Inovativní řešení detailu uložení stropní konstrukce

Na mnoha stavbách bylo prokázáno, že jednovrstvé zdivo je vhodné pro výstavbu budov s nízkou energetickou náročností. Výrazné zvýšení tepelného odporu zdiva, zejména z cihel s integrovaným polystyrenem, přináší další výzvy, jak zdokonalovat konstrukční detaily. Jedním z hledisek je přínos k tepelné technice – snížení hodnoty Ψ a zvýšení povrchových teplot, další pak souvisí se statikou a proveditelností detailu na stavbě.

Jako výchozí konstrukce je zvolena zeď z cihel HELUZ Family 50 2in1 s λ_design,mas = 0,058 W/m.K (návrhová hodnota součinitele tepelné vodivosti zdiva dle ČSN EN 1745:2012), resp. s U = 0,11 W/m².K. Typ cihel je zvolený záměrně. Nejenže má zdivo nízký součinitel prostupu tepla, ale především provedení jednotlivých detailů z pohledu tepelné techniky je u konstrukcí s velmi nízkými hodnotami U někdy poměrně náročné. 

Řešený detail se vyskytuje prakticky na každé stavbě o více než jednom nadzemním podlaží. Nelze říci, že je prováděn chybně, ale v současnosti díky zavedení nových výrobků je možné konstrukční detail uložení stropů technicky vylepšit. Z obr. 1 a 2 je jasně patrné o jaký detail se jedná. Detail je nutné řešit i z pohledu tepelné ztráty objektu, neboť příslušná délka pro stanovení měrné tepelné ztráty z hodnoty lineárního činitele prostupu tepla je značná – rovna délce obvodu obálky budovy.

Jednotlivá konstrukční schémata detailů jsou uvedena na obr. 3 a 4. Inovativní řešení spočívá v použití cihel HELUZ Family 25 2in1 s λ_design,mas = 0,083 W/m.K a s využitím tepelněizolační malty se zvýšenou únosností s λ_mor = 0,25 W/m.K, pevnost v tlaku malty je 8 MPa. Díky těmto prvkům je detail jednodušší na provedení – např. nemusíme zakládat pomocí zakládací soupravy první vrstvu zdiva 2. NP, zdivo je již vyrovnané. Zdivo 2. NP je celoplošně uloženo od vnějšího líce zdiva v šířce 250 mm na rozdíl od běžně používaných věncovek šířky 80 mm. Proto je tlakové napětí ve zdivu menší, zdivo je v tomto detailu stabilnější. Někdy se setkáváme s řešením, kdy je místo věncovek do líce zdiva použit polystyren (obr. 7) a zdivo 2. NP je překonzolováno, což vede ke zmenšení únosnosti paty zdiva 2. NP a v ojedinělých případech může dojít k problémům – např. k vývoji trhlin v omítkách v místě první ložné spáry zdiva 2. NP. Přínos z hlediska tepelné techniky je zásadní – malta pro založení paty zdiva neprobíhá přes celou tloušťku zdi a má výrazně nižší λ_mor. Běžně používaná malta pro zakládání má λ_mor = 1,00 W/m.K a funguje v detailu jako výrazný vodič tepla. Na obr. 8 a 9 je vidět porovnání termogramů vnější fasády z tepelněizolačních cihel Family 50, kde byla použita běžná zakládací malta, na druhém obrázku je, resp. není, vidět tepelněizolační zakládací malta. Termovizní snímky byly pořízeny za obdobných podmínek.

Vyhodnocení detailů ve stacionárním teplotním poli
Konstrukční detaily byly porovnány při shodných okrajových podmínkách, T_i = 20 °C, T_e = –15 °C, součinitele přestupu tepla byly uvažovány dle tabulky J.1 technické normy ČSN 73 0540-3:2005.

V tabulce 1 jsou uvedeny hodnoty Ψ, f_Rsi a nejnižší povrchová teplota konstrukce na straně interiéru při T_e = –15 °C.

Tabulka 1: Vyhodnocení konstrukčních detailů

Rozložení teplotního pole pro jednotlivé detaily je na obr. 8 a 9.

Závěrečné hodnocení
Inovativní řešení detailu v místě uložení stropní konstrukce má několik výhod:
– zvýšení povrchových teplot na vnitřní straně konstrukce (prokázáno při ustáleném vedení tepla i při dynamické simulaci);
– snížení tepelného toku detailem – při ustáleném vedení tepla cca o 30 %, při dynamické simulaci přibližně o 10 % (při hodnocení detailu hraje významnou roli také tloušťka kročejové izolace v podlaze – např. při tloušťce izolace 60 mm, např. kvůli vedení rozvodů vzduchotechniky, je rozdíl větší ve prospěch inovativního řešení detailu);
– zvýšení únosnosti zdiva v patě stěny;
– zjednodušení proveditelnosti detailu;
– rovnoměrné rozložení teplot při vnějším líci zdiva; výrazné potlačení rizika vniku jiného zbarvení pohledové vrstvy, popř. rozvoje trhlin v omítce v důsledku stabilního vlhkostního režimu při vnějším povrchu detailu, na rozdíl od standardně používaného řešení detailu.

Závěr
Článek přinesl komplexní hodnocení jednoho z nejčastěji se opakujících řešení detailu v místě uložení stropní konstrukce. Při návrhu a realizaci budov s nízkou energetickou náročností přináší inovativní řešení konstrukčního detailu vylepšení obálky budovy s dalšími příznivými vlivy na kvalitu konstrukce. To je dosaženo díky jednoduchému použití cihel s integrovaným polystyrenem šířky 250 mm a tepelněizolační malty se zvýšenou únosností. Na závěr je vhodné připomenout, že i samotné nahrazení cementové malty tepelněizolační maltou v kombinaci s novým druhem věncovky s integrovanou izolací má na rozložení teplot při vnějším líci zdiva v detailu velmi příznivý vliv.

Hodnota lineárního činitele pro toto řešení je Ψ = 0,031 W/m.K, tedy ještě lepší než pro navrhované řešení. Nelze však opomenout další výhodné vlastnosti, které jsou zmíněny výše. Slabým článkem v detailu zůstává běžně používaná věncovka, která svými materiálovými parametry neodpovídá zdivu z vysoce tepelněizolačních cihel (porovnej obr. 10 a 11). Předložené řešení detailu je optimální volbou mezi jednotlivými požadavky na konstrukční detail.

PAVEL HEINRICH

Ing. Pavel Heinrich 
je produktovým manažerem firmy HELUZ cihlářský průmysl, v. o. s.