Prosklené fasády kombinující dřevo a hliník: Inovace v moderní architektuře

Prosklené fasádní systémy slouží ke konstrukci prosklených plášťů budov. Tyto systémy jsou založeny na kombinaci dřeva a hliníku, což přináší řadu výhod z hlediska estetiky, funkčnosti i udržitelnosti.

Konstrukce a materiály

Statická nosná konstrukce je vyrobena z lepených nosných hranolů EURODECK®, které poskytují výbornou tvarovou stálost. Pohled na dřevo v interiéru pak přináší pocit pohodlí a tepla, vyzařovaného přírodním materiálem.

Na dřevěné hranoly je z venkovní strany za pomoci hliníkových profilů připevněna prosklená fasáda. Hliníkový profil je k oknu připevněn speciálními úchyty, takže se rámu a křídla nedotýká a přerušuje se tak tepelný most, což je důležité pro zachování dobrých izolačních vlastností celého okna. Elegantní a moderní vzhled hliníkových profilů udělá dobrý dojem na první pohled. Omezená není ani barevnost. Můžete se obklopit tlumenými barvami přírody nebo naopak vsadit na moderní zářivou koncepci a ani na chvíli přitom neslevit ze svých požadavků na bezpečnost, odolnost a snadnou údržbu.

Velkoplošné dřevohliníkové konstrukce bourají hranice mezi tím, co je uvnitř a co venku. Velkoformátová okna, která také pomáhají poskytovat výztuhu pro budovu a rychle se montují, otevírají nové příležitosti pro stavitele. Tyto skleněné prvky, obvykle v plné výšce, jsou přilepeny k obvodovým spojovacím páskům z březové překližky, které se pak jednoduše přišroubují k předem sestavené tzv. post-and-beam konstrukci (česky sloupek a nosník). Tyto konstrukce, známé jako kompozity dřevo-sklo, berou na sebe funkci statické zátěže a umožňují rychlou realizaci stavebních prací. V důsledku toho mohou stavaři vytvářet fasádní návrhy, které by ve většině případů dříve vyžadovaly ocelovou konstrukci.

Výzkum a vývoj kompozitů dřevo-sklo

Na funkční spojení skla a dřeva se dlouhodobě zaměřuje projekt HGV (Holz-Glas-Verbund), jehož cílem je vyvinout stabilní, extrémně tenké a velkoplošné skleněné fasády na objektech se dřevem jako konstrukčním materiálem. Funkční a spolehlivá inovace materiálů jako je sklo a dřevo poskytuje moderní alternativu k tradičním ocelovým a skleněným fasádám. Cílem intenzivního výzkumu je optimální spojení dřeva a skla jako konstrukčního materiálu pro fasády. Se vstupem výzkumného institutu Holzforschung Austria (HFA) ve Vídni a německého výrobce lepidel Otto Chemie byla rozšířena otázka lepení tak, aby bylo možné zjistit, do jaké míry lze zvýšit statické zatížení dřevěných oken. Výzkum kompozitů dřevo-sklo pokračuje v Ústavu architektonických věd, konstrukčního designu a dřevařského inženýrství na Vídeňské technické univerzitě.

Čtěte také: Prosklená komoda

Profesor Wolfgang Winter (v penzi) v roce 2016 komentoval: „Naše současné aktivity se zaměřují na dlouhodobý výkon lepidla a bezpečnostního systému zajištěného v souladu s Eurokódem.“ Peter Schober poznamenal: „S kompozity dřevo-sklo jsme původně vyvinuli systém, ve kterém byly skleněné tabule nalepeny na místě a působící síly byly odkloněny pouze pomocí smykové adheze. Čelíme omezení, že při relativně malých zatíženích dochází k silným deformacím a my nemůžeme využít výkonnost adheze k jeho plné výhodě. Omezujícím faktorem pro nás byla proto deformace stávajícího kompozitního prvku dřevo-sklo. Mohli bychom však změnit návrh tak, aby bylo možné přenášet vyšší zatížení. Kromě dosud používaného lepidla by mělo být aplikováno efektivní lepení, jako je například tekuté vyplňování, které umožní, aby se sklo posadilo proti rámu nebo spojovacímu pásku.“

To, jak to funguje v praxi, bylo prokázáno pevnostní zkouškou na Vídeňské technické univerzitě v roce 2016. Osmimetrový I-nosník se skleněným středovým pásem byl vystaven 30tunovému zatížení. Profesor Winter shrnuje: „Argumenty ve prospěch nového a vysoce pružného kompozitního systému dřevo-sklo jsou přesvědčivé: je efektivnější a proto ekonomičtější, potřebuje méně materiálu a proces výstavby lze učinit štíhlejším.“

Příklady realizací

  • Rodinný dům „Schattenbox“ v blízkosti Vídně zvítězil v roce 2009 v soutěži Cena dřevostaveb Dolního Rakouska. Zvláštností této dvoupatrové dřevěné budovy byla jižní fasáda z kompozitních prvků dřevo-sklo.
  • Školící a logistické centrum Otto Chemie ve Fridolfingu bylo osazeno dřevěnou skleněnou kompozitní fasádou z Uniglas o délce 45 m a výšce 10 m. Používá střídavě bílé fasádní panely a tabule ze skla pro řízení slunečního záření, každá 1,25 m široká a 2,5 m vysoká. Kromě pevného zasklení má také křídla, která lze otevřít.

Lehké obvodové pláště (LOP)

Lehký obvodový plášť (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. Systémy LOP se nejčastěji realizují z hliníkových profilů, které nepodléhají korozi a umožňují aplikaci vysoce odolných a trvanlivých práškových vypalovaných laků, případně eloxovaných povrchů.

Typy LOP systémů

  • Sloupkopříčkové systémy (rastrové): Skládají se 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. Upevnění skla na nosné profily se uskutečňuje přišroubováním přítlačné hliníkové lišty z vnější strany k prvku z tvrzeného plastu zabudovaným na tento účel na sloupy a příčníky. Sklo je tak tímto profilem, který disponuje gumovými rozpěrami, aby se zabránilo kontaktu sklo-kov, upevněné ze všech čtyř stran.
  • Modulové systémy (elementové nebo blokové fasády): Skládají se 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.
  • Skleněné terčové fasády: Jsou tvořené tabulemi skla (jednoduchého nebo izolačního skla) upevněnými na nosnou konstrukci systémem bodových úchytů. Tyto terčové fasády se používají jako pláště velkoprostorových hal, atrií, nebo jako předsazené fasády.
  • Strukturální fasády: Jsou neodmyslitelnou součástí moderní architektury a designu. Fasádní sklo je ke sloupkům a příčníkům upevněné bez viditelných krycích lišt. Tímto systémem je možné realizovat opticky působivé celoskleněné fasády. V tomto typu fasády je sklo lepené na hliníkový rám strukturálním silikonovým lepidlem.
  • Semi-strukturální fasáda: Je hybridní systém, který vychází z kombinace klasické fasády a strukturální fasády. Fasáda je upevněná k profilům přítlačnou krycí lištou například v horizontálním směru a ve vertikálním směru je upevněná bez viditelných krycích lišt.
  • Fotovoltaická fasáda: Je víceúčelový systém, který proměňuje sluneční energii prostřednictvím solárních panelů, které jsou součástí fasádní konstrukce, na elektrickou energii. Fasádní sklo a panely jsou upevněné k profilům přítlačnou krycí lištou nebo bodovými prvky, tak aby byla využitá maximální plocha solárního systému.

Energetická účinnost

U prosklených fasád můžete počítat s úsporou drahocenných energií a snížením vysokých nákladů, a to nejen v zimním, ale také v letním období. 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.

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.

Čtěte také: Prosklené fasády a šikmé střechy: Podrobný průvodce

Akustická izolace

LOP tvoří celou vnější stěnu chráněné místnosti bez vlivu zabudování. Proto požadovaná vážená stavební neprůzvučnost R´w je rovna laboratorní neprůzvučnosti Rw. Podle charakteru hluku v okolí posuzované budovy se někdy ještě uvažují faktory přizpůsobení spektru C a CTR, například vliv městské dopravy. Tyto faktory mohou výrazně zvýšit požadovanou hodnotu Rw.

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 CTR pak můžeme uvažovat o hodnotě okolo 46 dB.

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.

Požární bezpečnost

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. 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. 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.

Zatížení a bezpečnost

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). Na zatížení větrem se samozřejmě posuzuje kotvení LOP a svislé a vodorovné profily. 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. 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.

Čtěte také: výhody prosklených obkladů

Ačkoliv žádný standard nedefinuje požadavky na bezpečnost svislého prosklení LOP proti rozbití a pádu střepů z výšky, 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.

Legislativní požadavky

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. 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.

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. LOP jako součást obálky budovy musí splňovat všechny legislativní požadavky kladené na stavební konstrukce obvodového pláště. 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.

Systém „Fasáda“ německé společnosti Uniglas obdržel schválení stavebního úřadu pro nenosné fasády z Německého institutu pro stavebnictví (DiBt - Deutsches Institut für Bautechnik).

tags: #prosklená #fasáda #do #dřeva #informace

Oblíbené příspěvky: