Konstrukce Ekologie -Ekonomika

Konstrukce – Ekologie -Ekonomika S j a k ý m i:

- variantami konstrukcí ? - funkčními vlastnosti ? - ekologickými výsledky ? - znalostmi, pracností a náklady ?

Vladimír Bílek Jitka Holečková PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Dřevě evěné stavě stavění,

21. zá září 2006 Praha

Konstrukce

.:rozmanitost dřevěných staveb:. Dřevěné stavění a konstrukce mají věkovité tradice cca 5000 let z globálního pohledu a cca 2500 let na území dnešních Čech a Moravy. Vývoj byl pomalý a jeho výsledky a dědictví v podobě tesařských konstrukcí a architektury se staly součástí světové a evropské stavební kultury ve všech regionech mírného a boreálního pásma. Ve srovnání s ostatními evropskými zeměmi tohoto pásma vývoj zvláště dřevěného městského stavění v českých zemích zaostal, v důsledku neschopnosti řešit problémy požární bezpečnosti a následných „ohňových dekretů“, které omezovaly nebo přímo zakazovaly stavbu dřevěných domů ve městech. Restriktivní přístup vyvrcholil Stavebními řády z r.1864 a 1886, druhý platil až do r.1946 a zřizování dřevěných skeletových a roubených staveb v řadě měst bylo až na zvláštní výjimky zakázáno. Na tyto zákazy „úspěšně“ navázal státní program „Úspory a náhrada dřeva ve stavebnictví“ z padesátých a začátku šedesátých let 20 stol., který v rámci koncepce rozvoje prefabrikovaných betonových systémů, vytlačil dřevěné stavění nejen v oblasti realizace, ale i odborného vzdělávání a výzkumu na okraj zájmu. Také v důsledku tohoto vývoje v 19 a 20 století má současné dřevěné stavění v ČR, pětkrát až osmkrát menší objem, než ve srovnatelných sousedních zemích EU. Podle ČSÚ bylo v roce 2005 dokončeno v ČR 87 bytů v bytových a 391 v rodinných dřevěných domech tj. méně než 1,resp. 3 % z celkové bytové výstavby. Trend je v posledních šesti letech trvale vzestupný.

PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Konstrukce

.:rozmanitost dřevěných staveb:. Vzhledem k tomu, že konference je zaměřena na informování širší odborné, resp. investorské a uživatelské veřejnosti chceme v našem příspěvku odpovědět na jednoduchou základní otázku :

Proč, s jakými cíli a efekty se má rozvíjet dřevěné stavění ? Těžiště odpovědí shledáváme ve třech tématech, které jsou v titulu přednášky. Pro podrobnější seznámení s problematikou doporučujeme v závěru uvedené publikace a články autorů, kde jsou i odkazy na použité podklady a literaturu.


Konstrukce

.: rozmanitost dřevěných staveb :.

Konstrukční systémy

Cca od dvacátých let minulého století navázal rozvoj dřevo-zpracovatelských technologií na tradiční tesařské konstrukce a spolu s uplatněním novodobých plášťových a izolačních materiálů umožnil jejich všestranný a zvláště od šedesátých let intenzivní vývoj, který umožňuje splnění všech současných funkčních požadavků při dodržení velmi příznivých a konkurenčních nákladů a cen ve srovnání se silikátovými variantami stavění.

Dřevěné nosné konstrukční systémy PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Konstrukce


Funkční vlastnosti – přehled Jsou splněny všechny požadavky českých i evropských standardů za přijatelné – konkurenční náklady: -Trvanlivost - materiálová 150 – 200 let - dobrý konstrukční návrh a údržba - Požární odolnost - 30 – 90 min, do 6-ti podlaží, automatické hasící zařízení ? - Prostorová tuhost - do 6-ti podlaží: kotvení, tuhý strop a smykové stěny - Tepelná ochrana - při menších tl. obvodových stěn UN = 0,3 až 0,2 [W/m2K ] - efektivní pro nízko-energetické varianty -Akustika - vzduchová neprůzvučnost jednoduchých stěn R´w =cca 48 dB zdvojených stěn R´w = až 65 dB stropů R´w = až 67 dB - kročejová neprůzvučnost stropů s podhledy L´n,w = 45 až 55 dB


Konstrukce


Ekologicko – ekonomická pozitiva Vztažena ke 100 m2 podlahové plochy dřevěného bytového domu ve srovnání s domem se stěnami z cihelných bloků a s železobetonovými stropy. - Snížení emisí CO2 cca o 50 t - Snížení spotřeby energie na těžbu a zpracování vstupních surovin a materiálů cca o 50 MWh - Snížení těžby neobnovitelných silikátových surovin cca o 110 t a zmenšení poškození krajiny a životního prostředí - Omezení automobilové přepravy min o 2000 tkm a následné snížení emisí Nox, SO2 a CO2 - Omezení produkce stavebního odpadu cca o 100 t a otevřené možnosti jeho energetického využití, nebo recyklace.


Konstrukce


Lehké dřevěné skelety Výchozí varianta americký Platform Frame Systém.

Model skeletu rodinného domu

Příklad realizovaného rodinného domu

Tři základní unifikované prvky 50/100 – 150 – 200 mm -- Hřebíkové styky -- Plášťové materiály -- stěny, stropy a střechy -- Aplikace nízko a vícepodlažní budovy (6 podlaží)

Model skeletu a vizualizace bytového domu


Realizace liniového bytového domu

Realizace bytového domu – Dvůr Králové

Konstrukce


Těžké dřevěné skelety Navazují na středověké evropské a japonské skelety s tradičními tesařskými styky.

Současné varianty – konstrukční principy

Alsasko – bytové domy – 5 podlaží, 18 stol.

Středověký skelet hrázděného domu


Kostel Smíření – Šwidnice 1652

Konstrukce


Těžké dřevěné skelety - rozpětí do cca 6 m, až 5 podlaží - současné skelety - rostlé, lepené i vrstvené dřevo - vždy prefabrikované Styčník těžkého skeletu

Nízko-energetický rodinný dům. Konstrukce těžký dřevěný skelet 43 kWh/m2/á 172 m2 už.pl., rekuperační teplovzdušné vytápění, trojskly, dřevěný ext. obklad. Cena cca 21 000,- Kč/m2 Projekt – V.Bílek, V.Jára, K.Kabele, Z.Kutnar, J.Mottel, Z.Svoboda

Chodov – čtyřpodlažní skelet a vizualizace. Konstrukční projekt V.Jára PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Rodinný dům skelet a vizualizace

Konstrukce


Těžké dřevěné skelety

Biel – škola – realizace 1999 PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Finforest – Helsinki – realizace 2005

Konstrukce


Masivní desky - tl. 80 až 300 mm, lepené – sbíjené – kolíkované - šroubované spoje - jako univerzální prvky, nebo komplexní systém

Bytový dům – Judenburg 2004 PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Masivní desky – výchozí principy

Konstrukce


Masivní desky

Projekt a začátek realizace – Kreuztal 2005

Velkoplošné obvodové stěny – Aichach 1996 PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Konstrukce


Roubené stěny

- moderní dřevotechnologie, tradiční konstrukce a montáž - doplnění tepelnými izolacemi - omezený rozsah aplikací pro vhodné lokality a funkce

Roubený bytový dům a kulturní centrum PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Současné roubené stěny

Ekologie

.: úspora energie, životní prostředí, udržitelná výstavba :.

Ekologická pozitiva Jsou vztažena ke 100 m2 podlahové plochy dřevěného bytového domu s lehkým dřevěným skeletem, ve srovnání s domem se stěnami z cihelných bloků a s železobetonovými stropy. Je posuzována pouze nadzemní část domu i když vzhledem k podstatně menší hmotnosti dřevěné varianty, bude u nepodsklepené varianty výrazně nižší spotřeba betonu na základy.

Hodnocený dům se šesti byty, každý s podlahovou plochou cca 100 m2 PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Ekologie .: úspora energie, životní prostředí, udržitelná výstavba :.

Snížení emisí CO2 Každý 1 m3 dřeva v procesu růstu – fotosyntézy nashromáždí cca 5 MWh sluneční energie, která je základem jeho ekologické a ekonomické efektivnosti. Zároveň je přeměněno cca 900 kg CO2 na dřevní hmotu, který je v něm vázán po celé období růstu a užívání až do období, kdy dřevo začne hnít. -

- Emise CO2 v případě dřevěné varianty hodnoceného domu jsou v důsledku nižší spotřeby výrobní energie na těžbu a zpracování materiálů silikátových surovin a materiálů cca o 30 t nižší a dalších cca 20 t je vázáno až do doby demolice domu v použitém dřevě, které může být z větší části následně recyklováno nebo energeticky využito. Při tom se do ovzduší uvolní 5 – 7 t CO2.

Celková bilance CO2 25 20

CO2 15 (t/m3) 1 0

Ocel Žel. Beton

4x

5 0

Dřevodesky Cihly Konstr. Dřevo

Emise CO2 vzniklé při výrobě materiálů -

Emise CO2 vztažené k hodnocenému bytu PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

V současnosti se v rámci EU prodává 1 t nevyprodukovaného CO2 za cca 22,3 Euro, což pro hodnocený dům představuje částku cca 31.000 Kč


Snížení potřeby energie na těžbu a zpracování vstupních surovin a materiálů Z uvedeného srovnání energetické spotřeby na jednotku použitého materiálu pro výstavbu hodnoceného domu vyplývá jednorázová energetická úspora cca 50 MWh. V případě,že v ČR se bude stavět cca 5000 dřevěných bytů ročně jde o významný potencionál energetických úspor cca 250 GWh, který je o to významnější, že nevyžaduje žádné vedlejší investice. Připomínáme, že např. investice do větrných elektráren na výkon 1 MW s účinností 15 až 20 % se pohybují kolem 35 mil Kč. Příznivě by se nižší energetická spotřeba měla promítnout i do materiálových nákladů

Spotřeba výrobní energie hodnoceného bytu PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz


Snížení těžby neobnovitelných surovin Všechny materiály a technologie převažující v současné výstavbě bytových a občanských budov jsou založeny na silikátových – neobnovitelných zdrojích, z nichž některé jsou v Chráněných krajinných oblastech (CHKO – cca 20 % území ČR) a životnost jejich průmyslových zásob u žádné komodity při současném rozsahu těžby dle MŽP nepřesahuje 200 let (vápence, štěrkopísky, cihlářská hlína). Podstatně nižší je životnost zásob stavebních silikátových surovin na stávajících, povolených těžebních lokalitách – 10 až 22 let. Otvírání nových ložisek je a bude spojeno s obtížemi se získáním souhlasu místních a regionálních autorit a představitelů ekologických institucí a hnutí. Těžba a přeprava těchto neobnovitelných surovinových zdrojů vždy poškozuje krajinu. Silikátová varianta bytu (100 m2 užitkové plochy) ve srovnávaném domě představuje těžbu a přepravu min. 170 t neobnovitelných surovin, z toho cca 113 t pro srovnávanou – nadzemní část. Navíc ztráty při těžbě a zpracování silikátových surovin. Dřevěná varianta pro nadzemní část vyžaduje 12 až 15 t dřevěných a doplňujících materiálů. V případě aplikace řeziva v rozsahu 13 - 15 m3/byt je spotřeba jehličnaté kulatiny cca o 50 % vyšší, boční odpad je většinou využíván. Deskové dřevo-materiály představují objem 5 – 7 m3. V případě konstrukčních variant z masivních dřevěných desek nebo těžkého dřevěného skeletu bude celková spotřeba dřeva cca 25 m3 i vyšší. Dřevěná je cca o 100 t lehčí.



Omezení nákladní dopravy Nižší hmotnost nadzemní části srovnávaného bytového domu o cca 100 t/100 m2 podl. plochy se velmi příznivě projeví v dopravě a následně v poklesu škodlivých emisí a spotřeby energie. I při velmi střízlivém předpokladu průměrné dopravní vzdálenosti hlavních stavebních materiálů - 30 km, představuje dřevěná varianta nižší dopravní nároky o 2 až 3000 tkm. To platí pro dům s betonovým, resp. zděným suterénem, který v případě dřevěné varianty bude jen o málo lehčí. V případě nepodsklepeného domu jsou i základy podstatně subtilnější - lehčí cca o 17 t / 100 m2 už. pl. a dopravní nároky jsou nižší o dalších cca 500 tkm. V peněžních jednotkách předpokládejme převoz jedné tuny za 23,- Kč/km. Následné vyčíslení nespotřebovaného množství stavebního materiálu srovnávaného bytu obnáší snížením přepravy částku 46 000 – 69 000,- Kč/100 m2 podl. plochy bytu. Za zjednodušujícího předpokladu, že veškerá přeprava hlavních stavebních materiálů je po silnicích, lze ze statistických údajů vyvodit následující snížení škodlivých emisí z dopravy vztažené k výše posuzovanému bytu se 100 m2 podlahové plochy (v závorkách uveden procentní podíl jednotlivých emisí produkovaných v ČR dopravou - z celkového množství): Nox - cca 60 kg (cca 45 % oxidů dusíku ), VOCs - cca 22 kg (cca 40 % těkavých organických látek), C02 - cca 3200 kg (cca 7 %), SO2 - cca 2 kg (cca 0,7 %), CO - cca 80 kg (cca 28 %). PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz


Pokles produkce stavebního odpadu Stavebnictví se na celkové roční produkci odpadu cca 25 mil t podílí cca z jedné čtvrtiny. Po demolici budov ze silikátových materiálů vzniká enormní stavební odpad cca 1,1 t/m2 podl.pl. v případě převážně železobetonových domů kolem 1,5 t/m2 podl.pl. U srovnávaného bytu tedy odpad cca 100 t, který má v současnosti jen minimální využití a je odvážen na skládky. Recyklace železového betonu i cihlářských výrobků bude vždy nákladný a energeticky náročný problém, rovněž užití betonové nebo cihelné drtě má svá omezení. Pokusíme-li se opět vyčíslit v peněžních jednotkách efekt plynoucí ze 100 tun nepoužitého stavebného materiálu. Předpokládejme cenu za jednu tunu skládkovného v rozmezí 400 – 800 Kč/t. Přímý finanční efekt, který tak vyplyne z úspory nespotřebovaného stavebního materiálu se bude pohybovat v rozmezí 40 000 – 80 000 Kč/100 m2 podl. plochy srovnávaného bytu. Takto jednoduché ekonomické popsání přímého efektu plynoucího z poklesu produkce stavebního odpadu není tak jednoznačné. Jiné nakládání s odpady jsou celospolečensky přínosnější. Dopady z toho plynoucí budou mírnější či dokonce efektivnější pokud je budeme umět dále využít. Demolice nadzemní části dřevěných bytů je vzhledem k jejich nízké hmotnosti (cca 0,13 t/m2) relativně snadná. Možnosti energetického využití nebo recyklace dřeva, resp. i dalších materiálů jsou tedy otevřené.


Ekonomika

.: pracnost, rychlost výstavby, náklady :.

Ekonomika Pokud ekonomický pohled dřevěného stavění propojíme i s environmentálními hledisky budou hodnoty nabývat většího významu. Toto není jediný efekt ekonomiky dřevěného bytového stavění. Další se může projevit ve všech základních rovinách tj. celospolečenské, investorské – uživatelské a dodavatelské. Jendou z hlavních problematik je pracnost a rychlost výstavby. U dřevěného stavění nejčastěji jsou používány dva způsoby výstavby domů. Jedná se o Prvkovou staveništní výstavbu domu a Průmyslovou (dílenskou) výrobu domu.


Ekonomika


Pracnost a rychlost výstavby - Prvková

staveništní výstavba domu

Jedná se o výstavbu s převažujícím podílem řemeslné, tesařsko montážní práce,kdy z hoblovaných prvků (případně nařezaných na přesné délky a finálně upravených) jsou postupně sestavovány a montovány jednotlivé stěny, stropy, střechy atd. Pracnost na staveništi je ve srovnání se zděnými i železobetonovými technologiemi velmi nízká, ale v závislosti na zkušenosti a odborné úrovni tesařů - montážníků a metodě řízení stavby má značné výkyvy. 1. – 4. den Stě Stěny př přízemí zemí

5. – 7. den 8. – 10. den Strop nad př přízemí zemím Stě Stěny patra

11. – 14. den Krov

Obrázky staveništní výroby domu Viktorie. PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Ekonomika

.: pracnost, rychlost výstavby, náklady :. Prvková staveništní výstavba domu Podle zahraničních zkušeností amerických podkladů se pohybuje u obvyklých staveb kolem 8 hod/m2 podlahové plochy, podle českých normativních podkladů, které jsou vztaženy k odlišným – spíše tradičním tesařským konstrukcím kolem 15 hod/m2. Po zkušenostech z výstavby mnoha desítek dřevěných rodinných domů se zaškolenými tesaři pokládáme tímto způsobem výstavby v českých podmínkách za reálné dosáhnout pracnosti 9 - 11 hod/m2. Dalšího snížení pracnosti lze dosáhnout předpřipraveností všech prvků na přesné míry i s tesařskými spoji. Tímto lze usnadnit požadavky kvalifikace montážních pracovníků a zvýšit kvalitu, rychlost a profesionalitu montáže. Staveništní pracnost amerických a zkušeností normativů rodinného domu.


českých

Ekonomika

.: pracnost, rychlost výstavby, náklady :. Rychlost výstavby Rychlost výstavby podle české statistiky je průměrná doba výstavby v ČR 54 měsíců u rodinných domů a 33 měsíců u bytových domů. Příčina není pouze v převažující zděné technologii, ale a možná především ve financování a organizaci výstavby. Dřevěné rodinné i bytové domy v prvkové variantě lze realizovat většinou v průběhu 3 až 5 měsíců (včetně základů a přípojek).

Úprava terénu - výkopy

1-2% 7-9%

Zákady Nos. dřev. konstrukce

26 -28%

Fasádní plášť

14 -16%

Stření plášť

6-7% 20-21%

Vnitřní opláštění stěn a stropů Vybavení

4-5%

Vytápění

6-7% 5-6% 3-5%

Zdravotní instalace Elektroinstalace 0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

Struktura nákladů podle etap výstavby

Harmonogram výstavby dřevěného rodinného domu Viktorie PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Ekonomika


Pracnost a rychlost výstavby - Průmyslová (dílenská) výroba panelů domu a následná montáž Jednotlivé panely stěnové, střešní, stropní jsou kompletizovány ve výrobní hale. Staveništní realizace probíhá jen formou montáže a menších stavebních uprav dílců. Výrobní pracnost je při této variantě velmi rozdílná. Závisí na stupni mechanizace resp. automatizace výroby a výrobní kapacitě. Obvykle se pohybuje kolem 0,5 – 1,5 hod/m2 stěny ve výrobě a 1,5 – 4,5 hod/m2 při montáži na staveništi.

Zač Začátek dne… dne…

… výroba stě stěn, stropů stropů, př příček …

…konec dne.

Obrázky výroby panelů domů. PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Ekonomika


Pracnost a rychlost výstavby - Průmyslová (dílenská) výroba panelů domu a následná montáž Staveništní pracnost - montáž domu je taktéž rozdílná. Závisí na stupni mechanizace a koordinaci řízení na staveništi. Obvykle se pohybuje kolem 1,5 – 4,5 hod/m2 při montáži na staveništi.

1. den Stě Stěny př přízemí zemí

3. den 2. den podlaží a strop Strop nad př přízemí zemím 2. podlaž

4. den Krov a klempí klempířské ské prá práce

5. den Hrubá Hrubá stavba

Montáž rodinného domu PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Ekonomika

.: pracnost, rychlost výstavby, náklady :. Rychlost výstavby Rychlost výstavby v průmyslové (dílenské) variantě lze realizovat během 1 až 2,5 měsíce (včetně základů a přípojek).

Harmonogram výroby v hale a montáže rodinného domu. PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Ekonomika

.: pracnost, rychlost výstavby, náklady :. Struktura nákladů a kalkulační členění V porovnání staveništní a průmyslové (dílenské) varianty dřevěného domu lze z uvedené tabulky vyčíst, že materiálový a mzdový podíl z ceny domu je přibližně stejný. Odlišnost lze nalézt v podílu strojního a mechanizačního vybavení podniků a ostatních přímých nákladů. Další odlišnou položkou jsou režie, které tvoří odchylku až 13% z celkové ceny stavebního objektu. Režie jsou závislé na interní podnikové organizaci a projektovém řízení. Zvenčí co by ze strany spotřebitele jsou tyto položky neovlivnitelné.

Úprava terénu - výkopy

1-2% 7-9%

Zákady Nos. dřev. konstrukce

26 -28%

Fasádní plášť

14 -16%

Stření plášť

6-7% 20-21%

Vnitřní opláštění stěn a stropů Vybavení

4-5%

Vytápění

6-7% 5-6% 3-5%

Zdravotní instalace Elektroinstalace 0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

Struktura nákladů podle etap výstavby.

Hodnoty kalkulačního členění obou variant výstavby. PDF vytvořeno zkušební verzí pdfFactory Pro www.fineprint.cz

Ekonomika

.: pracnost, rychlost výstavby, náklady :. Náklady a cena V každém případě jsou ceny dřevěných rodinných domů prováděných jednou z variant výstavby zcela konkurenční v převažující zděné technologii výstavby. Převažující technologie výstavby se stává určující pro cenu domu či bytu za m2 podlahové plochy. Možnosti cenové úrovně dřevěné výstavby můžou být nižší za m2 podlahové plochy. Věřím, že jejich potenciál bude rozvíjen. Nikterak však podbízivě a tyto stavby si najdou důstojné místo na stavebním trhu nejen rodinných a bytových domů spojené s vlastní jednotnou filozofií.


Konstrukce – Ekologie -Ekonomika Publikace a další články autorů: V.Bílek V.Bílek V.Bílek V.Bílek, V.Bílek V.Bílek

- Dřevěná bytová výstavba - Stavba č.2 a 3/ 2002 - P.Kuklík a kol. – Dřevěné domy pro bydlení, ČKAIT Stavební kniha 2002 - Navrhování vícepodlažních dřevěných budov - Vysokoškolská učebnice ČVUT FS Praha 2004 J.Holečková - Dřevěná bytová výstavba v ČR - ČKAIT Inženýrská komora 2005 - Vícepodlažní dřevěné budovy - Stavební listy č.4/ 2006 - VOŠ Volyně – Semináře Dřevostavby 2003 - Dřevěné vícepodlažní domy a bytová výstavba v ČR 2004 - Tradice a současnost dřevěných skeletů 2005 - Hybridní dřevěné konstrukce a systémy 2006 - Současnost a možnosti rozvoje dřevěné bytové a občanské výstavby v ČR

Vladimír Bílek

Jitka Holečková

OMNISYSTEM- Praha

Fakulta stavební, ČVUT Praha,

Tel.: +420 257 327 439,

email:[email protected]


email:[email protected]

Konstrukce Ekologie -Ekonomika

Recommend Documents