Podkladní konstrukce pod prahovou spojku dveří
Současný trend využívání druhotných surovin, neustále rostoucí nároky na snižování celkové energetické náročnosti budov a eliminace tepelných mostů jak ve fázi návrhu, tak ve fázi realizace, pomáhá řešit nový prvek prahové spojky, spojující výše uvedené nároky na výstavbu. Prahová spojka se vkládá ve formě desek pod rám výplně stavebního otvoru hraničící mezi exteriérem a interiérem budovy. Variabilita je v možnosti výškového i délkového upravení na přesný rozměr a větší sortiment desek s několika druhy geometrických úprav, umožňují vodotěsné zatažení hydroizolační konstrukce z běžně využívaných materiálů.
Úvod
Finanční situace, české normy, zákony a směrnice z Evropské unie motivují stavebníky k realizaci nízkoenergetických a pasivních domů. Uvedené aspekty vedou ke zdokonalování materiálových charakteristik v současnosti používaných výrobků. Objevují se i nové technologie výstavby. Na budovy jsou kladeny vysoké nároky po stránce ekonomické, technicko-fyzikální, technologické, hygienické, požární ochrany, ekologické a v neposlední řadě i estetické. Při navrhování nízkoenergetických či pasivních domů je možno se setkat s mnoha limitujícími faktory, které odkrývají projektové a následně realizační vady. U výše uvedených objektů dochází ve velké míře k problémům se zamezením vzniku tepelného mostu ve složitých konstrukčních detailech. Je zvýšený požadavek na kvalitu návrhu a provedení (vlastní realizaci) budovy. Tím se paralelně zvyšuje pracnost a nárůst ceny.
Posuvné dveře s nízkým prahem vám ušetří prostor Sklopně odsuvné dveře ušetří prostor proti tradičně otevíraným dveřím, mají stejné tepelně izolační vlastnosti i vzhled jako okna a v neposlední řadě příznivou cenu.
Donedávna měl tento systém posuvných dveří jednu nevýhodu - spodní část rámu s okapnicí, na kterou nešlo stoupnout. Tuto okapnici jsme museli překročit. SLAVONA proto hledala řešení tohoto problému a uvedla na trh inovovaný systém posuvných dveří s nízkým prahem, na který můžeme bez obav šlápnout a nedojde k jeho poškození.
Ve světě je dnes rychle rostoucí poptávka po jednorázových obalech. V České republice se rychle zvyšuje i množství obalů určených k recyklaci, přispívá k tomu osvěta obyvatel a umísťování speciálních vyčleněných kontejnerů v územních částech s větším výskytem obyvatel. I přes to ale končí na skládkách komunálního odpadu ročně několik desítek tisíc tun plastových druhotných surovin včetně plastových lahví.
Komunální odpad je možno rozdělit na netříděný a tříděný (v současnosti jde hlavně o 2 druhy skla, plasty – většinou netříděné, ale v několika případech i úzce (tzv. ostře) tříděné, např. PET láhve a papír. Začíná se vyskytovat i kontejner na elektroodpad a na textilní sortiment.
Recyklace
Recyklací (z anglického slova recycling) plastů se rozumí opětovné využití (nebo navrácení do cyklu) plastů jednak odpadajících při výrobě, jednak zbývajících po ukončení životnosti výrobků z plastů. Recyklace je strategie, která opětným využíváním odpadů šetří přírodní zdroje a současně omezuje zatěžování životního prostředí škodlivinami. Recyklace umožňuje zajištění surovin v případě jejich nedostatku, snížení nákladů při stoupajících cenách primárních materiálů a snížení ekologické zátěže životního prostředí produkovanými odpady. Při recyklaci plastů se využívá buď samotný materiál, nebo energie, v něm obsažená.
Jsou polymery vhodné k recyklaci?
Hlavním negativem plastového obalového materiálu, který má největší zastoupení v množství komunálního a průmyslového odpadu, je jeho jednorázové použití v potravinářství. To znamená, že na výrobu plastových obalů je potřeba těžit stále nové suroviny z neobnovitelných zdrojů. Základní surovinou pro výrobu plastů je ropa, dále se používají některé nebezpečné zdraví škodlivé látky. Každý plast totiž krom základního polymeru obsahuje různé stabilizátory, barviva a změkčovadla [1].
Obalové materiály se vyrábějí z různých materiálů. Nejčastěji to je PET – polyetylén tereftalát, ale také PE – polyetylén, PP – polypropylén, PS – polystyrén, PVC – polyvinylchlorid, apod.
Plastové profily z druhotných surovin svými vlastnostmi velmi dobře substituují dřevěné prvky a mnohdy i tepelnou izolaci.
| výhody | nevýhody |
|---|---|
| odolnost proti povětrnostním vlivům | větší objemové změny |
| odolnost proti vlhkosti | požární odolnost |
| nižší součinitel tepelné vodivosti | ověření časem |
| odolnost proti hnilobě, plísním a houbám, korozi | malé zastoupení na trhu |
| dobrá odolnost proti běžným chemikáliím, kyselinám a zásadám | ekologická zátěž |
| nenasákavost | UV záření |
| snadná zpracovatelnost | |
| elektrický izolant | |
| výroba prvků na míru | |
| nízká hmotnost | |
| dlouhá životnost | |
| estetický vzhled | |
| lehce čistitelný povrch |
Současný stav řešení – prahová spojka
Pojem prahová spojka v současné terminologii představuje konstrukční prvek, kterým se zárubně v jejich spodní části stabilizují při montáži proti deformaci. Tento prvek se může po ukončení aplikace zachovat, nebo se po stabilizaci a technologické přestávce vytáhne. V současné době může prahová spojka plnit funkci přerušení tepelného mostu, podkladní profil pro práh, nebo slouží jako přechodová lišta.
Konstrukce výplní otvorů, musí mít dostatečnou tuhost, při níž za běžného provozu nenastane zborcení, svěšení nebo jiná deformace a musí odolávat zatížení včetně vlastní hmotnosti a zatížení větrem i při otevřené poloze křídla, aniž by došlo k poškození, posunutí, deformaci nebo ke zhoršení funkce. Výplně otvorů musí splňovat požadavky na tepelně technické vlastnosti v ustáleném teplotním stavu a akustické vlastnosti v souladu s normovými hodnotami pro zajištění dostatečné ochrany před hlukem ve všech chráněných vnitřních prostorech stavby [2], [6]. Některé výše uvedené požadavky jsou přenášeny i do podkladových konstrukcí dveří – prahu a podprahových konstrukcí.
V současné době se ve stavebnictví využívají materiály a konstrukce, které nebyly primárně určeny k využívání v konstrukčním detailu u prahu vchodových dveří. Používají se výrobky, které se musejí upravovat a svými technickými a materiálovými vlastnostmi nejsou schopny reagovat na požadavky stavby (např. technologické návaznosti jednotlivých profesí).
Na trhu se již vyskytují pěti, šesti a více komorové prahové profily. Tyto profily řeší pouze okrajově problematiku tepelných mostů, ale neuvažují s ukončením hydroizolační ochrany. Hydroizolace je standardně ukončena pod nosným rámem dveří a nezaručuje dokonalou hydroizolační ochranu. Popřípadě je vytažena k horní hraně prahového profilu bez krycích a ochranných vrstev. Podobně je tomu i u tepelné izolace, kdy je doporučeno používat tepelnou izolaci se zvýšenou pevností v tlaku a opatřit jí krycím prvkem proti mechanickému poškození. Tato tepelná izolace je ovšem vystavena jak povětrnostním vlivům, tak vlivům zeminy. K opotřebení dochází také vlivem používání dveřních otvorů, kdy dochází k tlakovému namáhaní tepelné izolace [3].
Podkladním prvkem je ve většině případu extrudovaný polystyren, popřípadě pěnové sklo. V prvním případě se setkáváme s nedostatečnou pevností materiálů z důvodu zúžení originální desky, rovněž dodatečné vkládání polystyrenu sebou nese riziko nedokonalého utěsnění volného prostoru. Prahová spojka je namáhána dynamickým namáháním, které je přenášeno do podkladu a může nastat stlačení tepelné izolace právě z důvodů její nekompaktnosti. Druhým případem je použití pěnového skla. Sortiment na trhu plně nereflektuje možnosti běžného využití, při stavebním procesu je nutno desky upravovat do požadovaných rozměrů. Tím dochází ke snižování tepelně technických vlastností a pevnosti v tlaku z důvodu porušení celistvosti materiálu. Rozměrovou úpravou dochází k narušení izolačních pórů v prvku, přičemž je nutné provádět náročnou technologii pokládání a zalévání prvku horkým asfaltem. Při neprovedení tohoto kroku, dochází ke vnikání vodní páry, případně vody v kapalném stavu do narušených pórů, čímž dojde ke snížení tepelně technických vlastností. Rovněž dochází ke snížení pevnosti materiálů v tlaku. Pěnosklo není rovněž vhodné pro ukotvení výplně otvoru skrz do navazující konstrukce. Provrtáním může dojít k prasknutí tepelné izolace z pěnového skla a k pozvolné destrukci provázenou snižujícími se schopnostmi eliminovat tepelný most a přenášet dynamické namáhání. Nutno podotknout, že je možné u výrobce zadat a objednat prvky vyrobené přesně dle požadavků stavby, jsou ale finančně náročnější.
Další běžnou variantou při realizaci je zabudování výplně stavebních otvorů (viz Obr. 1), podepření cihlou, nebo dřevěnými špalíky a následné doplnění tepelné izolace v průběhu realizace vrstev skladby podlahy. Při použití této varianty v nízkoenergetické či pasivní výstavbě dochází k degradaci celého konceptu konstrukčního detailu.
Obr. 1: Nevhodné řešení pod konstrukcí dveří
U všech zmíněných řešení je problém s ukončením hlavně hydroizolační vrstvy. Provádí se buď nedostatečným vytažením a založením podél spodní hrany vkládaného prvku nebo za pomoci krycí lišty, která může konstrukční detail narušovat esteticky, technicky nebo vytvářet bariéry.
Vlastnosti zvoleného druhotného materiálu
| Vlastnost | Hodnota |
|---|---|
| Modul pružnosti v tahu | 1 000 MPa |
| Pevnost v tahu | 23 MPa |
| Mez kluzu | 22 MPa |
| Součinitel tepelné vodivosti | 0,43 W/m‧K |
| Měrná tepelná kapacita | 1 470 J/kg‧K |
| Faktor difúzního odporu | 94 000 |
| Tepelná roztažnost | 0,2 mm/m‧°C |
| Součinitel difúze vodní páry | 0,000 002‧10−9 s |
Materiálem pro níže uvedené zkoušky byl zvolen vysokohustotní polyetylén (HDPE), jakožto jeden z nejrozšířenějších polymerních materiálů určených k recyklaci.
Jedná se o semikrystalický (částečně krystalický) polymer s nižší pevností, ale s velkou houževnatostí. Jeho objemová hmotnost ρ = 920–960 kg/m3, teplota použití 80–100 °C, E = 100–800 MPa. Polymer patřící mezi olefiny je hořlavý a odkapává, má nízkou odolnost vůči UV záření a vlivům povětrnosti. Recyklací se některé parametry mění, je ovšem nutné použít přísady ke snížení výše uvedených nevhodných vlastností.
Vysokohustotní polyetylén se vyrábí koordinační polymerací na Zieglerových-Nattových katalyzátorech, které umožňují rychlou polymeraci etylénu při nízkých tlacích (0,1 ÷ 2 MPa) a teplotách (−350 K). Vytvářené makromolekuly jsou lineární, bez rozvětvení. Způsob polymerace užívá uhlovodíkové rozpouštědlo, je citlivý na vodu a polární sloučeniny, vyžaduje odstranění zbytků katalyzátorů z polymeru (kvůli dosažení dobrých dielektrických a optických vlastností), polymerace trvá několik hodin [1].
Teoretický koncept návrhu nového prvku
Obr. 2: Zkušební těleso z HDPEU prvků, které mají vstoupit na trh, se mimo jiné zkoumá:
- nejnižší vnitřní povrchová teplota konstrukce,
- součinitel prostupu tepla,
- zkondenzovaná vodní pára v konstrukci,
- měření náchylnosti k tečení stlačením (creep).
Creep je pomalá plastická i elastická deformace materiálu vyvolaná dlouhodobým působením teploty a času. Teplota se pohybovala v předpokládaných hodnotách po zakomponování výrobků do stavby – tzn. 15–21 °C, při 55% vlhkosti vzduchu.
Vyrobené vzorky (zkušební tělesa o průměru 50 mm, viz Obr. 2) byly použity pro dlouhodobé měření tlakem 4 MPa, 3 Mpa a 2 MPa. Na zatěžovací stolici [7] č. 1) se měřilo stlačení tři měřící čidla – snímače dráhy FWA025T (měřící rozsah 0–25 mm / rozlišení 0,001 mm) a data byla zaznamenávána do měřící ústředny Ahlborn ALMEMO 2890-9. Na zatěžovací stolici č. 2) se měřilo stlačení předepsaným tlakem jedno čidlo – snímač dráhy FWA025T (měřící rozsah 0–25 mm / rozlišení 0,001 mm) a data byla zaznamenávána do měřící ústředny Ahlborn ALMEMO 2470-2SKN. Předvolený časový cyklus byl u obou ústředen stanoven na 5 minut. Při dlouhodobém měření se jednalo až o 15 000 naměřených hodnot na jednom čidle.
Ze zjištěných údajů bylo možno posoudit náchylnost vyrobených vzorků k tečení stlačením (creepu).
Obr. 3: Vzorek č. 2.d) Průběh dlouhodobého stlačení vzorku vyrobeného na Ústavu pozemního stavitelství PE, zatížení 2 MPa
Vybraný graf znázorňuje průběh stlačení při zatížení. Vzorek byl umístěn do zatěžovacího lisu a při předepsaném tlaku ponechán zatíženy. Vodorovná osa charakterizuje délku časového úseku. Svislá osa označuje stlačení vzorku v mm.
Naměřená data byla vyhodnocena vždy po uvedeném časovém období. Z uvedených hodnot lze stanovit závěr, že se maximální míra stlačení jednotlivých vzorků z druhotných polymerů s přidanou příměsí pohybuje v maximálním rozmezí 1 % výšky vzorku.
Výsledky potvrzují možnost využívat druhotné polymerní materiály i do konstrukcí, které jsou vystaveny dynamickým účinkům při provozu. Jejich pevnost splňuje základní požadavky dle platných norem. Tepelně technické vlastnosti těchto materiálů (s uvažováním vhodných přísad) mohou konkurovat nynějším běžně používaným výrobkům, či je přímo efektivně nahradit [4].
Praktický návrh a aplikace nového prvku
![Obr. 4: Typy podkladních tepelně izolačních desek [8] [9] [10]: první řádek – desky s ozubem pro uchycení hydroizolace foliového typu, druhý řádek – desky se skosením pro uchycení hydroizolace asfaltového typu, třetí řádek – desky s osazovacím lůžkem a ozuby, čtvrtý řádek – desky pro hydroizolaci asfaltového typu s úkosy a deska s rozšířenou ložnou plochou.](/docu/clanky/0099/009985o11.png)
Obr. 4: Typy podkladních tepelně izolačních desek [8] [9] [10]: první řádek – desky s ozubem pro uchycení hydroizolace foliového typu, druhý řádek – desky se skosením pro uchycení hydroizolace asfaltového typu, třetí řádek – desky s osazovacím lůžkem a ozuby, čtvrtý řádek – desky pro hydroizolaci asfaltového typu s úkosy a deska s rozšířenou ložnou plochou.
Obr. 5: Prahová spojka z polymerních druhotných surovin – axonometrický pohled, varianta vlevo je vhodná pro hydroizolace foliového typu, varianta vpravo je vhodná pro hydroizolace asfaltového typu
Obr. 6: Schéma konstrukčního detailu prahové spojky
Prvek by měl pomáhat odstranit podkladní konstrukce pro prahovou spojku dveří. Prvek by se měl skládat minimálně ze dvou desek z recyklovaného polymeru a má umožnit variabilní napojení vodotěsné konstrukce a zároveň variabilní výškové uspořádání pro rozdílné výšky detailu vycházející z různých tlouštěk navrhovaných konstrukcí podlah a dalších místních vlivů. Desky by měly být tvarově řešeny tak, aby byly vzájemně spojovány na zámek nebo ozub, popřípadě na sebe plošně dosedaly a ulehčovaly tak technologický postup. Desky by se měly dát snadno upravovat řezáním a vytvořit tak přesně požadované rozměry. Konstrukce desek a jejich materiálové charakteristiky musí roznášet dynamické zatížení způsobené provozem do podkladních vrstev. Desky musí být nenasákavé. Z předběžných výsledků provedených měření lze konstatovat, že zkoušené plasty mají nasákavost pod 0,5 %.
Spojování a kotvení desek může být provedeno pomocí modifikování pro zesítění struktury např. kaučukem, plnidly atd., svaření nebo vzájemným sešroubováním. Další možností je ukotvit desky vzájemně k sobě skrz celou vytvořenou tloušťku do podkladní konstrukce.
Problém s ukončením hydroizolace by měl řešit tento systém zatažením hydroizolace pod horní desku a překrytím poslední deskou. Společným spojením desek by došlo k pevnému a vodě nepropustnému zakončení izolace. Hydroizolaci je nutno opět variabilně zatáhnout a ukotvit do libovolné výšky. Pomocí speciálních náběhových desek by bylo možné plynule přejít ze svislé hydroizolace na vodorovnou a naopak. Typy podkladních tepelně izolačních desek jsou znázorněny na Obr. 4.
Na Obr. 5 jsou znázorněny možné skladby desek pro různé typy hydroizolací.
Konstrukční detail na Obr. 6 ukazuje možnost použití prahové spojky v praxi při pasivní výstavbě. Jedná se o boční vstup na terasu tvořenou dřevěnými prkny. Výplň dveřního otvoru je kotvena skrz desky a následně připojovací spára je vyplněna polyuretanovou pěnou. Důležitým sortimentem v nízkoenergetické a pasivní výstavbě je použití speciálních difuzních fólií po stranách výplně stavebního otvoru.
Hydroizolace na výše uvedeném příkladu je fóliového typu a jsou použity tři základní druhy desek – deska s osazovací drážkou, vyrovnávací desky, podkladní deska s rovnou spodní stranou. Desky z interiéru jsou překryty standardní nášlapnou vrstvou.
Při použití hydroizolace asfaltového typu by byly použity desky se sešikmeným krajem, které dovolí dvakrát zahnout asfaltový pás v úhlu 45°, a tím vytvořit celistvý přechod ze svislé na vodorovnou rovinu.
Schéma kotevních prvků
Obr. 7: Rozmístění kotvících prvků při použití prahové spojky – základní rozměr výrobků 1000 mm (zvolen běžný rozměr vchodových dveří z plastového profilu).
Umístění kotvících prvků (červené body na Obr. 7) musí být navrženo a provedeno tak, aby bylo zabezpečeno přenesení sil a zároveň umožněn dilatační pohyb výrobků. Rozmístění podložek a kotvících bodů uvádí TNI 74 6077 Okna a vnější dveře – Požadavky za zabudování [5].
Závěr
Materiály z recyklovaných polymerů v sobě nesou vysoký potenciál pro uplatnění v širším okruhu stavebnictví. Jejich tepelně-technické, mechanické a chemické vlastnosti je předurčují do skladeb, kde se využívá tradičních tepelných izolací. Použitím výrobku z druhotných surovin se dosáhne snížení tloušťky konstrukce tím, že již není nutné používat další hydroizolační, či roznášecí vrstvy a zároveň zůstanou splněny požadavky technických norem, vyhlášek a zákonů. Nespornou výhodou je i snížení finančních nákladů při realizaci stavby.
Použitá literatura
- [1] Ducháček V.: Polymery - výroba, vlastnosti, zpracování, použití. 2. vyd. Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Praha 2006. Str. 274. ISBN 80-7080-617-6
- [2] Vyhláška č. 268/2009 Sb., Ministerstva průmyslu a obchodu, O technických požadavcích na stavby, ve znění pozdějších předpisů.
- [3] Compacfoam Gmbh [online]. Wien 2011 – [cit. 11. září 2012] Dostupné na www: http://www.compacfoam.cz/
- [4] ČSN 73 0540-2. Tepelná ochrana budov, část 2: Požadavky. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii, a státní zkušebnictví, 10/2011
- [5] TNI 74 6077. Okna a vnější dveře – Požadavky na zabudování. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii, a státní zkušebnictví, 2/2011
- [6] ČSN 01 1600. Akustika – Terminologie. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii, a státní zkušebnictví, 03/2003
- [7] PĚNČÍK, J., MATĚJKA, L., ŽÍTT, P. Material deformation testing stand for the long-term monitoring of deformation characteristics under constant pressure. 60 2008 000 488.0-08, München, Německo
- [8] MATĚJKA, L.; SMOLKA, R.; Ústav pozemního stavitelství: Podkladní konstrukce pro prahovou spojku dveří. 19112, užitný vzor. Praha (2008)
- [9] MATĚJKA, L.; SMOLKA, R.; Vysoké učení technické v Brně, Brno, CZ: Desky prahové spojky. 34766, průmyslový vzor. Praha (2010)
- [10] MATĚJKA, L.; SMOLKA, R.; Brno University of Technology: Support structures for a doors threshold. EP 2159364 B1, patent. Munchen (2012)
The current trend in the use of secondary raw materials, constantly growing demands to reduce the overall energy performance of buildings and the elimination of thermal bridges both in the design phase and in the implementation phase, helps solve a new element of the threshold coupling, combining the above mentioned requirements for construction. The threshold coupling is inserted in the form of plates under the frame fills of building hole which borders between the exterior and interior of the building. The variability is in the possibility of height and longitudinal adjustment to the exact size and greater range of boards with several kinds of geometrical modifications allowing waterproof closing of waterproofing made of the commonly used materials.