Praha Ing. Ctislav Fiala IČ: , DIČ: CZ

Ing. Ctislav Fiala IČ: 71590196, DIČ: CZ7903240488

Elišky Krásnohorské 717/25, 323 00 Plzeň tel: +420 603 720 308 e-mail: [email protected] http://www.ctislav.wz.cz

ENVIRONMENTÁLNÍ A MATERIÁLOVÁ ANALÝZA STROPNÍCH KONSTRUKCÍ NA VELKÉ ROZPONY Srovnání plné a kazetové křížem pnuté stropní desky v návrhu administrativní budovy

foto © UNINOX s.r.o.

Praha 22. 10. 2008

Zapsán u ŽÚ v Plzni, ev. č. 340500-1130645, 340500-1130646, 340500-1133634, dodatek dle § 8 odst. 2, zákona č.513/1991 Sb.

Strana 1 (celkem 13)

Ing. Ctislav Fiala e-mail: [email protected] http://www.ctislav.wz.cz

ENVIRONMENTÁLNÍ A MATERIÁLOVÁ ANALÝZA STROPNÍCH KONSTRUKCÍ NA VELKÉ ROZPONY Srovnání plné a kazetové křížem pnuté stropní desky v návrhu administrativní budovy

Objednatel:

Ing. Avukatos Tanasis UNINOX s.r.o. IČ: 26805162, DIČ: CZ26805162 Dolní novosadská 37/14 779 00 Olomouc

Zhotovitel: Ing. Ctislav Fiala, icfdesign IČ: 71590196, DIČ: CZ7903240488 Elišky Krásnohorské 717/25 323 00 Plzeň Ing. Ctislav Fiala

………………………

prof. Ing. Petr Hájek, CSc. IČ: 66904374, DIČ: CZ5509280062 Kunická 1276/7 102 00 Praha 10 - Hostivař prof. Ing. Petr Hájek, CSc.

Datum zhotovení:

………………………

22. 10. 2008

Environmentální a materiálová analýza stropních konstrukcí na velké rozpony

Strana - 2 - (celkem 13)


ENVIRONMENTÁLNÍ A MATERIÁLOVÁ ANALÝZA STROPNÍCH KONSTRUKCÍ NA VELKÉ ROZPONY Srovnání plné a kazetové křížem pnuté stropní desky v návrhu administrativní budovy OBSAH A. Úvod ………………………………………………………………………………. B. Použitá literatura ………………………………………………………………….. C. Environmentální a materiálová analýza stropních konstrukcí na velké rozpony….. D. Srovnání plné a kazetové křížem pnuté stropní desky v návrhu administrativní budovy ………………….………………………………………………………… E. Závěr …………………………………………………………………………….. F. Slovníček pojmů ...........................................................................................................

3 4 5 8 11 13

Příloha 1 – Schéma analyzovaných půdorysů, studie v kap. D.

A.

ÚVOD

Cílem obou provedených studií [1], [2] bylo prověřit, zda-li a případně do jaké míry jsou kazetové stropní konstrukce realizované za pomocí plastového bednění typu Uninox efektivní z hlediska materiálové náročnosti a z hlediska dalších environmentálních parametrů. První studie [1] byla zaměřena na porovnání třech typů velkorozponových stropních konstrukcí na čtyřech stropních polích o různých teoretických rozponech. Druhá studie [2] byla zaměřena na porovnání konkrétního návrhu řešení stropní konstrukce administrativní budovy s alternativami kazetové křížem pnuté stropní desky bedněné pomocí plastového bednění typu Uninox. Právě optimalizace spotřeby konstrukčních materiálů zaměřená na redukci čerpání primárních neobnovitelných surovin je jedním ze základních požadavků při vývoji nových stavebních konstrukcí respektujících požadavky udržitelné výstavby [3]. Kazetové železobetonové stropní desky představují alternativu stropních konstrukcí respektujících tyto základní principy. Environmentální i ekonomické výhody souvisí především (i) se snížením spotřeby primárních neobnovitelných surovin, (ii) se snížením nároků na dopravu a manipulaci materiálů, (iii) s úsporami v konstrukcích podporujících a (iv) s menším množstvím odpadu a materiálů k recyklaci po dožití konstrukce.




B.

POUŽITÁ LITERATURA

[1] Fiala, C., Hájek, P.: Environmentální analýza kazetových stropních konstrukcí, Environmentální analýza stropních konstrukcí na velké rozpony, srovnání monolitických kazetových stropních konstrukcí s prefabrikovanými předpjatými dutinovými panely a TT stropními dílci, Praha, 2007; [2] Fiala, C., Hájek, P.: Materiálové a environmentální srovnání dvou variant železobetonových stropních konstrukcí, Materiálová a environmentální analýza plné a kazetové křížem pnuté stropní desky krajního pole 7,8 x 7,0 m v návrhu administrativní budovy 10 Areálu Chodovec city, Praha, 2008; [3] Agenda 21 pro udržitelnou výstavbu, český překlad CIB Report Publication 237, ČVUT v Praze, ISBN 80-01-02467-9, Praha, 2001; [4] Fiala C., Hájek, P.: Environmentální optimalizace komůrkové železobetonové desky, 12. Betonářské dny 2005, Hradec Králové: ČBS ČSSI, ISBN 80-903502-2-4, 2005; [5] Hájek, P., Fiala, C.: Kazetové stropy pro velké rozpony – Environmentální analýza, 14. Betonářské dny 2007, Hradec Králové, ČBS ČSSI, 2007, ISBN 978-80-87158-04-3; [6] Firemní materiály UNINOX s.r.o., www.uninox.cz; [7] Technické listy panelů SPIROLL, Dywidag prefa a.s., www.dywidag.cz, 12/2006; [8] Technická specifikace TT dílců, dodaná Ing. Avukatos Tanasis, 11/2006; [9] Fiala, C.: Výpočetní modely v prostředí Microsoft Excel 2003, Praha, 2007; [10] Bareš, R.: Tabulky pro výpočet desek a stěn, SNTL, 1979; [11] Holliger Consult, Bauteilkatalog, www.bauteilkatalog.ch, 2008; [12] Waltjen, T.: Ökologischer Bauteilkatalog, Bewertegängige Konstruktionen, Springe – Verlag, Wien, 1999; [13] Architektonické studio A32 s.r.o.: Architektonická studie areálu Chodovec City, administrativní budova 10, Skanska, 2007.




C.

ENVIRONMENTÁLNÍ A MATERIÁLOVÁ ANALÝZA STROPNÍCH KONSTRUKCÍ NA VELKÉ ROZPONY

Optimalizace spotřeby konstrukčních materiálů zaměřená na redukci čerpání primárních neobnovitelných surovin je jedním ze základních požadavků při vývoji nových stavebních konstrukcí respektujících požadavky udržitelné výstavby, tj. environmentální, ekonomické a sociální požadavky a kritéria. Kazetová železobetonová stropní deska představuje již svojí tvarovou podstatou alternativu stropní konstrukce respektující tyto základní principy. Environmentální i ekonomické výhody souvisí především se snížením spotřeby primárních neobnovitelných surovin, se snížením nároků na dopravu a manipulaci materiálů, s úsporami v konstrukcích podporujících a s menším množstvím odpadu a materiálů k recyklaci po dožití konstrukce [4]. Cílem provedené analýzy bylo prověřit efektivnost kazetových stropních konstrukcí využívajících plastové bednicí dílce z hlediska statických, environmentálních a ekonomických parametrů. Analyzované stropní konstrukce byly navrženy na velké rozpony v rozmezí 8,0 až 12,0 m a byly vylehčeny bedněním s plastových dílců Uninox [6]. Pro možnost srovnání jednotlivých parametrů byly do analýzy zahrnuty další dvě alternativy stropních konstrukcí běžně v praxi používaných na velké rozpony, a to předpjaté stropní dutinové panely Spiroll – Partek [7] a předpjaté stropní TT dílce [8]. Stropní konstrukce byly analyzovány ve čtyřech hlavních skupinách, které představovaly různé rozpony hodnocených stropních konstrukcí: (a) skupina 1: stropní pole 8x8 m, (b) skupina 2: stropní pole 10x10 m, (c) skupina 3: stropní pole 12x12 m a (d) skupina 4: stropní pole 8x16 m (poslední skupina byla zvolena pro porovnání s převážně jednosměrně pnutou stropní konstrukcí). Každá z uvedených skupin obsahuje dvě podskupiny stropních konstrukcí dle uvažovaného přídavného zatížení (mimo vlastní tíhu konstrukce). První podskupina stropních konstrukcí byla zatížena stálým zatížením (mimo vlastní tíhu) gk = 2,5 kN/m2 a nahodilým užitným zatížením qk = 5,0 kN/m2. Druhá podskupina stropních konstrukcí byla zatížena stálým zatížením gk = 2,5 kN/m2 a nahodilým užitným zatížením qk = 10,0 kN/m2. Železobetonové monolitické křížem vyztužené kazetové desky byly analyzovány pro dvě varianty tloušťek konstrukce, zatížení a rozpětí konstrukce v alternativách krajního a vnitřního pole spojité stropní desky. Výsledně bylo analyzováno a porovnáno celkem 48 variant stropních konstrukcí. Varianty analyzovaných stropních konstrukcí Železobetonové monolitické křížem vyztužené kazetové desky jsou realizovány pomocí plastového bednění typu Uninox. Jde o speciálně vyztužené typizované plastové bednicí dílce, které umožňují snadné vytvoření žeber ve dvou na sebe kolmých směrech. Dílce jsou vyráběny ve čtyřech modulových řadách (500 mm, 700 mm, 800 mm a 900 mm) a o různých výškách (150 až 425 mm), tak aby bylo možné co nejoptimálněji navrhnout stropní konstrukci s ohledem na konkrétní rozpětí a zatížení. V analyzovaných konstrukcích byly použity dva typy nejběžněji používaných dílců – 70/27 (osová vzdálenost žeber 700 x 700 mm, výška dílce 270 mm) a 70/32, tloušťka horní železobetonové desky byla ve všech případech 60 mm Environmentální a materiálová analýza stropních konstrukcí na velké rozpony



a celkové tloušťky stropních konstrukcí tak byly 330 a 380 mm. Objem materiálů (betonu a oceli) v jednotlivých stropních polích byl pro environmentální hodnocení získán prostřednictvím optimalizace vyztužení na výpočtovém modelu pro křížem vyztužené kazetové desky zpracovaném v tabulkovém procesoru Microsoft Excel 2003 [9]. Při výpočtu byl použit beton C25/30 a C30/37 a výztužná ocel R 10 505. Předpjaté stropní dutinové panely SPIROLL – PARTEK. V analýze byly použity tři běžně vyráběné předpjaté stropní dutinové panely skladebné šířky 1,2 m v tloušťkách a dimenzích odpovídajících zatížení a rozpětí v jednotlivých alternativách. Stropní panely byly uvažovány jako prosté nosníky na rozpětí 8, 10 a 12 m uložené na průvlacích. Byly použity tři typy stropních předpjatých panelů (a) SPIROLL tl. 250 mm, (b) PARTEK tl. 265 mm a (c) PARTEK tl. 400 mm. Předpjaté stropní TT dílce – v analýze byly použity běžně vyráběné předpjaté stropní TT dílce [8] skladebné šířky 2,4 m v tloušťkách a dimenzích odpovídajících zatížení a rozpětí v jednotlivých alternativách. Stropní panely byly uvažovány jako prosté nosníky na rozpětí 8, 10 a 12 m uložené na průvlacích. Environmentální a ekonomické parametry V analyzovaných stropních konstrukcích figurují tři základní stavební materiály: prostý silikátový beton, klasická výztužná ocel a předpínací legovaná ocel. Při environmentální analýze stropních konstrukcí byly u jednotlivých variant sledovány hodnoty svázaných energií, svázaných emisí CO2,ekviv. a SOx,ekviv., plošné hmotnosti a ceny stropu vztažené na metr čtvereční stropní konstrukce. V environmentálním hodnocení byly použity materiálové charakteristiky uvedené v Tab. 1. Svázané (embodied) hodnoty materiálů

materiál

svázaná energie svázané emise CO2 svázané emise SOx [MJ/kg]

[kg CO2,ekviv./kg]

[g SOx,ekviv./kg]

prostý beton

0,8

0,13

0,5

výztužná ocel (nelegovaná)

36

2,4

11

předpínací legovaná ocel

43

2,9

14

Tab. 1 Environmentální charakteristiky materiálů použité v hodnocení, zdroj [12]

Pro kalkulaci ceny stropních konstrukcí na metr čtvereční bylo využito cen materiálů a prefabrikátů dle podkladů výrobců uvedených v [6], [7] a [8]. Environmentální profil stropní konstrukce zahrnuje společně s obrázkem a stručným popisem tři podskupiny dat: (i) environmentální parametry (obecná kritéria environmentální kvality stavebních materiálů) - (a) svázaná spotřeba energie, (b) svázané emise CO2,ekviv., (c) svázané emise SOx,ekviv., (d) vlastní hmotnost materiálů, (e) ceny zabudovaných materiálů, (ii) materiály na vstupu (fáze výstavby - využívané zdroje pro výrobu materiálů a konstrukcí) – (a) obnovitelné materiály, (b) recyklované materiály, (c) přírodní zdroje, Environmentální a materiálová analýza stropních konstrukcí na velké rozpony



(iii) materiály na výstupu (fáze demolice po dožití stavby – možnost dalšího využití po dožití konstrukce): (a) plnohodnotně recyklovatelné, (b) částečně recyklovatelné, (c) nerecyklovatelné (odpad). Příklad jednoho ze 48 profilů stropních konstrukcí analýzy je v Tab. 2, environmentální profil monolitické kazetové stropní desky tl. 330 mm z bednicích dílců Uninox 70/27, vnitřní pole s rozpětím 10x10 m zatížené gk = 2,5 kN/m2 a qk = 5,0 kN/m2.

Tab. 2 Environmentální profil kazetové stropní desky Uninox 70/27 H330

Vyhodnocení analýzy Při environmentální analýze alternativ stropních konstrukcí byly sledovány hodnoty plošné hmotnosti, svázané energie a svázaných emisí CO2,ekviv. a SOx,ekviv. v 1 m2 stropu. Výsledky v absolutních hodnotách pro jednotlivé alternativy stropních konstrukcí jsou uvedeny v profilech, viz příklad v Tab. 2. Procentuální srovnání hodnot jednotlivých alternativ stropů je uvedeno v sadách grafů pro každou podskupinu rozpětí pole a velikosti zatížení. Jako referenční stropní konstrukce byla zvolena v jednotlivých podskupinách stropní konstrukce z prefabrikovaných TT dílců, jejíž hodnoty jsou v grafech rovny 100%.

Obr. 1 Plošná hmotnost a svázaná spotřeba energie stropních konstrukcí, pole 10x10 m

Příklad vyhodnocení pro podskupinu rozpětí pole 10x10 m a zatížení gk = 2,5 kN/m2 a qk = 5,0 kN/m2 je uveden v následujících grafech (Obr. 1 a 2). Plošná hmotnost referenčních TT dílců je v daném případě rovna 455,4 kg/m2. Panely Spiroll jsou lehčí o 17%. Kazetové monolitické stropní konstrukce vycházejí z hlediska plošné hmotnosti při tloušťce stropu 330 mm úspornější vzhledem k referenčním TT dílcům o 7%, v případě tloušťky stropu Uninox 380 mm vykazují naopak větší plošnou hmotnost o více než 10%.




Obr. 2 Svázané emise CO2,ekviv. a SOx,ekviv. stropních konstrukcí, pole 10x10 m

Procentuální srovnání hodnot svázaných emisí CO2,ekviv., SOx,ekviv. a svázaných energií jsou zřejmá z grafů na Obr. 1 a Obr. 2. U kazetových monolitických desek Uninox dochází k vyrovnávání rozdílu mezi deskami 330 a 380 mm, větší množství betonu je u desky H380 kompenzováno větším množstvím výztuže u desky H330, které je potřebné k přenesení namáhání při stejném zatížení a menší účinné výšce průřezu. Rozdíl jednotlivých hodnot je v řádu jednotek procent, max. pak 10%. Při užitném zatížení 5 kN/m2 je v grafech zřejmé snížení svázaných hodnot emisí a energií u stropů Uninox i panelu Spiroll do 7% oproti referenčním TT dílcům.Při užitném zatížení 10 kN/m2 je snížení svázaných hodnot emisí a energií u panelu Spiroll 1 až 4%, u stropů Uninox jsou hodnoty vyšší oproti referenčním TT dílcům v průměru o 6%, max. však 15%. Zde je nárůst způsoben potřebou vykrýt dvojnásobný nárůst zatížení běžnou betonářkou výztuží (předpínací výztuž je v tomto případě účinnější) při stejné účinné výšce průřezu. Při takto velkém zatížení a rozpětí by s ohledem na redukci výztuže, tedy svázaných emisí a energií, bylo vhodné u stropů Uninox případně uvažovat o zvětšení účinné výšky průřezu, tedy např. použití vyšších plastových forem. V rámci analýzy bylo provedeno i porovnání finančních nákladů na realizaci 1 m2 uvedených typů konstrukcí. V tomto srovnání vyšly železobetonové kazetové stropy použité na velké rozpony velmi dobře. Skutečné náklady na realizaci stropní konstrukce jsou však velmi závislé na konkrétních podmínkách realizovaného objektu zahrnujících především náklady na dopravu prefabrikátů (závislé na vzdálenosti výrobny prefabrikátů), náklady na dopravu betonové směsi (závislé na vzdálenosti betonárky), náklady na manipulaci na staveništi (závislé na charakteru konstrukce – výška, rozloha aj.), vliv dimenzí podpůrných konstrukcí (průvlaků, stěn) apod.

D.

SROVNÁNÍ PLNÉ A KAZETOVÉ KŘÍŽEM PNUTÉ STROPNÍ DESKY V NÁVRHU ADMINISTRATIVNÍ BUDOVY

Cílem studie bylo provést porovnání materiálové náročnosti a environmentálních dopadů plné železobetonové desky a ekvivalentní železobetonové desky vylehčené kazetami s využitím plastového bednění typu Uninox na konkrétním návrhu stavby. Vlastní analýza je provedena na vybraném výseku stropní konstrukce z projektu administrativní budovy 10 v areálu Chodovec city a neřeší tak celý objekt. Výpočet dimenzí a vyztužení obou konstrukcí je Environmentální a materiálová analýza stropních konstrukcí na velké rozpony



proveden na optimalizačním modelu, který vychází z určitých zjednodušení v oblasti posuzování mezního stavu použitelnosti a stanovení maximálních hodnot vnitřních sil v konstrukci. Pro účely této studie je toto zjednodušení na straně bezpečné, nicméně vlastní výpočet nelze považovat za podrobný statický výpočet na úrovni realizační dokumentace stavby. Stejně tak nelze závěry z analýzy extrapolovat na jiné konstrukce bez dalšího prověření rozdílných okrajových podmínek. Tato studie byla vypracována pro účely stanovení potenciálních úspor v případě alternativní realizace kazetových stropů na konkrétním objektu administrativní budovy 10 v areálu Chodovec city realizovaném firmou SKANSKA a.s. V této analýze byly srovnávány varianty řešení obousměrně pnutých stropních konstrukcí vycházející z konkrétní aplikace při návrhu administrativní budovy. Ve variantách bylo analyzováno jedno konkrétní stropní pole objektu, viz Příloha 1. Jedná se o krajní stropní pole typického podlaží v nadzemní i podzemní části objektu (kanceláře a garáže). V analýze byly srovnávány stropní konstrukce navržené ve studii administrativní budovy, plné železobetonové obousměrně vyztužené stropní desky tl. 220 mm v nadzemních podlažích a 250 mm v podzemních podlažích, s kazetovými stropními deskami realizovanými za použití plastového bednění – plastové formy od firmy Uninox s.r.o. [6]. Analyzované stropní konstrukce byly navrženy na krajní pole 1-2|B-C objektu č. 10 [13], pole o rozponu 7,8 x 7,0 m. Navrhované stropní konstrukce byly zatíženy ostatním stálým zatížením (podlahy, bez příček - halové kanceláře a bez vlastní tíhy stropní konstrukce) gk = 1,5 kN/m2 a nahodilým užitným zatížením qk = 2,0 kN/m2, což představuje užitné zatížení pro kategorii B (kancelářské plochy) a kategorii F (lehká vozidla o celkové tíze ≤ 30 kN). Varianty analyzovaných stropních konstrukcí Plné železobetonové monolitické křížem vyztužené desky. Dimenze plných železobetonových monolitických křížem vyztužených stropních desek byly převzaty z architektonické studie [13]. Navrženy jsou tl. 220 mm v nadzemních podlažích (kancelářské plochy) a tl. 250 mm v podzemních podlažích (garážová stání). Vyztužení stropních konstrukcí a objem materiálů (betonu a oceli) v jednotlivých stropních konstrukcích (v analyzovaném krajním poli) pro následné environmentální hodnocení byl získán z výpočtového modelu [9] křížem vyztužených plných a kazetových stropních desek zpracovaném v tabulkovém procesoru Microsoft Excel 2003 [4]. Vzhledem k potřebám optimalizačního výpočtového modelu byly vnitřní sily ve stropních deskách stanoveny přibližně s využitím hodnot uvedených v podkladu [10] Tabulky pro výpočet desek a stěn. Průhyb desek je za pomocí [10] řešen jako pružný, hodnota celkového průhybu je pro účely srovnávací analýzy stanovena přibližně jako čtyřnásobek pružného průhybu. Při výpočtu stropních konstrukcí byl použit beton C20/25, objemová hmotnost betonu byla uvažována 2400 kg/m3, a vyztužení pomocí kari sítí W, spodní žebra kazetových desek pomocí oceli R 10 505. Schéma řešeného krajního pole je v Příloze 1 v měřítku 1:200. Podrobněji o výpočtu a vyztužení plných a kazetových stropních desek v literatuře [2]. Železobetonové monolitické křížem vyztužené kazetové desky jsou realizovány pomocí plastového bednění Uninox, které umožňuje snadné vytvoření žeber ve dvou na sebe kolmých Environmentální a materiálová analýza stropních konstrukcí na velké rozpony



směrech v monolitických železobetonových deskách. V analyzovaných konstrukcích byly použity tři typy běžně používaných plastových forem – 70/70/27, 80/80/25 a 70/70/17, tloušťka horní železobetonové desky byla navržena vzhledem ke krytí výztuže a technologickým požadavkům tl. 60 mm. V analyzovaných stropních konstrukcích figurují dva základní stavební materiály: (i) prostý silikátový beton a (ii) klasická výztužná ocel. V environmentálním hodnocení stropních konstrukcí byly použity materiálové charakteristiky uvedené v Tab. 3. Svázané (embodied) hodnoty materiálů

svázaná energie svázané emise CO2 svázané emise SOx zdroj [11]

zdroj [12]

zdroj [12]

[MJ/kg]

[kg CO2,ekviv./kg]

[g SO2,ekviv./kg]

prostý beton

0,811

0,13

0,5

výztužná ocel

13,700

0,80

3,6

materiál

Tab. 3 Materiálové charakteristiky použité v hodnocení

Při environmentální analýze stropních konstrukcí byly u jednotlivých variant sledovány hodnoty plošné hmotnosti, svázaných energií, svázaných emisí CO2,ekviv. a SOx,ekviv. vztažené na metr čtvereční stropní konstrukce. Výsledky v absolutních hodnotách pro jednotlivé alternativy stropních konstrukcí jsou uvedeny v environmentálních profilech konstrukcí (příklad viz. Tab. 2) a na následujících grafech Obr. 3 a Obr. 4.

Obr. 3 plošná hmotnost a svázaná spotřeba energie, krajní pole 7,8x7,0 m

Plošná hmotnost referenční plné desky tl. 220 mm je rovna 536,5 kg/m2, plná deska tl. 250 mm je o 13,6% těžší, což představuje celkovou plošnou hmotnost 609,2 kg/m2. Kazetové monolitické stropní konstrukce Uninox jsou z hlediska plošné hmotnosti efektivnější, dochází k úspoře 19 až 41,5%, což v absolutních hodnotách představuje úsporu 101,9 až 222,4 kg/m2. Redukce plošné hmotnosti je dosaženo při nárůstu celkové tloušťky stropní konstrukce o 15




až 110 mm. Menšího nárůstu celkové tloušťky stropu a výrazně větší efektivity konstrukce je dosaženo pomocí plastových bednících forem menších výšek, např. 70/70/17.

Obr. 4 svázané emise CO2,ekviv., a SOx,ekviv., krajní pole 7,8x7,0 m

Plošná hmotnost jednotlivých alternativ stropních konstrukcí je významným faktorem i pro následnou analýzu svázaných hodnot emisí a energie, neboť jednotlivé hodnoty jsou vztaženy na 1 kg materiálu. Srovnání absolutních hodnot svázaných emisí CO2,ekviv., SOx,ekviv. a svázaných energií jsou zřejmá z grafů Obr. 3 až Obr. 4. Úspory při použití kazetových stropních desek činí v oblasti environmentálních parametrů podobně jako u plošných hmotností cca 20 – 41% oproti plné desce tl. 220 mm. Výsledná redukce betonu pro celé pole včetně průvlaků pak vychází v rozmezí 5,5 až 13,3 t dle typu použitých bednicích forem Uninox, tj. 2,3 – 5,5 m3 betonu/pole. Redukce výztuže v deskách se pohybuje v rozmezí 0,2 až 3,9 kg/m2, pro celou desku (bez vlivu průvlaků, výztuž průvlaků nebyla předmětem analýzy) pak činí úspory ve výztuži 9 až 180 kg/pole. Vzhledem k nižší plošné hmotnosti kazetových stropních konstrukcí lze předpokládat, že celková redukce výztuže v poli bude s ohledem na další redukci výztuže v průvlacích ještě větší.

E.

ZÁVĚR

Environmentální analýza prokázala, že kazetové železobetonové monolitické stropní konstrukce mohou být efektivní alternativou ke dvěma srovnatelným prefabrikovaným konstrukcím z předpjatých panelů Spiroll a TT dílců, a to i v případě neuvažování dalších vlivů, např. vlivu podporujících stropních průvlaků aj. Dramatický vliv průvlaků na stropní konstrukci jako celek nelze ovšem očekávat v žádné z uvedených variant, průvlaky jsou nedílnou součástí jak prefabrikovaných, tak monolitických konstrukcí. Stejně tak i v druhé analýze kazetové železobetonové monolitické stropní konstrukce vykazují v posuzovaném případě lepší environmentální parametry než plná železobetonová desková konstrukce. Environmentální výhodnost té či oné varianty je u kazetové železobetonové monolitické stropní konstrukce závislá na optimální volbě především bednicích plastových forem, tedy zvolené účinné výšce průřezu pro daný typ rozpětí a zatížení stropní konstrukce. Z optimalizované účinné výšky průřezu vyplývá následně minimální potřebné množství Environmentální a materiálová analýza stropních konstrukcí na velké rozpony



betonářské výztuže a betonu pro daný výsek stropní konstrukce. Velmi významným faktorem jsou vedle menšího zatížení životního prostředí emisemi CO2, SOx, svázanou spotřebou energie i přímé úspory primárních zdrojů surovin (výhledově i menší množství materiálu při demolici konstrukce po jejím dožití). Důležitým parametrem konstrukčního návrhu vícepodlažních objektů je i celková tloušťka stropní konstrukce. Kazetové desky mají často větší tloušťku v porovnání s některými jinými alternativami prefabrikovaných nebo i monolitických a prefamonolitických konstrukcí. Pro stanovení výsledné efektivnosti návrhu budovy je tedy třeba v konkrétním případě citlivě posoudit i rozdíly v konstrukčních výškách podlaží při použití různých alternativ stropů – tedy související rozdíly v ploše obvodového pláště, délce vnitřních instalací technických zařízení budov, v řešení schodiště atd., a posouzení jejich případného vlivu na ekonomické parametry návrhu. Dalším faktorem je i kazetový vzhled podhledu, který může v některých případech působit architektonicky pozitivně, v některých bude vyžadovat realizaci podhledu (někdy je však tento podhled stejně z důvodů vedení instalací vyžadován). Menší plošná hmotnost kazetových stropních konstrukcí (redukce vlastní tíhy - stálého zatížení stropních desek oproti plné desce tl. 220 mm o 41,5% a při tl. 250 mm o 48,4% při použití kopulí Uninox 70/70/17) se následně projeví i v menším zatížení na podporující vodorovné a svislé nosné konstrukce (snížení potřeby výztuže v průvlacích a sloupech) a zejména pak na dimenze základů s evidentními dalšími environmentálními a ekonomickými úsporami. Míra úspor v podpůrných konstrukcích závisí na celkové výšce objektu a celkové skladbě zatížení – nicméně může dosahovat i řádu desítek procent. V některých případech realizací je výhodou kazetových stropních konstrukcí zajímavý podhledový efekt kazetové konstrukce, zvýrazňující architektonické řešení té které stavby. Výstupy z analýz lze použít pro orientační předběžné posouzení efektivnosti návrhu stropní konstrukce a nemohou být považovány jako náhrada nebo součást statického výpočtu prokazujícího statickou spolehlivost stropní konstrukce objektu jako celku.

V Praze 22. 10. 2008


Ing. Ctislav Fiala prof. Ing. Petr Hájek, CSc.



F.

SLOVNÍČEK POJMŮ

Udržitelný rozvoj – v roce 1987 byl definován jako "rozvoj, který uspokojuje potřeby současnosti, aniž by omezoval možnosti budoucích generací uspokojovat jejich vlastní potřeby". V české legislativě je v zákoně o životním prostředí č. 17/1992 Sb., kde v §6 vyslovena definice: "Trvale udržitelný rozvoj společnosti je takový rozvoj, který současným i budoucím generacím zachovává možnost uspokojovat jejich základní potřeby a přitom nesnižuje rozmanitost přírody a zachovává přirozené funkce ekosystémů". Udržitelná výstavba, udržitelná budova - přívlastek "udržitelný" vyjadřuje skutečnost, že návrh vychází ze snahy respektování možného maxima požadavků z hlediska udržitelného rozvoje; pojem udržitelný dům | udržitelná budova odpovídá zahraniční terminologii, kde je zcela běžně používán termín "sustainable house" stejně jako "sustainable construction" (udržitelná výstavba). Svázaná spotřeba energie (embodied energy), svázané emise CO2 a SOx (embodied CO2, SOx) - těžba surovin na výrobu stavebních materiálů, jejich výroba, doprava, realizace a další kroky životního cyklu stavebních materiálů a konstrukcí jsou spojeny s produkcí emisí a se spotřebou energie; každý objekt, stejně jako každá dílčí konstrukce a materiál ve stavbě, tedy vykazuje určité emise a určitou spotřebu energie svázanou s jejich vlastní existencí. Environmentální dopad (tj. dopad na životní prostředí) – jakákoli změna v životním prostředí, ať nepříznivá, či příznivá, která je zcela nebo částečně způsobena činností, výrobky či službami organizace (dle ISO 14050). Životní cyklus – po sobě jdoucí provázaná stádia výrobkového systému od získávání surovin nebo tvorby přírodních zdrojů ke konečnému zneškodnění (dle ISO 14040). Plnohodnotně recyklovaný materiál - takový materiál, jehož recyklací vznikne materiál o stejných vlastnostech, jaké měl původní – např. kovy (hliník, měď, …), popř. dřevo. Recyklovatelný materiál s "down-cycling" efektem (částečně recyklovatelný materiál) recyklací materiálů s "down-cycling" efektem vzniká materiál s horšími vlastnostmi, než jaké měl původní materiál (např. zdivo, které se po rozdrcení použije jako zásypový materiál). Environmentální profil budovy | konstrukce – soubor environmentálních kritérií (např. svázaná spotřeba energie, svázané emise CO2 a SOx, spotřeba materiálů ve stavbě | konstrukci, spotřeba primární energie apod.), které svými hodnotami charakterizují vliv objektu | konstrukce na životní prostředí.



Praha Ing. Ctislav Fiala IČ: , DIČ: CZ

Recommend Documents