Kotvy pro zavěšené fasády: Typy, vliv na tepelnou izolaci a správné použití

Zavěšené fasádní systémy patří ke stále častěji používaným stavebním konstrukcím. Tyto systémy je třeba připevnit k nosné konstrukci objektu pomocí kotev, které procházejí tepelnou izolací. Tyto kotvy způsobují v tepelné izolaci někdy i výrazné tepelné mosty.

Vliv kotev na součinitel prostupu tepla

Článek se zabývá vlivem celokovových kotev zavěšených fasád na součinitel prostupu tepla dvouplášťových stěn. Vliv kotev zavěšených fasádních systémů na prostup tepla obvodovou stěnou se v praxi občas zohledňuje jen orientačně s pomocí přirážky k součiniteli tepelné vodivosti (λ) tepelné izolace, skrz kterou kotvy prostupují. Tato přirážka se obvykle uvažuje od 5 % do 15 %.

Pro přesnější výpočty součinitele prostupu tepla stěny se zavěšeným fasádním obkladem je proto třeba vždy stanovit tzv. bodový činitel prostupu tepla, který vyjadřuje přesně měrný tepelný tok prostupem kotvou. Postup výpočtu bodového činitele prostupu tepla uvádí norma ČSN EN ISO 10211. Uvedená metodika byla použita pro stanovení tepelných parametrů celokovových kotev firmy H&B delta.

Metodika výpočtu bodového činitele prostupu tepla

Data pro odvození vzorce a výpočetní pomůcky byla získána pomocí trojrozměrného modelování a analýzy vypočtených dat v rámci diplomové práce [2]. Vstupní údaje a potřebné podklady použité pro výpočet byly poskytnuty firmou H&B delta.

Pro výpočet trojrozměrného stacionárního teplotního pole v kotvě a jejím okolí byl využit program Comsol Multiphysics 4.2. Ve výpočtu byly hodnoceny tři základní materiálové varianty kotvy: nerezová, ocelová a hliníková. Pro každou variantu kotvy byly uvažovány různé tepelné odpory podkladní nosné konstrukce, a to od 0,1 do 5 m²K/W (0,1; 0,25; 0,4; 0,75; 1; 1,5; 2; 3 a 5). Důležitou vlastností je i tloušťka tepelné izolace a její součinitel tepelné vodivosti. I zde byla zvolena škála běžně používaných tlouštěk tepelné izolace (50, 60, 80, …, 200 mm). Dále byl posuzován vliv podložky, její absence nebo naopak přidání druhé podložky pod kotvu. Do výpočetního modelu kotvy byl zahrnut i nosný T profil obkladu fasády.

Čtěte také: Diablovky a další typy kotev: vše, co potřebujete vědět

Model použitý pro výpočet variant měl několik částí. Neměnnou částí byl model nosné konstrukce. Měnila se délka kotvy, tloušťka tepelné izolace a počet podložek. Těchto konstrukčních variant bylo celkem 48. Po vynásobení materiálovými variantami bylo vypočteno celkově 2592 jednotlivých variant. Pro odvození potřebných vztahů byl použit program Matlab, v němž bylo ze všech dříve uvažovaných konstrukčních a materiálových variant zpracováno celkem 9 logických variant (nerezová, ocelová a hliníková kotva s žádnou, jednou nebo dvěma podložkami).

Vztahy pro přímý výpočet bodového činitele prostupu tepla pro jednotlivé varianty byly stanoveny pomocí regrese, a tedy pomocí „proložení“ vypočtených dat matematickou křivkou.

Výpočetní pomůcka "Kotva"

Použití pomůcky je poměrně jednoduché. Po zvolení typu kotvy, počtu podložek, počtu podložek na m², tepelného odporu nosné konstrukce a tloušťky tepelné izolace se po kliknutí na tlačítko „Vypočítej“ zobrazí výsledná hodnota bodového činitele prostupu tepla χ a hodnota přirážky k součiniteli prostupu tepla ΔU. Ve výpočetní pomůcce je možné použít tepelné odpory nosné konstrukce od 0,1 m²K/W do 5 m²K/W. Tloušťka tepelné izolace zadaná do výpočetní pomůcky se musí pohybovat od 50 mm do 300 mm.

Kromě výpočetní pomůcky „Kotva“ byl odvozen i vzorec vhodný pro rychlý orientační výpočet. Pro tento vzorec byly z důvodu zjednodušení použity méně přesné funkce o nižších mocninách. Toto zjednodušení má vliv na přesnost výpočtu zejména u vysokých hodnot bodového činitele prostupu tepla a při kombinaci nízkého tepelného odporu nosné konstrukce a 300 mm tloušťky tepelné izolace. Výše uvedený vztah lze použít pro tepelné odpory nosné konstrukce od 0,1 m²K/W do 2 m²K/W. Tloušťka tepelné izolace zadaná do vztahu se musí pohybovat od 80 mm do 300 mm. Výpočetní pomůcku „Kotva“ lze tedy doporučit pro získání víceméně přesných hodnot bodových činitelů prostupu tepla kotev.

Typy kotev a hmoždinek pro zateplovací systémy

Kotev pro zavěšené fasádní systémy existuje mnoho variant. Od různých materiálových řešení po různá řešení tvaru.

Čtěte také: Technické informace o kotvení fasád

Kotvení vnějších kontaktních zateplovacích systémů (ETICS)

Při kotvení vnějších kontaktních zateplovacích systémů (ETICS) s izolantem z izolačních desek nebo lamel z minerální vlny MW doporučujeme použít hmoždinky s ocelovým trnem. Typ hmoždinek pro kotvení vychází z projektové dokumentace a je v souladu s certifikátem ETICS (Stavebního technického prohlášení).

V technické dokumentaci každé hmoždinky je uvedena kategorie podkladu pro který je hmoždinka určena a minimální kotevní hloubka. Minimální kotevní hloubka se měří od nosného materiálu bez omítky. Omítka se nepovažuje za nosný materiál. Pro kotvení do podkladu kategorie E (autoklávovaný pórobeton) se vždy používají šroubové talířové hmoždinky.

Upevnění kontaktních zateplovacích systémů (ETICS), v nichž tvoří tepelnou izolaci desky z pěnového polystyrenu EPS nebo z minerální vlny MW, se navrhuje dle ČSN 73 39 02 - Vnější tepelně izolační kompozitní systémy (ETICS) - Návrh a použití mechanického upevnění pro spojení s podkladem. Norma ČSN 73 29 02 navazuje na ČSN 73 29 01 a podrobně specifikuje postup při návrhu mechanického upevnění ETICS hmoždinkami pro systémy s charakteristickou plošnou hmotností vnějšího souvrství nejvýše 20 kg/m².

Izolační desky rozměrů 1000x500 mm (EPS, XPS, perimetr) se kotví talířovými hmoždinkami po obvodě a do plochy. Minimální množství hmoždinek, aby deska byla zakotvena po obvodě i v ploše, je 6 ks/m². V oblasti nároží a atiky se počet hmoždinek zvyšuje. Jedná se o kotvy pro přímou montáž s evropským certifikátem ETA - 003/0004. Aplikace kotev je prováděna pomocí vsazovacího přístroje DX 460 IE pracovníkem zaškoleným firmou Hilti.

Hmoždinky pro různé typy izolací

• Na izolační desky z expandovaného polystyrenu (EPS) a extrudovaného polystyrenu (XPS), izolační desky perimetr: Je třeba používat hmoždinky s průměrem talíře min. 60 mm. Talířové hmoždinky se osazují jak v místě styků desek, tak i v jejich ploše.
• Na kotvení minerálních desek (MW) s podélnou orientací vláken TR 15 kPa: Je třeba používat hmoždinky s průměrem talíře min. 60 mm.
• Pro kotvení minerálních izolačních desek (MW) s podélnou orientací vláken TR 10 kPa: Se doporučuje používat hmoždinky s průměrem talíře min. 60 mm opatřené rozšiřovacím talířkem 90 mm. Talířové hmoždinky se osazují jak v místě styků desek, tak i v jejich ploše.
• Na kotvení minerálních izolačních lamel (MW) s kolmou orientací vláken: Se pro kotvení hmoždinky doplňují o rozšiřovací talíře 140 mm. Talířové hmoždinky se osazují pouze do plochy izolačních lamel.

Hmoždinky se osazují po zatvrdnutí lepící hmoty tak, aby nedošlo k posunu izolantu a k narušení jeho rovinatosti, zpravidla po 24 až 72 hodinách od nalepení. Hmoždinka musí být osazena pevně bez pohybu a její talíř je zapuštěn max. 1 mm pod povrch izolantu, nebo osazen do roviny s povrchem izolační desky. Vlivem hlubokých zapuštění talířků hmoždinek vyplněných lepicí a stěrkovou hmotou dochází k vykreslování hmoždinek na fasádě v zimním období. Pokud to dovolí typ a tloušťka použitého izolantu, doporučuje se používat zapuštěnou montáž hmoždinek s překrytím talířků hmoždinek víčkem z izolantu. Zapuštěná montáž s víčkováním maximálně eliminují vykreslování hmoždinek.

Čtěte také: Kotvy a šrouby do betonu se zápustnou hlavou: Kompletní průvodce

Zjednodušený návrh mechanického upevnění hmoždinkami na účinky sání větru

V obvyklých případech lze provést návrh mechanického upevnění ETICS zjednodušeným postupem pro budovy v I až IV větrové oblasti podle ČSN EN 1991-1-4, u nichž proudění větru není nepříznivě ovlivněno jejich tvarem, polohou nebo překážkami v okolí a jejichž výška nad okolní terén po horní hranu atiky nebo římsy nepřesáhne 38 m.

Zatížení větrem ve zjednodušeném návrhu

Pro zjednodušený návrh se účinky zatížení větrem uvažují pro celý vnější plášť jedinou nejméně příznivou hodnotou podle největší výšky, tvaru budovy, větrové oblasti a kategorie terénu příslušející jejich poloze. U budov vyšších než 15 m lze plochy pláště členit na dvě výšková pásma. První pásmo do výšky 15 m včetně, druhé pásmo od 15 m do celkové výšky budovy. Účinky zatížení větrem v prvním pásmu se uvažují hodnotou příslušející výšce 15 m, účinky zatížení větrem v druhém pásmu se uvažují hodnotou příslušející největší výšce budovy.

Plochy pláště se rozdělí na okrajové oblasti (A1, případně A1 a A2) a vnitřní (B1, případně B1 a B2) podle obrázku. Toto rozčlenění ploch na okrajové a vnitřní oblasti se provede pro všechny strany budovy, účinky větru se uvažují ze všech stran. Parametr e pro stanovení šířky okrajové oblasti se uvažuje jako menší z hodnot b nebo 2h. Při stanovení délky a šířky budovy se při zjednodušeném návrhu používají její největší půdorysné rozměry. Pokud je budova součástí bloku, vychází se při stanovování okrajové a vnitřní oblasti z rozměru a tvaru celého bloku.

Počet hmoždinek na 1 m² v okrajové oblasti se stanoví u budovy s jedním výškovým pásmem pro desky z izolačního materiálu o rozměrech 500x1000 podle třídy únosnosti hmoždinky podle 5.4.3.3. pro celkovou výšku budovy a příslušnou větrovou oblast a kategorii terénu podle tabulek v příloze D ČSN. Budovy členěné na dvě výšková pásma se počet hmoždinek v okrajové oblasti stanoví podle výškového pásma pro příslušející větrovou oblast a kategorii terénu podle tabulek v příloze D ČSN. Pro první výškové pásmo (oblast A1) se použijí hodnoty platné pro výšku budovy 15 m, pro druhé výškové pásmo (oblast A2) se použijí hodnoty platné pro celou výšku budovy. Počet hmoždinek na m² ve vnitřní oblasti plochy (B1, případně B1, B2) se může proti okrajové oblasti snížit nejvýše o 25 %, ale počet hmoždinek na celou desku izolantu musí být vyjádřen vždy celým číslem.

Počet, typ, druh a rozmístění hmoždinek pro kotvení ETICS vychází z projektové dokumentace. Při návrhu hmoždinek projektant postupuje v souladu s ČSN 73 29 01, ČSN 73 29 02, ETAG 004, ETAG 014, ČSN EN 1991-1-4 Zatížení konstrukcí Část 1-4: Obecná zatížení-Zatížení větrem a technickou dokumentací ETICS. Počet kotev je závislý na výšce budovy, tvarových charakteristikách budovy, umístění budovy, větrné oblasti dle mapy větrných oblastí a kvalitě podkladu pro kotvení, která se stanoví pro danou hmoždinku výtažnou zkouškou dle ETAG 014.

Kotvení nosných roštů a konstrukcí přes zateplení

Kotvení nosných dřevěných nebo hliníkových roštů přes zateplení patří mezi konstrukčně nejnáročnější detaily obvodového pláště. Zatížení od roštů, provětrávaných fasád, obkladů nebo technických konstrukcí nesmí být přenášeno přes izolaci. Tyto prvky přenášejí trvalé svislé zatížení i proměnné vodorovné síly (vítr, dilatace). Pokud je nutné kotvit nosné rošty nebo konstrukce přes zateplení, nelze se spoléhat na běžné hmoždinky nebo improvizovaná řešení. Kotvení na stěny zateplených objektů není snadná záležitost. Měkká vrstva tepelně izolačního materiálu totiž znemožňuje aplikovat běžné typy hmoždinek a kotev, které dobře táhnou a sevřou upevňovaný předmět mezi hlavu šroubu a kotevní podklad.

Speciální kotvy pro různé zatížení

Ještě je nutné zajistit, aby použité kotvy nevytvořily snadnou cestu pro únik tepla. Sáhnete-li po speciálních hmoždinkách a kotvách ze sortimentu fischer, podaří se vám rizikům vyhnout.

1. Lehké zatížení do 10 kg: Hmoždinky do polystyrenu FID 50 a FID 90 (číselné označení definuje délku) jsou vyrobeny z vysoce kvalitního nylonu a svým vysokým závitem se zaříznou skrz finální omítku do tepelného izolantu. Expandovaný i extrudovaný polystyren sice nejsou nijak pevné ani hutné materiály, ale díky své kompaktnosti poskytují hmoždinkám oporu dostatečnou k upevnění lehkých předmětů do 10 kg. Výhodou hmoždinek je, že neprocházejí skrz vrstvu tepelného izolantu a nemají tedy šanci vytvořit tepelný most. Hmoždinka se standardně osazuje BEZ PŘEDVRTÁVÁNÍ. Pouze v případě, že je vrstva finální omítky silnější než 5 mm, je vhodné si otvor předvrtat a předejít tak komplikacím. FIDky jsou ideální k upevnění kamer, domovních čísel, poštovních čísel, pohybových čidel, lehkých venkovních lamp a osvětlení.
2. Střední zatížení (do 20 kg na smyk): Systém fischer Thermax 8 a 10 působí po montáži jako konzola bez podpěry, proto jeho zatížitelnost závisí na vzdálenosti upevňovaného předmětu od pevné zdi, jinak řečeno na tloušťce zateplení. Skládá se z ocelového kombišroubu, který je zakončený plastovým kuželem s vnitřním závitem pro metrické šrouby a kolíky anebo otvorem vhodným pro vruty, samořezné šrouby a oka se závitem. Plastový kužel vyztužený skelnými vlákny tvoří překážku při úniku tepla ze stavby ven. Kotevní sada je doplněná o léty prověřenou univerzální hmoždinku UX a plastovou krytku, která se po zašroubování kotvy nasazuje na plastový kužel, aby zabránila pronikání vody do struktury fasády. Thermax 8 a 10 dobře poslouží při kotvení těžších venkovních svítidel, masivnějších poštovních schránek, těžších dekoračních předmětů apod.
3. Upevnění markýz a zajištění pergol: Stinný chládek na terase či balkónu za slunných letních dnů snadno zajistí výsuvná markýza, kterou bezpečně, snadno a spolehlivě upevníte pomocí kotvy Thermax 12 nebo 16. Od menší verze se liší nejen délkou, ale především svou únosností, která je několikanásobně vyšší. Montáž sice není tak jednoduchá, jako je tomu v případě aplikace hmoždinky FID, ale zvládne ji každý zručný domácí kutil, bez nutnosti absolvovat několikahodinové speciální školení. Vše ohledně aplikace je uvedené v přiloženém návodu sady Thermax. Systém Thermax s přerušením tepelného mostu se skládá z pozinkované závitové tyče, speciálního protichladového plastového kužele, vyztuženého skelnými vlákny, a upevňovacího závitového kolíku z nerezové oceli. Při montáži do děrovaného zdiva se ještě používá sítko pro chemickou maltu, které je kromě dalších montážních pomůcek také přiloženo.
4. Kotvení pomocí Spiral Anksys: Spiral Anksys řeší přenos zatížení pomocí injektované kotvy SA v kombinaci s konstrukčním modulem PL60.

Kotvení u větraných fasád

Na rozdíl od kontaktních fasád, nejsou větrané systémy v přímém kontaktu s povětrnostními vlivy. Největší tlak je na ochranný plášť, izolace za ním je víceméně chráněná. Minerální vlny mají různý odpor proti proudění vzduchu AFr. Čím vyšší tento odpor je, tím lépe odolávají „vyfoukávání“ tepla. S touto veličinou se nepracuje často, nicméně má vliv na stanovené správné návrhové hodnoty izolace λu zvláště u velmi vysokých mezer, kde je rychlost proudění vyšší. Není potřeba kotvit vůbec, případně se kotví 2 hmoždinkami na desku. Vhodné jsou měkké materiály jako Isover Uni, Isover Aku, Isover Woodsil, Isover Miltiplat 35 NT. V případě bodového nosného roštu se desky tepelné izolace (600 × 1200 mm) kotví buďto 3 základními hmoždinkami na desku do pole, nebo hmoždinkami se zvětšeným talířkem na hrany v počtu 4-5 ks/m².

Tabulka velikosti talířků pro kotvení minerálních vln u větraných fasád

tags: #kotvy #na #zavěšenou #fasádu #informace #typy

Oblíbené příspěvky:

• Zjistěte vše o vodících lištách pro elektrické pily
• Průvodce výběrem plastového rozvaděče
• Kvalitní jídelní stoly z masivu
• Antikorozní barvy Hostagrund na střechy
• Jak vybrat zdravotně nezávadné barvy na vařečky