Navrhování a realizace stavebních konstrukcí ze zdiva LIAPOR

zděné a smíšené konstrukce

text: Michala Hubertová, Jan Štefánik

foto: Lias Vintířov, LSM k.s.

▲ Sportovně kulturní a kongresové centrum Karlovy Vary (KV Aréna) – pohledové zdivo Liapor R195 – ukázka z probíhající výstavby

Navrhování a realizace stavebních konstrukcí ze zdiva LIAPOR Ing. Michala Hubertová, Ph.D. (*1978) Absolvovala Fakultu stavební VUT v Brně. V současné době je zaměstnána jako vedoucí střediska Vývoj a kontrola kvality ve společnosti Lias Vintířov, lehký stavební materiál k.s. Současně se podílí na řešení výzkumných projektů na FAST VUT v Brně. E-mail: [email protected] Spoluautor: Jan Štefánik E-mail: [email protected]

Zdicí tvárnice Liapor tvoří ucelený systém, který umožňuje realizovat svislé stavební konstrukce pouze s použitím lehkého betonu. Základní požadavky na tvárnice z Liaporu jsou stanoveny evropskou normou ČSN EN 771-3 Specifikace zdicích prvků – Část 3: Betonové tvárnice s hutným nebo pórovitým kamenivem. Tolerance rozměrů všech tvárnic pro zdění s normálním maltovým ložem je v kategorii D1, tj. délka, šířka i výška, v toleranci -3; +5 mm. Tolerance rozměrů tvárnic pro zdění na tenké maltové lože je v kategorii D4, tj. délka a šířka, v toleranci +1; -3 mm, výška v toleranci

±1 mm. Objemová hmotnost tvárnic je základním parametrem pro určení stavebně fyzikálních vlastností. Uvádí se v suchém stavu s tolerancí ± 10 %. Přehled základní řady tvárnic v kategorii D1 je uveden v tabulce 1. Tvárnice Liatherm a Liapor M jsou řazeny do skupiny 1 a tvarovky Liapor S a SL do skupiny 2a dle ČSN EN 1996-1-1.

Základní zásady navrhování Navrhování zděných konstrukcí musí být provedeno na základě pravidel uvedených v ČSN EN 1990. Je třeba postupovat podle následujících ustanovení: ■ navrhuje se podle mezních stavů společně s metodou dílčích součinitelů uvedenou v ČSN EN 1990; ■ zatížení se uvažuje podle ČSN EN 1991; ■ kombinační pravidla pro zatížení se uvažují podle ČSN EN 1990; ■ dodržují se aplikační pravidla podle ČSN EN 1996-1-1. Pro zdivo Liapor jsou stanoveny hodnoty návrhových charakteristik dle soustavy evropských norem. Požadované spolehlivosti zděné konstrukce se při navrhování dosáhne respektováním normy ČSN EN 1996-1-1. Zděné konstrukce by měly být navrhovány tak, aby jejich trvanlivost odpovídala předpokládanému použití s uvážením podmínek působení. Modulová koordinace zajišťuje systémové propojení jednotlivých prvků zdicího systému, ať už se jedná o konstrukce svislé nebo vodorovné. Základním rozměrem tvořícím modulovou síť systému Liapor je 125 mm a velikosti odvozených modulů se rovnají zvoleným násobstavebnictví 06–07/09

35

Typová řada Druh – zkrácené označení Tvar a uspořádání + základní tvar

Liapor M Liapor SL M115-4-1200 M175-4-1300 M240-2-650 M240-12-1200 SL365-2-500 SL365-4-700 b b b l l l b l

Skupina podle ČSN EN 1996-1-1, Tab 3.1 Rozměry

Délka základní tvárnice, l [mm] Délka doplňkové tvárnice 1/2, l [mm] Délka doplňkové tvárnice 2, l [mm] Šířka, b [mm] Výška, h [mm] Pevnost v tlaku, průměrná [N/mm2] Objemová hmotnost [kg/m3] Laboratorní hodnota vážené neprůzvučnosti [dB] Ekvival. hodnota tepelné vodivosti l10,dry [W/mK] Souč. tepelné vodivosti zdicí malty Souč. tepelné vodivosti zdiva bez omítky

1

1

372 372

372 372

115 240 4 1200 48 0,341

R (d/l) Rt (Ri + R + Re) U (1/Rt)

0,860 0,349 0,329 0,498 2,010

Souč. tepelné vodivosti vnitřní omítky tl. 15 [mm] Souč. tepelné vodivosti vnější omítky tl. 25 [mm] Rt včetně omítek U (1/Rt) včetně omítek

0,25 0,10 0,81 1,24

h

h

h

h

1

1

2a

247 247 247 372 372 372 122 122 122 175 240 240 365 240 240 240 240 4 2 12 2 1300 650 1200 500 54 51 55 52* 0,340 0,160 0,325 0,094 Tepelně technické vlastnosti – varianta bez omítek 0,860 0,360 0,860 0,180 0,348 0,164 0,333 0,096 0,502 1,467 0,720 3,794 0,671 1,635 0,889 3,962 1,491 0,612 1,125 0,252 Tepelně technické vlastnosti – varianta s tepelně izolační omítkou 0,25 0,25 0,25 0,25 0,10 0,10 0,10 0,10 0,98 1,94 1,20 4,27 1,02 0,52 0,83 0,23

▲ Tab. 1. Základní fiřada tvárnic Liapor určená pro tradiční technologii zdění na normální maltové lože (kategorie D1 podle ČSN EN 771-3). *Hodnoty stanovené apromaxicí. ▼ Výškové moduly pro tvárnice Liapor na normální maltové lože

▲ Bytový komplex Relaxpoint Klecany (obvodový plášť – Liatherm; vnitřní stěny – Liapor řady M). ▼ Nízkoenergetický rodinný dům Hájek u Ostrova se spotřebou tepla na vytápění 70 kWh/m2 za rok (kompletní zdicí systém Liapor s kontaktním zateplením polystyrenem tl. 20 cm)

36

stavebnictví 06–07/09

▼ Výškové moduly pro tvárnice Liapor na tenké maltové lože

2a 247 372 122 365 240 4 700 53* 0,120 0,180 0,122 2,993 3,161 0,316 0,25 0,10 3,47 0,29

kům nebo zlomkům tohoto základního modulu. Principem systému jsou tzv. tvarovky základní modulové délky a tzv. tvarovky odvozené, které umožňují vytváření vazby zdiva při omezené spotřebě dělení tvarovek. Pokud má tvárnice délku 500 nebo 375 mm, mají odvozené tvárnice stejnou délku jako tvárnice základní. Odvozené tvárnice se vytvářejí dělením základních tvárnic v místě vložené drážky. Pokud má tvarovka délku 250 mm, jsou na paletě odvozené tvárnice délky 375 a 125 mm. Poměr základních a odvozených tvarovek odpovídá průměrné spotřebě při zdění objektů pro bytovou výstavbu. Zdicí prvky ve stěně z nevyztuženého zdiva se musí po vrstvách převázat tak, aby se stěna chovala jako nosný prvek. V rozích a napojení stěn nesmí být přesahy menší, než je šířka zdicích prvků. Délky stěn i rozměry otvorů a pilířů je vhodné přizpůsobit rozměrům zdicích prvků, aby se zamezilo jejich nadměrnému dělení. Stropy a střechy musí mít na stěnách dostatečnou úložnou délku, aby byla zajištěna příslušná únosnost uložení na svislé zatížení i na smykové síly. Tato úložná délka musí být navržena odpovídajícím výpočtem dle ČSN EN 1996-1-1. Na styku nosných a nenosných stěn se mají uvažovat rozdílné deformace těchto stěn vlivem dotvarování a smršťování. Pokud takovéto stěny nejsou společně propojeny na vazbu, použijí se takové spojovací prostředky, které umožní jejich rozdílné přetvoření. Stěny mohou být připojeny tahovými pásky, které musí být navrženy tak, aby byly schopny přenášet vodorovné zatížení mezi stěnou a ztužujícím prvkem. Vzdálenost tahových pásků (popř. kotevních prvků) nesmí být u budov do čtyř nadzemních podlažích větší než 2 m, u více podlaží pak větší než 1,25 m. Spojení křížících se nosných stěn (křížení spojení L i T) musí zajišťovat vzájemný přenos příslušných svislých i vodorovných sil. Je řešeno buď vazbou zdiva, sponami nebo výztuží probíhající z jedné stěny do druhé. Křížící se nosné stěny mají být vyzděny současně. Zdivo s výztužnými pruty musí být vyzděno na maltu o pevnosti nejméně M5 nebo vyšší. Zdivo vyztužené předem zhotovenou výztuží do ložných spár musí být vyzděno na maltu pevnosti M2,5 nebo vyšší. Nejmenší tloušťka nosné stěny musí odpovídat výsledkům statického výpočtu dle ČSN EN 1996-1-1. V ČR platí dle Národní přílohy NA.2.12 nejmenší tloušťky nosné stěny 140 mm a 90 mm pro přizdívky. Minimální plocha příčného řezu nosné stěny musí být alespoň 0,04 m2 po odečtení ploch drážek a výklenků. Předem zhotovená výztuž do ložných spár musí vyhovovat ustanovení ČSN EN 845-3. Ztužující stěny mají mít délku rovnou nejméně 1/5 světlé výšky podlaží a tloušťku rovnou nejméně 0,3násobku tloušťky vyztužované stěny. Maltu je třeba volit podle podmínek prostředí a podle specifikace zdicích prvků dle normy ČSN EN 1996-2 Příloha B. Malty pro zdění musí vyhovovat ČSN EN 998-2, vhodnost použitých malt udává výrobce. Pomocné a upevňovací prvky musí být odolné vůči korozi v prostředí, kde jsou použity. ČSN EN 1996-2 Příloha C obsahuje doporučení týkající se materiálů a systémů ochrany proti korozi v závislosti na třídách prostředí. Zdivo musí být navrženo tak, aby byla umožněna jeho dilatace a aby požadavky kladené na zdivo nebyly těmito dilatacemi nepříznivě ovlivněny. Spoj křižujících se stěn s rozdílným deformačním chováním má být schopen přizpůsobit se jakémukoliv výslednému přetvoření. Stěnové spony, které umožňují pohyb, mají být použity tam, kde je požadováno přizpůsobení relativním pohybům v rovině mezi vrstvami nebo mezi zdivem a ostatními konstrukcemi. Dilatační spáry se mají navrhovat tak, aby se v co největší míře omezil vznik trhlin, boulení nebo aby nedošlo ke zkroucení. Všechny dilatační

spáry mají procházet celou tloušťkou konstrukce stěny a přes veškeré povrchové úpravy. V obvodových stěnách musí být navrženy dilatační spáry s ohledem na bezpečný odtok vody bez poškození zdiva a jeho průsaku. Maximální vodorovná vzdálenost mezi svislými dilatačními spárami se může zvýšit vložením výztuže do ložných spár. Největší doporučená vodorovná vzdálenost lm mezi svislými dilatačními spárami u nevyztuženého nosného zdiva je 6 m.

Tepelně technické vlastnosti Vnější stěny se navrhují s ohledem na tepelně technické vlastnosti budov, zejména v souvislosti s úsporou energií na vytápění, dle  normy ČSN 73 0540-2:2007 Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky. Aby vnější konstrukce těmto požadavkům vyhovovaly a jako celek tvořily obálku budovy, je nutné správně navrhnout jejich napojení. Součinitel prostupu tepla UN,20 [W/(m2.K)]

Popis konstrukce

Požadované hodnoty Stěna vnější – těžká konstrukce Stěna vnější z částečně vytápěného prostoru k venkovnímu prostředí Stěna mezi sousedními budovami

Doporučené hodnoty

0,38

0,25

0,75

0,50

1,05

0,70

▲ Tab. 2. Normové hodnoty součinitele prostupu tepla UN,20 vnějších stěn budov s převažující návrhovou teplotou θim = 20 °C podle ČSN 72 0540-2:2007

Tloušťka stěny Liatherm 365 (4 MPa) Liapor 365 SL (2 MPa) Liathetrm 425 (2 MPa)

U R λ10,dry [W/(m.K] [W/(m2.K)] [m2.K/W]

365

0,155

0,36

2,78

365

0,094

0,23

4,27

425

0,127

0,27

3,70

▲ Tab. 3. Tepelně technické vlastnosti obvodových stěn z tvarovek Liapor bez přidaného kontaktního zateplení. Vyhovující normě ČSN 73 0540-2:2007.

Pozn.: Výpočty jsou provedeny při vnitřní jednovrstvé omítce tloušťce 15 mm s hodnotou tepelné vodivosti λ = 0,25 W/(m.K) a vnější omítce tepelně izolační o tloušťce 25 mm s hodnotou tepelné vodivosti λ = 0,1 W/(m.K). Zděno na maltu Thermovit.

Akustické vlastnosti Ochranu před negativním účinkem hluku a vibrací stanovuje nařízení vlády č. 148/2006 Sb., o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací. V tomto nařízení jsou stanoveny nepřekročitelné hygienické imisní limity hluku a vibrací na pracovištích, stavbách pro bydlení, stavbách občanského vybavení a ve venkovním prostoru a dále způsob jejich měření a vyhodnocení. Dle vyhlášky Ministerstva pro místní rozvoj ČR č. 137/1998 Sb., o obecných technických požadavcích na výstavbu, musí dle § 25 stavba odolávat působení vlivu hluku a vibrací, přičemž musí být splněny všechny limitní stavebnictví 06–07/09

37

Stěny Liapor R´w Rw R´w, DnT,w [dB] Poznámka [dB] [dB] A. Bytové domy (kromě rodinných domů) – Jedna obytná místnost vícepokojového bytu Č.

Hlučný prostor vysílací

1

Všechny ostatní místnosti téhož bytu, pokud nejsou funkční součástí chráněného prostoru

ČSN 73 0532

42

48

46

Liapor M115

54

52

Liapor M175

50

48

Liapor R195

54 55 56

52 53 54

Liapor M175 Liapor M240 (12 MPa) Liapor M300 (12 MPa)

60

57

Liapor M115 – 40mm vzduchová dutina – Liapor M115

54 55 56

52 53 54

60

57

54 55 50

52 53 48

B. Bytové domy – Byt

2

3

4

Všechny místnosti druhých bytů

Veřejně používané prostory domu (schodiště, chodby, terasy, …)

Veřejně nepoužívané prostory domu (půdy, sklep, …)

52

52

47

Liapor M175 Liapor M240 (12 MPa) Liapor M300 (12 MPa) Liapor M115 – 40mm vzduchová dutina – Liapor M115 Liapor M175 Liapor M240 (12 MPa) Liapor R195

▲ Tab. 4. Požadavky na zvukovou izolaci mezi místnostmi v budovách podle ČSN 73 0532 (vzhledem k velkému rozsahu jsoou hodnoty uvedeny jen pro nejčastěji se vyskytující aplikace v kategorii A a B) ▼ Hudební divadlo Karlín v Praze (pohledové zdivo Liapor v baletním sále)

38

stavebnictví 06–07/09

▼ Rezidence Vyhlídka Karlovy Vary (obvodový plášť – Liapor M 300; mezibytové stěny – Liapor M 240; příčky – Liapor M 115, M 175, PS 70)

hodnoty výše uvedeného nařízení vlády 148/2006 Sb. Dle § 31 a § 32 musí stěny, příčky a stropy splňovat požadavky stavební akustiky na vzduchovou a kročejovou neprůzvučnost danou normovými hodnotami. Neprůzvučností stavební konstrukce se rozumí schopnost konstrukce přenášet zvukovou energii v zeslabené míře. Pro snížení míry šíření hluku z venkovního prostředí do vnitřních prostorů stavebních konstrukcí (i naopak) a dále pro omezení šíření hluku mezi vnitřními chráněnými prostorami je nutné, aby tyto konstrukce splňovaly základní zvukoizolační požadavky, které jsou stanoveny v ČSN 73 0532 „Akustika – Ochrana proti hluku v budovách a související akustické vlastnosti stavebních výrobků – Požadavky, a to s ohledem na funkci místností a hlučnost sousedního prostředí. V případě svislých zděných konstrukcí se jedná o požadavek minimální hodnoty vážené stavební neprůzvučnosti R´w (nebo váženého normalizovaného rozdílu hladin DnT,w). Vážená stavební neprůzvučnost R´w se dále stanoví jako rozdíl laboratorní neprůzvučnosti Rw (je stanovena laboratorně na fragmentu zdiva) a korekce C (faktor přizpůsobení spektru), která je většinou rovna u jednovrstvých homogenních konstrukcí hodnotě 2 dB (u složených konstrukcí se přesněji stanovuje výpočtem). V tabulce 4 jsou uvedeny limitní hodnoty podle normy ČSN 73 0532 a typy tvárnic Liapor, které tyto požadavky splňují.

Základní zásady provádění Při provádění zdiva z tvarovek Liapor je doporučeno dodržovat zásady ČSN EN 1996-1-1, část 1-1: Obecná pravidla pro vyztužené a nevyztužené zděné konstrukce, ČSN EN 1996-2, část 2: Volba materiálů, konstruování a provádění zdiva a souvisejících norem. Tato norma je doporučena pro veškeré druhy zdicích materiálů používaných v ČR. Zásady pro provádění zdiva Liapor na normální i tenké maltové lože se v některých krocích liší. Konkrétní postupy lze vyžádat u výrobce. Provádění zdiva ze zdicích prvků Liapor je snadné a rychlé. Použitím systému pero a drážka na většině typů tvarovek umožňuje přesné a rychlé zdění a nižší spotřebu malty. Díky doplňkovým prvkům, jako jsou věncovky, tvarovky U a překlady, je vytvářen jednotný podklad pro omítky. Při provádění veškerých stavebních prací je třeba dbát na to, aby nebyly překročeny povolené odchylky, a musí být kontrolovány rozměry a rovinnost povrchů. Odchylky dokončených zděných prvků od jejich zamyšlené polohy nemají přesáhnout hodnoty uvedené v  projektové specifikaci. V  případech, kdy projektová specifikace toto neuvádí, nemají být přesaženy hodnoty uvedené v ČSN EN 1996-2. ■ Použitá literatura [1] ČSN EN 771-3:2003/A1:2005 Specifikace zdicích prvků – Část 1: Betonové tvárnice s hutným nebo pórovitým kamenivem [2] ČSN 73 1101 Navrhování zděných konstrukcí, vč. změn a-9/1982, b-3/1987, změny 3/1996, změny 4/1998 a změny 5/1999 [3] ČSN EN 1996-1-1:2007/NA:2008 Navrhování zděných konstrukcí Část 1 – 1: Obecná pravidla pro vyztužené a nevyztužené zděné konstrukce; vč. [4] ČSN EN 1996-1-2:2006/NA:2007 Navrhování zděných konstrukcí Část 1 – 1: Obecná pravidla – Navrhování konstrukcí na účinky požáru [5] ČSN EN 1996-2:2007/NA:2008 Navrhování zděných konstrukcí. Část 2: Volba materiálů, konstruování a provádění zdiva [6] ČSN EN 1996-3:2007/NA:2008 Navrhování zděných konstrukcí. Část 3: Zjednodušené metody výpočtu nevyztužených zděných konstrukcí [7] ČSN EN 1745:2004 Zdivo a výrobky pro zdivo – Metody stanovení návrhových tepelných hodnot

[8] ČSN EN 845-2:2003 Specifikace pro pomocné výrobky pro zděné konstrukce – Část 2: Překlady [9] ČSN EN 998-1:2003/opr. 1:2006 Specifikace malt pro zdivo – Část 1: Malty pro vnitřní a vnější omítky [10] ČSN EN 998-2:2003 Specifikace malt pro zdivo – Část 2: Malty pro zdivo [11] ČSN EN 1015 Zkušební metody malt pro zdivo – Část 1 až 21 [12] ČSN EN 13914-1:2006 Navrhování, příprava a provádění vnějších a vnitřních omítek - Část 1: Vnější omítky [13] ČSN 732310 Provádění zděných konstrukcí vč. změny Z1:2007 [14] ČSN EN 1990:2004/NA ed. A:2004/A1:2007/NA, ed. A opr. 1:2007/opr. 1:2007/opr. 2:2008 Eurokód: Zásady navrhování konstrukcí [15] ČSN 730035 Zatížení stavebních konstrukcí vč. změn a:1991; Z2:1994; Z3:2006 [16] ČSN EN 1991-1-1:2004/NA, ed. A:2004, Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1-1: Obecná zatížení – Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb [17] ČSN EN 1991-1-2 až 1-7 Zásady navrhování a zatížení konstrukcí – Část 1–2 až 1–7: Zatížení konstrukcí [18] ČSN 73 0540-1:2005 Tepelná ochrana budov – Část 1: Terminologie [19] ČSN 73 0540-2:2007 Tepelná ochrana budov – Část 1: Požadavky [20] ČSN 73 0540-3:2005 Tepelná ochrana budov – Část 1: Návrhové hodnoty veličin [21] ČSN 73 0540-4:2005 Tepelná ochrana budov – Část 1: Výpočtové metody [22] ČSN 73 0532:2000/Opr. 1:2001/ZA:2005 Ochrana proti hluku v budovách a související akustické vlastnosti stavebních výrobků – Požadavky [23] Č SN 730810:2005 Požární bezpečnost staveb – Společná ustanovení [24] ČSN 730821, ed. 2:2007 Požární bezpečnost staveb – Požární odolnost stavebních konstrukcí [25] ČSN EN 845-3:2003/A1:2008 Specifikace pro pomocné výrobky pro zděné konstrukce – Část 3: Výztuž do ložných spár z ocelové mřížoviny

english synopsis Design and Implementation of Buildings of LIAPOR Brick

The article describes the characteristics and performance requirements specified for aggregate concrete masonry units made from lightweight aggregates for which the main intended uses are common, facing or exposed masonry in loadbearing or non-loadbearing building and civil engineering applications. This type of masonry units has tolerance category D1 and D4 according to the standard ČSN EN 771-3 and is called Liapor.

klíčová slova: norma ČSN EN 771-3; zdivo s využitím lehkého kameniva na bázi expandovaného jílu; zdící prvky kategorie I

keywords: standard ČSN EN 771-3; light-weight expanded clay aggregate masonry units; category I masonry units

odborné posouzení článku:

doc. Ing. Jaromír K. Klouda, CSc., EUR ing, ředitel úseku VVI v TZÚS Praha s.p. Předseda Technické normalizační komise TNK 37 (Zděné konstrukce) stavebnictví 06–07/09

39