řešitel: Ing. Jan MATIČKA, [email protected] obor: Architektura

VĚTREM HNANÝ DÉŠŤ & VĚTRANÉ DVOUPLÁŠŤOVÉ
FASÁDY SE SKLÁDANÝM VNĚJŠÍM PLÁŠTĚM
řešitel: Ing. Jan MATIČKA, [email protected]
obor:
Architektura, stavitelství a technologie (AST)
školitel: Doc. Ing. Zdeněk KUTNAR, CSc.
Anotace
Větrané dvouplášťové fasády se skládaným vnějším pláštěm jsou z hlediska ochrany před vodou považované za nejvhodnější konstrukční typ v oblastech s pravidelnými
srážkami [1]. Praxe však ukazuje, že u dvouplášťové konstrukce se skládaným vnějším pláštěm je třeba se zabývat pronikáním vody do vlastní skladby fasády a rizikem
ohrožení jejích jednotlivých vrstev. Dosud není popsané, kolik vody pronikne skládaným pláštěm na první následující vrstvu v závislosti na jeho parametrech (šířka a hloubka spár, tl. vzduchové vrstvy), tedy proti jakému hydrofyzikálnímu namáhání je třeba konstrukci chránit. Stávající normové zkušební metodiky pro simulaci větrem hnaného
deště užívané s cílem prokázat těsnost určitých typů svislé obvodové konstrukce (prosklené fasády, prefabrikované fasádní systémy, okna) proti pronikání vody do interiéru
nejsou pro stanovení penetrace vnějšího pláště srážkovou vodou vhodné.
Základní rozdělení svislých obvodových konstrukcí dle působení
při větrem hnaném dešti
Příklad defektu vlivem zatékání
spárami skládaného vnějšího pláště Archiv Hl. m. Prahy [15]
1) Pohled na vnější
skládaný plášť dvanáctipodlažní stavby archivu.
Plášť je tvořen kombinací
desek z mrákotínské žuly
různých povrchových úprav
a ze skla.
Legenda k obr. 1:
1) skládaný vnější
plášť
2) podpora vnějšího
pláště
3) větraná vzduchová
vrstva
4) tepelná izolace
5) vnitřní plášť
Obr. 1: Typická skladba dvouplášťové větrané svislé Schéma 1: Základní rozdělení stěnových obvodových
obvodové konstrukce se skládaným vnějším pláštěm konstrukcí dle působení při větrem hnaném dešti dle
(zdroj obr. [2])
[3]. 2-plášťové typy jsou ve schématu orámovány.
2) Detailní obkladu v
místě napojení skleněného a kamenného prvku.
Základní rozměr desek je
900 x 900 mm, vodorovné
spáry 10mm, svislé spáry 3
mm.
Fasáda se skládaným vnějším pláštěm se obvykle koncipuje z více vrstev se specifickou funkcí, viz obr. 1.
Z pohledu chování dvouplášťové větrané fasády při větrem hnaném dešti se rozlišují 2 konstrukční typy v závislosti na provedení
vnějšího skládaného pláště: větrané (vented, ventilated) a tlakově vyrovnané (pressure moderated), viz schéma 1.
U větraného konstrukčního typu se s pronikáním vody spárami vnějšího skládaného pláště uvažuje, nejsou-li spáry konstrukčně
těsněny např. tvarováním nebo tmelením dle [5].
3) Termogram vnitřního
povrchu obvodové stěny
v jednom z podlaží.
U tlakově vyrovnaných konstrukčních typů se předpokládá významné omezení pronikání větrem hnaného deště spárami obkladu.
Pro správné fungování vyžadují těsný vnitřní plášť a dodržení geometrických zásad tvarování spár mezi prvky skládaného vnějšího
pláště. U staveništně prováděných fasád je to však považováno zároveň za jejich riziko [4]. Nejsou-li uvedené podmínky dodrženy,
nedochází k vyrovnání tlaků mezi větranou vzduchovou vrstvou a vnějším prostředím a tím nedochází k omezení pronikání vody
spárami obkladu.
Prokazuje lokální pokles
vnitřní povrchové teploty.
Na jeho základě bylo přistoupeno k sondáži do konstrukce.
Historie stanovení srážkového úhrnu větrem hnaného deště na svislou
plochu výpočtem
Větrem hnaný déšť je definován jako srážkový úhrn na svislé ploše. Lze určit měřením, výpočetně na základě empiricky vyvozených vztahů a nebo počítačovou
numerickou analýzou (CFD simulace).
První empirický vztah (1) stanovil v roce 1955 Hoppestad [7]. Na základě měření
stanovil koeficient větrem hnaného deště κ převádějící horizontální srážkový úhrn
Rh na vertikální Rwdr v závislosti na rychlosti větru U.
(1)
V roce 1965 zpřesnil vztah (1) Lacy [8] na základě analýzy prostorového rozdělení dešťových kapek v závislosti na jejich velikosti, resp. rychlosti, viz vztah (2).
(2)
Dosud poslední úpravu původního vztahu provedl v roce 2005 Straube a Burnet
Obr. 2: Zóny pro stanovení koeficientu [9]. Ve vztahu byl zohledněn vliv odklonu vertikální plochy od směru větru (úhel
RDF dle geometrie objektu dle [9] (zdroj θ) a vliv tvaru budovy na proudění větru kolem jejích povrchů, viz vztah (3) a
obr. [6])
obr. 2.
(3)
4) Sonda za zavěšený
obklad.
Příčinou poklesu vnitřní povrchové teploty obvodové
konstrukce byla destabilizace desek tepelné izolace z
minerálních vláken od podkladu a její nasycení vodou.
5) Pohled do sondy za
zavěšený obklad.
Vlivem zatékání spárami
mezi obkladem izolant pohlcoval vodu, zbortil se a přiklonil k zadní straně obkladu. Tím dále zvyšoval přísun vody do dutiny.
Přehled zkušebních metod simulujících větrem hnaný déšť
Obr. 6: Princip zkoušky
dle EN 15601 [13]
Existují metodiky simulace větrem hnaného deště na systémy prosklených
fasád a výplní otvorů [10-12], viz obr. 3-5. Množství rozstřikované vody a
rychlosti větru jsou však u těchto metod až o několik řádů nad hodnotami
při obvyklých meteorologických jevech.
Obr. 3: Princip zkoušky dle
AAMA 501-1 [10] (zdroj obr. [14])
Reference
Obr. 4: Princip zkoušky dle
EN 12155 [11] (zdroj obr. [14])
Obr. 5: Princip zkoušky dle
EN 13050 [12] (zdroj obr.: [14])
Z tohoto pohledu věrnější simulaci větrem hnaného deště představuje
metodika dle [13], viz obr. 6, určená pro testování střešních skládaných
krytin malých formátů.
[1] Lstiburek, J., „Water-Managed Wall Systems“, 2003, [2] www.granitech.com, [3] Smegal, J., „Drainage and drying of small gaps“, 2006, [4] Straube, J.F., „Pressure moderation and rain control“, 2001, [5] ČSN 73 3251 (2012) Navrhování konstrukcí z kamene, [6] www.buildingscience.com, [7] Hoppestad, S., „Slagregn i Norge“, 1955, [8] Lacy, R.E., „Driving-Rain Maps and the Onslaught of Rain on Buildings“, [9] Straube J., Burnett E., „Building Science for Building Enclosures“, [10] AAMA 501-1 (2005) Standard Test Method for Water Penetration of Windows, Curtain
Walls and Doors Using Dynamic Pressure “, [11] EN 12155 (2000) Curtain walling - Watertightness - Laboratory test under static pressure, [12] EN 13050 (2011) Curtain Walling - Watertightness
- Laboratory test under dynamic condition of air pressure and water spray, [13] EN 15601 (2006) Hygrothermal performance of buildings - Resistance to wind-driven rain of roof coverings with
discontinuously laid small elements - Test method, [14] www.fti-europe.com, [15] Zwiener, V. “Problematika skládané větrané fasády“, 2009