ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB komplexní přehled Petr Hájek, Ctislav Fiala Praha 2011 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti
KPKP POŽADAVKY NA POZEMNÍ STAVBY Petr Hájek Ctislav Fiala Fakulta stavební ČVUT v Praze
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 POZEMNÍ STAVBY
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 Ekologické požadavky Ekonomické požadavky Vyhláška č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby (OTP 137/1998 Sb.) Vyhláška č. 23/2008 Sb., o technických podmínkách požární ochrany staveb Technické normy (ČSN, Č EN, ISO) POŽADAVKY NA KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB
VYHLÁŠKA č. 268/2009 Sb. (OTP) ZÁKLADNÍ USTANOVENÍ ČÁST I. ČÁST II. ÚVODNÍ USTANOVENÍ TECHNICKÉ POŽADAVKY NA STAVBY ČÁST III. OBECNÉ POŽADAVKY NA BEZPEČNOST A VLASTNOSTI STAVEB 8 základní požadavky, odst. 1 a) mechanická odolnost a stabilita b) požární bezpečnost aj. ČÁST IV. POŽADAVKY NA STAVEBNÍ KONSTRUKCE STAVEB Zakládání staveb; stěny a příčky; stropy; podlahy, povrchy stěn astropů; schodiště a šikmé rampy; komíny a kouřovody; střechy; výplně otvorů; zábradlí; výtahy; výtahové, větrací šachty; shozy pro odpad; předsazené části stavby a lodžie; ČÁST V. POŽADAVKY NA TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ STAVEB ČÁST VI. ZVLÁŠTNÍ POŽADAVKY PRO VYBRANÉ DRUHY STAVEB ČÁST VII. SPOLEČNÁ A ZÁVĚREČNÁ USTANOVENÍ
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 ARCHITEKTONICKÉ POŽADAVKY
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 KONSTRUKČNĚ STATICKÉ POŽADAVKY
Mezní stav únosnosti podmínka spolehlivosti: E R d R d R R d k / R E d návrhová hodnota účinku zatížení R d návrhová hodnota odolnosti konstrukce R k charakteristická hodnota odolnosti γ R součinitel odolnosti R d R k KONSTRUKČNĚ STATICKÉ POŽADAVKY
Mezní stav použitelnosti přetvoření ovlivňující vzhled a nebo účinné využití konstrukce kmitání konstrukce negativně ovlivňující provoz poškození konstrukce (trhliny aj.) ovlivňující vzhled, trvanlivost nebo funkci konstrukce podmínka spolehlivosti: E C d C d E d návrhová hodnota účinku zatížení d C d nominální hodnota materiálových vlastností vztažených k účinkům zatížení KONSTRUKČNĚ STATICKÉ POŽADAVKY
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 1 10 2 vyměnitelné konstrukční části 10-25 3 zemědělské a obdobné stavby 15-30 4 budovy a další běžné stavby 50 5 monumentální stavby, mosty a jiné inženýrské konstrukce 100 KONSTRUKČNĚ STATICKÉ POŽADAVKY
! KONSTRUKČNĚ STATICKÉ POŽADAVKY spolehlivost
KONSTRUKČNĚ STATICKÉ POŽADAVKY spolehlivost
KONSTRUKČNĚ STATICKÉ POŽADAVKY spolehlivost
KONSTRUKČNĚ STATICKÉ POŽADAVKY spolehlivost
Zatížení konstrukce F d F F k F d návrhová hodnota zatížení γ F součinitel zatížení (dílčí součinitel) F k charakteristická hodnota zatížení ČSN EN 1990: Zásady navrhování konstrukcí Dílčí součinitele odolnosti: (4/2004) pro případ poruchy konstrukce kce nebo konstrukčního kčního prvku závislé na pevnosti konstrukčního materiálu v trvalé nebo dočasné situaci: EN NAD ČR pro stálé zatížení nepříznivé 1,35 1,35 (1,20) pro stálé zatížení příznivé 1,00 1,00 pro nahodilé zatížení í nepříznivé 1,50 1,5 (1,40) KONSTRUKČNĚ STATICKÉ POŽADAVKY
Klasifikace zatížení Stálá zatížení zatížení vlastní tíhou konstrukce zatížení působícími tlaky zatížení í předpětímř ě Nahodilá zatížení (dlouhodobá, krátkodobá, mimořádná) užitná zatížení í klimatická zatížení zatížení sněhem zatížení větrem zatížení námrazou zatížení od vynucených přetvoření zatížení teplotou zatížení reologickými změnami materiálu zatížení poklesem podpor montážní zatížení í seizmické zatížení zatížení tlakovými vlnami zatížení havarijní KONSTRUKČNĚ STATICKÉ POŽADAVKY zatížení konstrukce
Eurokód 1: ZÁSADY NAVRHOVÁNÍ A ZATÍŽENÍ KONSTRUKCÍ ČSN EN 1990 ČSN EN 1991 1 1 ČSN EN 1991 1 2 ČSN EN 1991 1 31 ČSN EN 1991 1 4 ČSN EN 1991 1 5 ČSN EN 1991 1 6 ČSN EN 1991 1 7 ČSN EN 1991 3 ČSN EN 1991 4 Zásady navrhování Obecná zatížení Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb Zatížení konstrukcí vystavených účinkům požáru Zatížení sněhem Zatížení větrem Zatížení teplotou Zatížení během provádění Mimořádná zatížení Zatížení od jeřábů a strojního vybavení Zatížení zásobníků a nádrží NAD (národní aplikační dokument) národní specifika KONSTRUKČNĚ STATICKÉ POŽADAVKY Eurokód 1
Užitné zatížení UŽITNÉ ZATÍŽENÍ
POŽÁRNÍ BEZPEČNOST Zabránění vzniku a šíření požáru elektrická požární signalizace EPS samočinné hasicí zařízení samočinné požární odvětrání aj. Zbá Zabránění ě ztrát na životech, zdraví a majetku zachování stability a únosnosti konstrukcí po stanovenou dobu bezpečná evakuace bránění šíření požáru v objektu a mimo něj umožnění účinného zásahu požárních jednotek Řešení rozdělení objektu do požárních úseků zabezpečení požárních únikových cest stanovení požární odolnosti a hořlavosti jednotlivých konstrukcí stanovení požárního zatížení.. POŽÁRNÍ BEZPEČNOST
OCHRANA ZDRAVÝCH ŽIVOTNÍCH PODMÍNEK A ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ Zdravotní nezávadnost hygienické i požadavky žd (týkající í se především ř použitých stavebních materiálů) Hygiena vnitřního ř prostředíř týká se řešení vnitřního prostoru a jeho vybavení (větrání, osvětlení.. atd.) Vliv stavby na životní prostředí environmentální dopady výstavby a existence budov v rámci celého životního cyklu hodnocení životního cyklu LCA EKOLOGICKÉ POŽADAVKY
OCHRANA PROTI HLUKU A VIBRACÍM Akustická ká pohoda mírou akustické pohody je hladina akustického tlaku L [db] pa Vzduchová neprůzvučnost přenos: vzduch dělicí konstrukce vzduch závisí především na plošné hmotnosti kritériem je vážená stavební neprůzvučnost R w [db] Kročejová neprůzvučnost přenos: přímý mechanický impuls na dělicí konstrukci vzduch závisí především na způsobu řešení nášlapné vrstvy podlahy kritériem je vážená stavební normovaná hladina akustického tlaku kročejového č zvuku L n,w [db] AKUSTICKÉ POŽADAVKY
OCHRANA PROTI HLUKU A VIBRACÍM
BEZPEČNOST PŘI UŽÍVÁNÍ Omezení rizik úrazu Požadavky na bezbariérový provoz, vyhl. č. 398/2009 Sb. o obecných technických požadavcích zabezpečujících bezbariérové užívání staveb vstup do budovy bez stupňů rozměry veřejných komunikací a místností musí mít předepsané rozměry umožňující pohyb hendikepovaných osob (osoby na vozíčku aj.) j) požadavky na návrh bezbariérových bytů BEZPEČNOST PŘI UŽÍVÁNÍ
ODOLNOST KONSTRUKCE VŮČI VNĚJŠÍM VLIVŮM srážková voda vzdušná vlhkost proudění vzduchu sluneční záření agresivita prostředí podzemní voda ODOLNOST KONSTRUKCE VŮČI VNĚJŠÍM VLIVŮM
POŽADAVKY NA POHODU A HYGIENU VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ tepelně vlhkostní mikroklima zraková pohoda vnitřního prostředí odérové mikroklima mikrobiální a aerosolové mikroklima elektrické mikroklima ochrana proti hluku a vibracím, akustické mikroklima zdravotní nezávadnost vnitřního prostředí požadavky na hygienu vnitřního prostředí POŽADAVKY NA POHODU A HYGIENU VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ
Zraková pohoda vnitřního prostředí denní osvětlení kritérium pro úroveň denního osvětlení činitel denní osvětlenosti e [%] požadavky na dobu proslunění bytů požadavky na omezení oslnění umělé osvětlení sdružené osvětlení požadavky na rozložení světelného toku POŽADAVKY NA POHODU A HYGIENU VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ
Tepelně vlhkostní mikroklima ČSN 73 0540 Tepelná ochrana budov (revize 2011) část 2: Požadavky Změny ve značení (2002): dříve nyní teplota t Θ součinitel prostupu tepla k U Požadavky Šíření tepla konstrukcí Nejnižší vnitřní povrchová teplota konstrukce Součinitel prostupu tepla Pokles dotykové teploty podlahy Θ Θ N U U N ΔΘ ΔΘ N Šíření vlhkosti konstrukcí Zkondenzovaná vodní pára uvnitř konstrukce Roční bilance kondenzace a vypařování vodní páry uvnitř konstrukce G k G k,n G k G V TEPELNĚ VLHKOSTNÍ MIKROKLIMA
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 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
Vývoj požadavků na tepelně technické vlastnosti budov 1,5 U (W/Km 2 ) obvodová stěna střecha 1 nízkoenergetické domy 0,5 0 1979 1992 2002 20??
TEPELNĚ VLHKOSTNÍ MIKROKLIMA Požadavky na součinitel prostupu tepla U N,20 [W/(m 2.K)]
Spotřeba energie na vytápění A/V kwh/(m 2 a) 15 50 100 200 současná norma 2011 nízkoenergetický dům pasivní dům nulový dům < 5kWh/(m 2 a)
ENVIRONMENTÁLNÍ POŽADAVKY VLIV NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ podporovat energetickou účinnost výstavby a staveb opatření na úsporu energie výrobní i provozní, využívání obnovitelných zdrojů energie šetřit neobnovitelné přírodní zdroje materiálů efektivnější využívání materiálů v rámci životního cyklu, konstrukce s dlouhou životností, demontovatelné konstrukce, recyklace omezit negativní dopady stavební činnosti a staveb na životní prostředí snížení emisí CO 2, SO 2, NO x, HCFC aj., redukce množství nerecyklovatelných odpadů snižovat spotřebu kvalitní vody snižování spotřeby kvalitní vody pro výrobu materiálů, výstavbu a provoz staveb přispívat k trvale udržitelnému rozvoji měst efektivní využívání půdy, flexibilita a adaptabilita konstrukcí umožňující dlouhouživotnost životnost, rekonstrukce, revitalizace
ARCHITEKTONICKÝ KONCEPT STAVBY Základní koncepční č požadavky architektonicko konstrukční: i k k t kč 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 )
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) eliminacetepelných 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 29. 8. 2008 podle ČSN EN Petr 13829, Hájek, Metoda Ctislav B: Fiala n 50 = 0,42 1/h
INOVACE