ÚVOD DO PROBLEMATIKY KONSTRUKCÍ POZEMNÍCH STAVEB

Transkript

1 KPG ÚVOD DO PROBLEMATIKY KONSTRUKCÍ POZEMNÍCH STAVEB ZÁKLADNÍ TŘÍDĚNÍ POŽADAVKY NA POZEMNÍ STAVBY Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze Obory stavebnictví pozemní stavby Základní třídění pozemních staveb dopravní stavby a podzemní stavby funkční třídění pozemních staveb - stavby pro bydlení - občanské stavby - průmyslové stavby - zemědělské stavby materiálové třídění vodohospodářské stavby speciální stavby - dřevěné konstrukce - konstrukce z kamene - konstrukce z keramických materiálů - betonové konstrukce - kovové konstrukce - zděné konstrukce - monolitické konstrukce - prefabrikované konstrukce stavebně konstrukční rozdělení budov - jedno a vícepodlažní budovy - halové a velkorozponové budovy - výškové budov a speciální konstrukce budov základní třídění pozemních staveb 1

2 Funkční třídění Stavby pro bydlení obytné domy: bytové domy, rodinné domy stavby pro individuální rekreaci: chaty, rekreační domy Občanské stavby stavby pro zdravotnictví a sociální péči: nemocnice, zdravotní střediska, jesle, dětské domovy, lázeňské domy. školské stavby: mateřské školy, školy sportovní stavby: tělocvičny, sportovní haly, hřiště, stadiony stavby pro kulturu: divadla, kina, výstaviště stavby pro služby, obchod a veřejné stravování: obchodní domy, restaurace stavby pro dočasné ubytování: hotely, penziony, ubytovny, motely budovy pro dopravu a spoje: haly letišť, nádraží, pošty aj. administrativní budovy Průmyslové stavby výrobní objekty, skladovací objekty, budovy pro energetiku (haly, vícepodl.) Zemědělské stavby stáje, chlévy, vepříny, ovčíny, seníky, skleníky, sklady Materiálové třídění dřevěné konstrukce konstrukce z hraněného a deskového řeziva konstrukce lepené z dřevěných lamel konstrukce na bázi dřeva (z překližek, z aglomerovaného dřeva aj.) konstrukce z kamene konstrukce z lomového kamene konstrukce z opracovaného kamene konstrukce z keramických materiálů konstrukce z cihel a cihelných tvárnic cihelné konstrukce vyztužené a předpjaté betonové konstrukce konstrukce z prostého betonu konstrukce železobetonové konstrukce z předpjatého betonu konstrukce z lehčeného betonu funkční třídění materiálové třídění kovové konstrukce ocelové konstrukce konstrukce z litiny konstrukce z ostatních kovů a kovových slitin (Al, dural) Technologické třídění zděné konstrukce konstrukce na bázi skla, plastů, textilií, pryže a přírodních materiálů (rákos, sláma, bambus, papyrusové listy, led, hlína, kůže aj.) monolitické konstrukce prefabrikované konstrukce materiálově kombinované konstrukce spřažené ocelobetonové konstrukce keramicko betonové konstrukce aj. technologicky kombinované konstrukce - prefa-monolitické konstrukce materiálové třídění 2

3 Technologické třídění Technologické třídění zděné konstrukce: - z kusových staviv nebo dílců menších rozměrů vyzděné na maltu nebo jinou tenkovrstvou hmotu (lepidlo, PU pěnu ); - celistvost je zajištěna skladbou prvků (vazbou zdiva); - mohou být kamenné, z keramické nebo z nepálené hlíny, betonové nebo pórobetonové ) + snadná manipulace, tvarová rozmanitost - omezená rychlost výstavby - omezení výstavby v zimním období monolitické konstrukce: - realizovány přímo na stavbě odlitím do bednění; s ostatními částmi konstrukce tvoří jednolitý celek + tvarová rozmanitost, možnost individuálního návrhu s ohledem na tvar, zatížení, namáhání - bednění a odbedňování, konstrukce je únosná až po vytvrdnutí, mokrý proces na stavbě, provádění v závislosti na klimatických podmínkách Technologické třídění prefabrikované konstrukce: - konstrukce složeny na stavbě s předem vyrobených dílců, které jsou realizovány mimo staveniště ve výrobně, na stavbu transportovány a osazeny - prefabrikace v různých stupních: prvková, plošná, prostorová - možnost využití u řady materiálů: keramika, beton, ocel, dřevo + podporují rychlost výstavby, okamžitá únosnost prvků, výroba v laboratorních podmínkách (stálá teplota, vlhkost, dávkování směsí ) - náročné na projekt a přípravu (modulová skladba ), náročný transport, nutnost řešit stykování, tj. zajistit vzájemné spolupůsobení Technologické třídění prefa-monolitické konstrukce: - část konstrukce připravena ve výrobně, zmonolitnění je provedeno na stavbě; - prvky sami o sobě nemají dostatečnou únosnost!!!, jsou navrženy na zatížení při manipulaci a transportu + snazší doprava a manipulace, prvky tvoří zpravidla ztracené bednění, je v nich osazena nosná výztuž - nutné dočasné podepření, není odstraněn mokrý proces 3

4 Stavebně konstrukční třídění jedno a vícepodlažní konstrukce halové a velkorozponové konstrukce výškové konstrukce speciální konstrukce (superkonstrukce apod.) Členění konstrukčního systému na subsystémy nosné konstrukce kompletační konstrukce obalové a dělicí funkční a technologické vybavení - základy + zákl. půda - svislé nosné konstrukce - stropy - schodiště - nosné kce zastřešení - obvodové pláště -příčky -výplně otvorů - podlahy -střešní pláště technické - elektroinstalace - sanitární instalace zařízení budovy - rozvod plynu - vytápění - vzduchotechnika - interiérové vybavení - exteriérové vybavení stavebně konstrukční třídění členění na subsystémy TEDNENCE A SMĚRY VÝVOJE V POZEMNÍCH STAVBÁCH snižování celkové energetické náročnosti budov snižování materiálové náročnosti staveb omezování negativních vlivů staveb na okolní prostředí recyklace stavebních materiálů využití recyklovaných materiálů ve výstavbě omezování používání materiálů s nezajištěnou recyklovatelností realizace staveb s řízenou životností zvyšující se stupeň zprůmyslnění výstavby integrované konstrukce převažující tendence modernizací a rekonstrukcí staveb nad jejich demolicemi vývoj konstrukcí pozemních staveb POŽADAVKY NA POZEMNÍ STAVBY Ctislav Fiala A418a_ctislav.fiala@fsv.cvut.cz KPG Fakulta stavební ČVUT v Praze 4

5 POŽADAVKY NA POZEMNÍ STAVBY Základním cílem veškeré činnosti v oblasti navrhování a realizace staveb musí být vytvoření kvalitního prostředí pro účel, pro který je objekt navrhován, přičemž kvalita by měla být zajištěna po dobu celé předpokládané životnosti objektu. Způsob naplnění cílů = vytvoření takového konceptu stavby, který bude splňovat veškeré požadavky na: urbanistické začlenění objektu do svého okolí estetické ztvárnění stavby zajištění všech požadovaných provozních vazeb, naplnění požadované funkce stavby splnění požadavků na odolnost a trvanlivost konstrukce splnění požadavků na vnitřní prostředí z hlediska bezpečnosti a pohody technologickou a ekonomickou udržitelnost minimalizaci negativních vlivů stavby a jejího provedení na životní prostředí kvalitní návrh objektu = harmonické vyvážení všech požadavků POŽADAVKY NA KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB Architektonické požadavky Obecné požadavky na bezpečnost a užitné vlastnosti staveb mechanická odolnost a stabilita (konstrukčně statické požadavky) požární bezpečnost ochrana zdraví osob a zvířat, zdravých životních podmínek a životního prostředí ochrana proti hluku a vibracím bezpečnost při užívání úspora energie a tepelná ochrana Odolnost konstrukce vůči vnějším vlivům Požadavky na pohodu vnitřního prostředí Technologické požadavky Vyhláška č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby (OTP 137/1998 Sb.) Ekologické požadavky Vyhláška č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb Ekonomické požadavky Technické normy (ČSN, EN, ISO) POŽADAVKY NA POZEMNÍ STAVBY POŽADAVKY NA KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB ARCHITEKTONICKÉ POŽADAVKY Urbanistické požadavky požadavky na strukturu obcí a jejich rozvoj požadavky na intenzitu využívání pozemků požadavky na umístění staveb požadavky na stavební pozemek Provozní požadavky dispoziční požadavky (typologie) oddělení prostorů návaznost prostorů komunikační vazby Estetické požadavky tvarové řešení celku a částí konstrukce barevné řešení požadavky památkové péče MECHANICKÁ ODOLNOST A STABILITA Kritéria spolehlivosti mezní stav únosnosti mezní stav použitelnosti trvanlivost konstrukce Mezní stav únosnosti ztráta stability tvaru ztráta stability polohy vznik tvarově neurčité soustavy ztráta únosnosti základové půdy - mezní stavy po jejich překročení již konstrukce nesplňuje podmínky spolehlivosti ARCHITEKTONICKÉ POŽADAVKY KONSTRUKČNĚ STATICKÉ POŽADAVKY 5

6 Trvanlivost konstrukce schopnost zachovávat si své vlastnosti během předpokládané životnosti ČSN EN 1990: Zásady navrhování Návrhová životnost: Tříd a Příklad konstrukce Požadovaná návrhová životnost (roky) 1 dočasné konstrukce vyměnitelné konstrukční části zemědělské a obdobné stavby budovy a další běžné stavby 50 5 monumentální stavby, mosty a jiné inženýrské konstrukce 100 KONSTRUKČNĚ STATICKÉ POŽADAVKY KONSTRUKČNĚ STATICKÉ POŽADAVKY spolehlivost POŽÁRNÍ BEZPEČNOST OCHRANA ZDRAVÝCH ŽIVOTNÍCH PODMÍNEK A ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ OCHRANA PROTI HLUKU A VIBRACÍM BEZPEČNOST PŘI UŽÍVÁNÍ ODOLNOST KONSTRUKCE VŮČI VNĚJŠÍM VLIVŮM POŽADAVKY NA POHODU A HYGIENU VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ Tepelně vlhkostní mikroklima KONSTRUKČNĚ STATICKÉ POŽADAVKY spolehlivost 6

7 Tepelně vlhkostní mikroklima ČSN Tepelná ochrana budov (revize 2011) část 2: Požadavky Změny ve značení (2002): dříve nyní teplota t Θ součinitel prostupu tepla k U Šíření vzduchu konstrukcí a budovou Průvzdušnost Výměna vzduchu v místnostech Zpětné získávání tepla z odpadního vzduchu při nuceném větrání nebo klimatizaci Tepelná stabilita místnosti Pokles výsledné teploty v místnosti v zimním období Tepelná stabilita místnosti v letním období Požadavky Šíření tepla konstrukcí Nejnižší vnitřní povrchová teplota konstrukce Součinitel prostupu tepla Pokles dotykové teploty podlahy Šíření vlhkosti konstrukcí Zkondenzovaná vodní pára uvnitř konstrukce Roční bilance kondenzace a vypařování vodní páry uvnitř konstrukce Θ Θ N U U N ΔΘ ΔΘ N G k G k,n G k G V Energetická náročnost budovy Součinitel prostupu tepla U = 1 / ( R i + R + R e ) [Wm 2 K 1 ] součinitel prostupu tepla R i = 1 / 8 [m 2 KW 1 ] odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce R = ( d i / λ i ) [m 2 KW 1 ] tepelný odpor konstrukce R e = 1 / 23 [m 2 KW 1 ] odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce λ i [Wm 1 K 1 ] součinitel tepelné vodivosti i té vrstvy TEPELNĚ VLHKOSTNÍ MIKROKLIMA TEPELNĚ VLHKOSTNÍ MIKROKLIMA Vývoj požadavků na tepelně technické vlastnosti budov TEPELNĚ VLHKOSTNÍ MIKROKLIMA U (W/Km 2 ) obvodová stěna střecha Požadavky na součinitel prostupu tepla U N,20 [W/(m 2.K)] nízkoenergetické domy 7

8 Spotřeba energie na vytápění A/V kwh/(m 2 a) ARCHITEKTONICKÝ KONCEPT STAVBY Základní koncepční požadavky architektonicko konstrukční: hmotová koncepce systémová hranice vytápěné a nevytápěné zóny dispoziční a provozní řešení optimalizace velikosti a polohy okenních otvorů orientace (provoz X pas. zisky X tep. ztráty) velikost (pas. zisky X tep. ztráty X osvětlení a oslunění místností X rizika letního přehřívání ) současná norma 2011 nízkoenergetický dům pasivní dům nulový dům < 5kWh/(m 2 a) VOLBA VHODNÉHO MATERIÁLOVÉHO A TECHNOLOGICKÉHO KONCEPTU KVALITNÍ NÁVRH A PROVEDENÍ DETAILŮ Podrobný návrh stavebních detailů s ohledem na: funkční řešení jednotlivých částí systému, obálka budovy (U) eliminace tepelných vazeb a tepelných mostů zajištění vzduchotěsnosti obvodového pláště (u NE/PA vzduchotěsnost stavby n 50 0,6 (1,0) resp. řízená výměna vzduchu s rekuperací Blower door test, Ing. Jiří Novák, Ph.D., FSv ČVUT V Praze podle ČSN EN 13829, Metoda B: n 50 = 0,42 1/h 8