Fasádní systémy IV – Lehké obvodové pláště a prosklené fasádní systémy

Fasádní systémy vrstvené, kterým byla věnována pozornost v prvních třech dílech seriálu, se provádějí zásadně v kombinaci s vnitřní vrstvou obvodové stěny v podobě masivní zděné nebo betonové stěny (nosné či samonosné), v podobě odlehčené kovové či dřevěné stěnové rámové sestavy, nebo v kombinaci s rámovou (skeletovou) nosnou konstrukcí obvodové stěny obvykle s masivní výplní.

Samotná vnitřní vrstva obvodové stěny může být provedena jako konstrukce celistvá (jednovrstvá) nebo opět i jako dále sekundárně strukturovaná (vrstvená). Komplexní systém obvodové stěny je následně v konkrétní konstrukčně-statické a materiálově-technologické variantě výsledná konkrétní sestava podsystémů vnitřních a vnějších „makrovrstev“, kde tzv. fasádní sestavy (kits), tvořící vnější „makrovrstvu“ (včetně všech systémových konstrukčních a funkčních návazností), byly pro dnes v praxi používané novodobé varianty popsány v předchozích částech tohoto seriálu.

Vnější vrstvy zděných vrstvených stěn a/nebo přizdívek se řídí samostatnými pravidly pro navrhování, konstruování a provádění, doplňujícími soustavu evropských norem pro zděné konstrukce (Eurokód 6), obvykle v podobě aplikačních norem či předpisů s různou mírou závaznosti a s často nejasně vymezenou odpovědností. Zde nás ještě čeká nejen jejich vlastní zpracování, ale vůbec i přesvědčování dotčených účastníků výstavby o potřebě takových předpisů, které v podobě tzv. „aplikačních norem“ k vydaným a zavedeným normám evropským vydávají houfně naši sousedé v EU. Pro systémy ETICS, VETURES a sestavy předvěšených větraných obkladů pro aplikace v PPF, popsané v předchozích částech seriálu, dnes již platí, či zanedlouho budou platit, předpisy ETAG s vazbou na množství nových evropských norem, kterými je možno (nutno) se řídit již od data jejich vydání (data jejich platnosti).

Podstatná a společná pro všechny tyto dříve uvedené typy „vrstvených fasádních systémů“ je skutečnost, že jakkoliv se jejich návrh jako sestavy vnější „makrovrstvy“ (kit) řídí relativně samostatnými návrhovými předpisy, konečné funkční vlastnosti fasády vznikají teprve až v kombinaci s vnitřní vrstvou obvodové stěny, na kterou již v návrhu systémově navazují a se kterou jsou spojeny v jednoznačně definovaném systémovém konstrukčním vztahu a v konkrétním provedení.

 

Lehké obvodové pláště (LOP)

Oblast využití lehkých obvodových plášťů a prosklených konstrukcí fasád je značně široká, počínaje většími a složitějšími otvorovými výplněmi v obvodových stěnách „klasických masivních staveb“, přes montované lehké konstrukce opláštění halových staveb výrobních, skladových a nákupních areálů až po prosklené fasády administrativních a reprezentačních budov, kde má uplatnění novodobých LOP v současnosti nakročeno až k tzv. inteligentním fasádám a ke komplexním systémům.

LOP je ve výrobkové normě ČSN EN 13830 (74 7209) definován takto: „...obvykle se skládá ze svislých a vodorovných stavebních prvků navzájem spojených a ukotvených na nosnou konstrukci stavby a vytváří vylehčený prostor uzavřeného nepřetržitého obalu, který zajišťuje sám o sobě, nebo ve spojení se stavební konstrukcí všechny běžné funkce vnější stěny, ale nepřebírá žádné nosné vlastnosti stavební konstrukce“.

LOP ve smyslu citované harmonizované evropské normy obvykle není takový výrobek, který může být zcela zkompletován ve výrobním závodě, ale je sestavou součástí a/nebo prefabrikovaných jednotek, které se konečným výrobkem stávají až po sestavení na jednom místě. Pokud se předem připravené prvky a komponenty vzájemně spojí – obvykle na výšku jednoho (ale i více) podlaží – včetně výplňových prvků, jde o tzv. panelovou konstrukci (unitised construction) LOP. Pokud se totéž provede pouze na část výšky podlaží (parapetu), jde o tzv. parapetní konstrukci (spandrel construction). A konečně, pokud se sestavuje nosná rámová konstrukce LOP z tyčových a průhledných/neprůhledných výplňových prvků na místě, jedná se o tzv. konstrukci roštovou (stick construction).

Montážní sestava LOP (curtain walling kit) je soubor součástí nebo prefabrikovaných dílců/jednotek, které jsou sestavovány na stavbě a tvoří LOP. Pomocí jedné nebo více sestav (kits) pak je sestaven celý fasádní systém LOP(curtain walling system). Uvedená evropská norma se takto potažmo vztahuje na celý systém, tj. na kompletní lehký obvodový plášť, včetně oplechování, uzávěrů a krycích prvků. Ve smyslu ČSN EN 13830 definovaný LOP tedy tvoří vnější obálku stavby z převážně kovových, dřevěných a plastových sestavných prvků, v plných částech v sendvičovém provedení. Proto se terminologie u nás používaná vyvíjela od tzv. „lehkých závěsových stěn na bázi kovoplastických materiálů“ (viz též německý název Vorhangfassaden – v kontrastu k „předvěšeným zadem provětrávaným fasádám“ = Vorgehängte hinterlüftete fassaden) až po současný LOP.

 

Základním rozdílem oproti dříve popisované skupině fasádních sestav pro vrstvené fasády zde tedy jde o případ, kdy navržená sestava konstrukce (roštová – parapetní nebo panelová) je jedinou ohraničující konstrukcí pro interiér budovy a sama o sobě musí tedy plnit i všechny předepsané funkční požadavky. Při ověřování podstatných vlastností LOP, na velkorozměrových vzorcích (částech fasády) se proto modeluje pokud možno v reálném provedení i způsob kotvení k nosné konstrukci (obvykle skelet včetně tuhé stropní konstrukce), zejména při hodnocení statických a klimatických zatížení působících na fasádu. Tyto zkoušky jsou velmi náročné jak na modelování a jeho vyhodnocení, tak i na použité velkorozměrové zkušební zařízení.

Dalším velkým rozdílem ve srovnání s předchozí popisovanou skupinou vrstvených fasád je vazba na prosklené části fasády. Zatímco v prvém případě bylo pro okenní a/nebo dveřní otvory s otvorovýmí výplněmi osazenými do nosné vnitřní vrstvy stěny nutno „jenom“ vyřešit systémové funkční a konstrukční návaznosti po obvodu těchto otvorových výplní, v případě LOP a zejména u silně prosklených systémů dochází k situaci, kdy prosklená část LOP mnohdy výrazně převažuje nad neprůhlednou (neprůsvitnou) částí a kdy stanovení, co je okno a co prosklený LOP, je často marginálním požadavkem i z hlediska nároků na použití kriteriálních hodnot součinitele prostupu tepla konstrukcí a dopadu na cenu konstrukce. Tato záležitost je spolu s problematikou tepelných mostů a vazeb a akustických mostů a spolu s řešením problematiky letního období základním problémem úspěšného návrhu LOP a vede v poslední době stále častěji k novým a netradičním řešením. Souběžně s tím se vyvíjí nepřetržitě – a dnes zrychleným tempem – systém hodnocení těchto konstrukcí a zejména výpočtové a zkušební metody pro stanovení požadovaných veličin a ověření očekávaných vlastností.

 

 

Provedeme jen pouhý výčet základních evropských norem převzatých u nás:

● ČSN EN 13830 Lehké obvodové pláště – Norma výrobku.

 

Funkční požadavky (FP) upravují normy:

● ČSN EN 13116 Lehké obvodové pláště – Odolnost proti zatížení větrem – FP,

● ČSN EN 14019 Lehké obvodové pláště – Odolnost proti nárazu – FP,

● ČSN EN 12154 Lehké obvodové pláště – Vodotěsnost – FP,

● ČSN EN 12152 Lehké obvodové pláště – Průvzdušnost – FP a klasifikace.

 

Zkušební metody (ZM) a laboratorní zkoušky (LZ) předepisují normy:

● ČSN EN 12153 Lehké obvodové pláště – Průvzdušnost – ZM,

● ČSN EN 12155 Lehké obvodové pláště – Vodotěsnost – LZ při statickém tlaku,

● ČSN P ENV 13050 Lehké obvodové pláště – Vodotěsnost – LZ při nárazovém tlaku vzduchu a postřiku vodou (dosud v ČR nezavedena),

● ČSN EN 13051 Lehké obvodové pláště – Vodotěsnost – Zkouška na místě,

● ČSN P ENV 13119 Lehké obvodové pláště – Terminologie (dosud v ČR nezavedena),

● ČSN EN 12179 Lehké obvodové pláště – Odolnost proti zatížení větrem – ZM.

 

Souhrnně mají být ve smyslu výrobkové normy a funkčních požadavků posuzovány podle výše uvedených zkušebních norem a postupů tyto vlastnosti:

● reakce na oheň, šíření ohně, požární odolnost, celistvost a izolace (EI),

● odolnost vůči vlastnímu zatížení,

● odolnost vůči zatížení větrem,

● odolnost vůči vodorovnému zatížení, odolnost vůči nárazu (vnitřní/vnější),

● odolnost vůči změnám teploty, odolnost vůči vodní páře,

● průvzdušnost, pronikání vody při náporovém dešti*,

● součinitel prostupu tepla, vnitřní povrchové teploty (v ČR od r. 2002),

● vzduchová neprůzvučnost,

● trvanlivost*.

 

Při provádění tepelně-technických výpočtů platí celá řada dalších ČSN EN z oblasti tepelné techniky, ale i z oboru vytápění, větrání a klimatizace a z oblasti otvorových výplní, dále platí soubor příslušných Eurokódů a návazných norem pro navrhování konstrukcí z různých materiálů, soubor norem z oblasti ochrany proti korozi, z oblasti stavební akustiky, požární bezpečnosti, denního osvětlení atd.

Vlastní posouzení LOP je po všech stránkách velmi náročné. Přitom ne vše je již zde zcela uspokojivě vyřešeno, stále probíhají diskuse mj. i o tom, kde končí „otvorová výplň“ ve smyslu EN 14351-1 a kdy jde již o dílec LOP ve smyslu EN 13830 (viz např. poslední pracovní dokument SG 05-06/002 z února 2006 a diskuse našich odborníků na konferencích), upřesňuje se modelování vzduchových dutin různého druhu, typu i rozměrů, řeší se upřesnění postupů (vstupů i výstupů) pro riziko kondenzace uvnitř skladby atp. Speciální případy jsou již modelovány (CFD) se zohledněním dynamiky proudění vzduchu. Obor se prostě bouřlivě vyvíjí.

Aby nebyla situace jednoduchá ani v každodenní praxi, je nutno vzít v úvahu, že platnost získávají postupně i další dokumenty normativního charakteru, zejména:

● ETAG 016 Self-supporting composite light-weight panels (Samonosné kompozitní panely LOP),

● Část 1: Všeobecné požadavky,

● Část 3: Speciální požadavky pro použití ve vnějších stěnách a obkladech,

 

které „platí pro samonosné kompozitní (sendvičové) panely LOP s jednou nebo dvěma plášťovými vrstvami z různých organických, minerálních nebo kovových materiálů, s vnitřní pomocnou rámovou konstrukcí nebo bez ní a s jádrem, které je či není tepelněizolační, spojeným nejméně s jednou plášťovou vrstvou“.

Přitom je zde vymezeno, že pro specifikované sendvičové panely s kovovým/sádrokartonovým oboustranným pláštěm platí (zatím předběžné) EN 14509/EN 13950 a ostatní plášťové materiálové varianty mimo těch v gesci CEN/TC 88, 125 a 129 je povoleno posuzovat podle ETAG 016. V Části 3 je dále upřesněno, že platí pro použití vnějších samonosných panelů LOP na výšku podlaží, upevněných jako samonosné dílce, příp. jako samonosné provětrávané vnější obklady kotvené na úrovni jednotlivých podlaží (s využitím doplňkových požadavků ETAG pro vnější obklady – t. č. se dokončuje), příp. jako stěnový dílec se zadním připevněním v rozích či bodově po výšce podlaží v podobě VETURES, s využitím doplňkových požadavků ETAG 017. Možnost lepení těchto samonosných velkorozměrových dílců ke stěně či na spodní nosnou konstrukci není v tomto předpise obsažena.

Již dnes jsou ve schvalování i první CUAP pro sendvičové dílce z jiných materiálů, většinou pro vnější, ale také i pro vnitřní použití v nízkopodlažní výstavbě (nehovoříme zde o dřevodomech dle ETAG 007 a ETAG 012), někdy jako dílce nosné, ale často jako dílce L(O)P nenosné. Speciálním případem je i připravovaný ETAG Prefabricated wood-based load-bearing stressed skin panels and self-supporting composite light weight panels, určený přednostně pro materiálovou variantu nízkopodlažních objektů na bázi dřeva.

Závěrem ještě poznamenejme, že lehký obvodový plášť se speciálními nároky na vnitřní prostředí lze také navrhovat podle ETAG 021 – části 1 a 2. Speciálně se na tento ETAG již odvolává i připravovaná EN 14509 pro průmyslově vyráběné kovové oboustranně plášťované sendvičové dílce se specifikovanou izolací v jádře (neplatí ale pro zakřivené dílce, pro perforovaný plášť, pro vícevrstvou izolaci jádra a pro panely s deklarovanou tepelnou vodivostí izolace jádra λ_c > 0,06 W/mK při 10 °C).

 

Prosklení se ve fasádách vyskytuje ve výplních otvorů masivních staveb (stěnových systémů) v podobě samostatných či sdružených oken nebo dveří a v rámových konstrukcích pak také v podobě tzv. pásových oken (zejména u starších realizací a u průmyslových staveb). Komplexní problematika řešení oken ve všech detailech a souvislostech je dnes již prakticky samostatnou technickou disciplínou a nebude zde dále rozebírána.

Pro prosklené fasády se dnes nejvíce používají následující řešení:

● rastrové fasády: lištové, polostrukturální a strukturální,

● modulové fasády: lištové, polostrukturální a strukturální,

● bodové (též terčové) fasády: na konstrukci tuhé, předpínané, skleněné nosné.

 

Nejčastěji používané tzv. profilové systémy běžných rastrových a modulových fasád jsou dnes již povětšinou vybaveny evropským technickým schválením ETA zpracovaným na základě rozsáhlých ověřování podle ETAG 002: Structural sealant glazing systems (SSGS) = Tmelené systémy zasklení, specifikované co do požadavků v částech:

 

které popisují velmi podrobně vše, co se musí odzkoušet – a je to opravdu náročné.

Současná doba se vyznačuje velkou expanzí modifikací vlastností speciálních druhů skel, rozvoj skleněných výrobků i konstrukcí je nevídaný, začínají se pokládat základy pro zpracování Eurokódu pro (nosné) konstrukce ze skla, v problematice stínění se kombinují nové druhy protislunečních skel se speciálními úpravami (fóliemi, s pevnými lamelami, aktivními žaluziemi, sítotiskem, roletami apod.), s prvky doplňkové stínicí techniky, řešení se stávají stále více komplexnější, s hledáním optimalizace synergického efektu energetické i světelné účinnosti.

Stále častěji dnes používané systémy tzv. strukturálního zasklení (SG) využívají v podstatě know-how renomovaných projekčních kanceláří (a) realizačních firem (často v rámci jediné firmy), obdobně jako u tzv. dvojitých fasád. Stále více se využívají pasivní i aktivní solární systémy jak pro zlepšení vlastností fasád, tak pro hybridní systémy fasádních aplikací zahrnující i ohřev TUV, nízkoteplotní stěnové či podlahové vytápění, přímé využití solární energie v integrovaných fotovoltaických systémech atd.

 

Závěrem lze konstatovat, že v současnosti jsou fasádní systémy budov jedním z nejatraktivnějších a nejrychleji se rozvíjejících oborů ve stavebnictví. Přitom se jednotlivé fasádní systémy stále častěji kombinují s cílem dosažení multikriteriální optimalizace výsledného efektu, prakticky v neomezeném rejstříku aplikací, na cestě k inteligentním fasádám inteligentních budov.