základě výpočtu sání větru, se do lineárního kotvení rovněž započítávají. Lineární kotvení fixuje střešní plášť proti vodorovným silám, které působí v souvrství působením větru, chvěním střešního pláště, dilatačními pohyby materiálů střešního pláště.
Doplňkové produkty pro fasády
- Univerzální konzola pro montáž nosných konstrukcí fasády s ochranou před deštěm.
- Předmontovaná plastová hmoždinka pro montáž do betonu a zdiva se šroubem (uhlíková ocel, šestihranná hlava).
- Samovrtný šroub (nerezová ocel A2) bez podložky k upevňování hliníkových fasád (do 4 mm).
tags: #izolacni #podlozka #pod #nosnou #kotvu #informace