PDF - Copper Concept

Měď v architektuře
Fakta o vlastnostech a použití mědi v architektuře
PROČ PRÁVĚ MĚĎ?
přírodní materiál
•
od měděné rudy k měděným plechům
•
ochranné změny povrchu v čase (Patina)
•
barevná přírodní nádhera
•
ochrana proti vlhkosti
bezúdržbová
odolná proti korozi
100 % recyklovatelná
nehořlavá a ekologicky nezávadná, odolná
životnost > 100 let
nelámavá při nízkých teplotách
architektonický materiál
•
pro konstrukce na míru
•
lehké systémy
•
jednoduchá instalace
•
lehce tvárná
Obsah
3
ÚVOD
CHARAKTERISTICKÉ VLASTNOSTI MĚDĚNÉHO MATERIÁLU
Ekonomika
Výskyt mědi a její role v životě člověka
Fyzikální a mechanické vlastnosti mědi
Vytváření Patiny
Kompatibilita mědi s ostatními stavebními materiály
STRUKTURÁLNÍ A STAVEBNÍ MĚDĚNÉ STŘEŠNÍ KRYTINY
Střešní systémy
Waldorfova škola, Budapešť, Maďarsko
Obkládání zdí
Spoje, upevnění a doplňky
STAVEBNÍ FYZIKA
Vzájemné souvislosti
Hodnocení
ZÁVĚR
Ambasáda skandinávských zemí, Berlin, Německo
De Youngovo Muzeum, San Francisco, USA
Úvod
5
Použití mědi ve stavebnictví má kořeny v dávné
minulosti.
Na mnohých výjimečných stavbách, existujících již
po několik staletí, dodnes nacházíme dobře fungující
konstrukce z ušlechtilé mědi, neboť tento materiál je
nejenom hezký a hodnotný, ale také mimořádně trvanlivý a spolehlivý. Konec minulého století znamená vrchol
„kultury mědi“ ve Střední Evropě, zapříčiněný všeobecnou konjunkturou stavebnictví a řemesel. Pozdější
historické události a zejména rozšíření méně náročného
přístupu ke stavebním dílům však zabránily skutečnému
rozšíření této tradice.
Používání mědi jako stavebního materiálu v uplynulých
desetiletích bylo silně omezováno, české normy až do
nedávné minulosti neobsahovaly související předpisy.
Rakouská ambasáda, Berlin, Německo
Obecně se dá říct, že používání mědi se shoduje s dosažením zpracování jiných, ve stavebnictví používaných
kovů jako jsou ocel, pozinkovaná ocel apod. Právě
proto je potřeba věnovat mimořádnou péči dodržování
a zohledňování rozdílů a rozdílných stavebních řešení,
plynoucích ze zvláštních charakteristických rysů jednotlivých materiálů. Cílem této publikace je vzbudit Váš zájem o měď, popsat její vlastnosti a změnit vžité názory
které dosud bránily častější aplikaci tohoto materiálu.
Rádi bychom Vás přesvědčili o tom, že měď se může
uplatnit nejen při obnově a rekonstrukci umělecky či
historicky hodnotných budov. Získávání mědi a produkce
měděných výrobků se s rozvojem výrobních technologií
stalo levnějším a nabízí v současnosti možnost jejího
využití ve větší míře.
Nedílnou součástí i estetickým doplňkem libovolně náročné, nové nebo rekonstruované budovy se může stát
krytina z měděných plechů v celé ploše střechy, na průčelí budovy nebo jako doplující prvek střešní krytiny.
Měď by se v dnešní době měla dostat opět do širšího povědomí a zaujmout mezi ostatními materiály adekvátní
postavení. Je totiž mimořádně tvárná a umožuje výjimečné řešení i v případě složitých a nezvyklých tvarů.
Měď se, jako jeden ze základních přírodních materiálů,
dá výborně uplatnit v současných stavebních trendech,
kdy se využívá působení čistých forem jednotlivých
materiálů a konstrukcí (kov, dřevo, sklo, kámen, beton,
atd.). Představuje možnost stoprocentního znovupoužití
stavebního materiálu a navíc má téměř neomezenou
životnost.
Uvod
Charakteristické vlastnosti měděného materiálu
ÚSPORNOST
Veřejnost, ale často i odborníci, milně posuzují
úspornost mědi. Měď ve smyslu stavebního materiálu
bývá spojována s pojmem „drahá“, a proto se o ní při
výčtu různých možností řešení většinou vůbec neuvažuje.
Proto je pro výrobce důležité, aby se jejich výrobky
stávaly s rozvojem výrobních technologií dostupnějšími.
V tomto ohledu došlo k výraznému pokroku a současně
k vytvoření mnohem širší nabídky rozměrových možností.
Náklady na údržbu stavebních objektů představují
v rámci materiálních nákladů ve finančních kalkulacích
postupem času narůstající částku. Proto je dlouhodobě
úspornější uvažovat s konstrukcemi a materiály, které
vyžadují minimální údržbu a vyznačující se dlouhou životností. A takovým materiálem je měď.
TLOUŠŤKA
PLÁTY
mm
kg\m2
š =100 mm
kg/m
š = 600
mm
kg/m
rozměr
mm
hmotnost
kg/m
0,3
2,67
0,267
1,602
25 × 3
0,669
Investice na pokrývání budov mědí představují právě takový náklad, jenž nebude vyžadovat další výdaje navíc.
Životnost měděných konstrukcí přesahuje průměrnou
životnost obytných domů, navíc zmíněné konstrukce nevyžadují další údržbu. Tato zkušenost vedla během několika staletí k vytvoření tradice používání mědi ve větším
rozsahu, zejména v centrální části Západní Evropy, ve
Velké Británii a skandinávských zemích.
PÁSY
PLOCHÉ TYČE
0,4
3,56
0,356
2,136
25 × 4
0,892
0,55
4,90
0,490
2,940
25 × 5
1,120
0,6
5,34
0,534
3,204
25 × 6
1,340
0,65
5,78
0,578
3,474
30 × 4
1,070
0,7
6,23
0,623
3,738
30 × 5
1,340
0,8
7,12
0,712
4,272
30 × 8
2,140
1,0
8,9
0,890
5,340
40 × 5
1,780
Vlastnosti
Kostel v Hildesheimu, Německo
7
Při klempířských pracích se v minulosti používaly téměř
výlučně plechy velikosti 1000 × 2000 mm, ať už měděné
nebo i z jiných kovů. V současné době je ale možné objednat rolovaný plát nebo pás požadované délky v šířce
až do 1250 mm při tloušťce od 0,5 do 1 mm.
Maximální délku zabudovaného pásu určuje míra kolísání teploty. Důležitou roli hraje také technické zázemí,
potřebné k manipulaci rolovaných pásů, neboť jejich
hmotnost může být několik set kilogramů. Častými rozměry jsou pláty délky 2—3 m nebo pásy, které mají délku
krokve, šířku obvykle 600—700 mm a tloušťku 0,6—0,7
mm.
Postupem času se tradiční ruční nástroje mění. Dochází k
výraznější specializaci, používání nástrojů se stává jednodušším a rychlejším, objevují se na stavbě použitelné
ruční nástroje i stroje určené pro dílenské práce, jež
výrazně zkracují dobu zpracování.
Vilový rezidenční komplex, Osnabrück, Německo
Vysokou produktivitu a rychlou práci umožují rovněž
prefabrikáty, jako jsou profilované plechy, fasádní systémy apod.
Muzeum, Arnheim, Holandsko
Doufáme, že i u nás se měď prosadí ve větším měřítku
nejen jako materiál na střešní krytinu, ale i jako základní materiál odvodňovacích systémů, podobně jak se
tomu již stalo v ostatních oblastech TZB.
medi jako
stavebního materiálu
VÝSKYT MĚDI A JEJÍ FUNKCE
Měď se jako chemický prvek vyskytuje v malém
množství téměř ve všech přírodních prostředích. Je
obsažena v horninách, minerálech i ve vodě, a hraje
důležitou roli v životních funkcích živých buněk a organismů. Ke svému zdravému fungování určité množství
mědi potřebuje jak organismus člověka, tak i zvířat. Její
nedostatek nebo přemíra může způsobit i zdravotní problémy. Průměrné množství mědi v hornině zemské kůry
je 50 mg/kg, čímž zaujímá mezi chemickými prvky na
Zemi 28. místo.
Ve větším množství se nachází ve vulkanických a zásaditých horninách. Obsah mědi ve vápencích a pískovcích
je oproti tomu velice nízký. Ten ale může být v závislosti
na zeměpisné poloze rozdílný.
V rudách s obsahem mědi, vhodných k těžbě a průmyslovému zpracování, se měď nachází v množství 0,15—1 %,
ale průběžnou těžbou měděné rudy tyto hodnoty stále
klesají.
Měděné rudy jsou převážně sulfidové (90%), ale nacházíme i rudy oxidové (9%) a v malém množství můžeme
nalézt v přírodě také měď v kovovém stavu (1%).
Vydolovaná ruda se drtí, čeří, obohacuje, dokud nedosahuje 25—35 % koncentrace. Předepsané 99,9 % čistoty
mědi se dosahuje následnou elektrolytickou cestou
a speciální hutní metodou.
Uvedená čísla dobře znázorují, že získat čistou kovovou
měď je možné jen zpracováním velkého množství horniny při velké spotřebě energie. Takto získaná měď se
však dá využívat opakovaně. Tavení mědi ve srovnání
s tavením hliníku nebo oceli vyžaduje méně energie,
navíc z oxidované formy nebo i z různých slitin je znovu
bez poškození extrahovatelná. Ve světové výrobě mědi
se proto poměr „recyklované“ mědi stále zvyšuje.
Koroze krytin z měděného plechu je největší bezprostředně po jejich zabudování (korodované množství =
oxid + patina + vyplavené množství v prvních letech
celkem 1-2 µm/rok).
Množství korodované mědi ze začátku rapidně klesá,
v prvním roce na polovinu. Pomalu, po vytvoření stabilnější patiny, tvoří korozi pouze vyplavované částečky
mědi. Vyplavované množství je zhruba stálé (postupem
času mírně klesá), obvykle se jedná o 0,2-0,3 µm ročně.
Vyplavované množství obsahuje ionty mědi a jejich
sloučeniny:
Samotný atom mědi Cu(0) je velice stabilní a reaguje
pouze po působení silně kyselého prostředí (koncentrovaná kyselina sírová, kyselina dusičná), ionty mědi
Cu(1+),Cu(2+), Cu(3+) naopak reagují snadno.
Cu(3+) je výrazně nestabilní, pro korozi je tedy bezvýznamný.
Vlastnosti
Villa Residential Building, Bergen, Netherlands
9
Cu(1+) je také nestabilní, v přítomnosti kyslíku nebo
vody se přeměuje v Cu(2+) a Cu(0). Existuje pouze ve
formě molekul, např. CuCl, Cu2O, Cu2S.
Cu(2+) vzniká ve vlhkém, okysličeném prostředí. Je
stabilní, velmi snadno však reaguje. Některé její sloučeniny jsou ve vodě rozpustné (např. CuO), jiné ne (tyto
bývají nejčastěji tmavé, modrozelené barvy). Cu(2+) se
může vázat s vodou, hydroxilovým iontem, lygandem
s obsahem dusíku a síry, enzymy, proteiny, atd. Ve formě
volných iontů se vyskytuje jen velmi malá část v přírodě, v sloučeninách, roztocích, živých organizmech,
ve formě koloidní a na míhavé částečky a znečištění
absorbované.
Administrativní budova „Trumpf“, Baar, Švýcarsko
vytváří v bezprostřední blízkosti stabilní, nerozpustnou
minerální hmotu. Důkazem toho je, že odtoky a obarvení se projevují v poměrně krátké délce a odpovídají
trase odtékající vody. Tam, kde dešťová voda již měď
neobsahuje, zmiňované stopy končí.
Výrobky z čisté mědi, např. klempířský materiál, se po
umístění do venkovního prostředí v zásadě vrací opět
k přírodní minerální formě. Na jejich povrchu vznikají
oxidy, sulfidy nebo karbonáty. Tuto přeměnu podporuje
vlhkost prostředí, teplotní vlivy, oxid siřičitý, oxid uhličitý,atd. Takovým způsobem vzniká patina nebo se následkem vymývání vytvářejí usazeniny a tzv. květování
na přilehlých konstrukcích budovy.
Ionty mědi se velmi rychle stávají účastníky reakcí (tím
se jejich biologická asimilita a mobilita značně sníží).
Měď, která se tedy eventuelně oddělí od střešní krytiny,
medi jako
stavebního materiálu
FYZIKÁLNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI MĚDI
Měděné výrobky (plechy a pásy) se vyrábí ze surovin
různých kvalit. Existuje třída měkká, polotvrdá a tvrdá. Pevnost v tahu tzv. měkké třídy (R220) je menší,
pružnost je však několikanásobná, tzn. materiál je
tvárnější a hodnotu minimálního poloměru ohybu má
menší. Polotvrdá třída (R240) má větší pevnost a je
méně ohebná.
Předpisy, týkající se chemického složení a mechanických vlastností mědi ošetřuje norma EN 1172.
Bod tavení mědi je poměrně vysoký, 1083 °C. Zkušenosti
ukazují, že v případě požáru krytina z mědi dobře odolává ohni. Omezuje šíření požáru a tím usnadňuje hašení.
V některých případech to může znamenat i záchranu
střešní konstrukce.
V případě složitějších tvarů střech, kde je zapotřebí ohýbání plechů, vytváření oblouků či tepání, je dobré použít
měkký materiál (R220), zatímco u souvislých střešních
ploch je vhodnější třída polotvrdá (R240).
FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI MĚDI
Hustota
8,93 kg/dm3
Bod tavení
1083°C
Koeficient tepelné roztažnosti
α=0,017 mm/m • K
Modul pružnosti v tahu
132 kN/mm2
Neexistuje žádný jiný klempířský materiál, který by měl
tak vysokou pružnost jako měď. Právě proto je vysoce
tvárná a je nejvhodnějším materiálem pro pokrývání
složitějších tvarů střech.
PEVNOSTNÍ CHARAKTERISTIKA
Název
Kvalita
materiál
Druh materiálu
Označení
Číslo
R220
Pevnost v tahu Rm
Mez trvalého
prodloužení RRp 0,2
Tažnost
A 50 mm
N/mm2
N/mm2
min
max
min
max
%
min
220
260
-
140
33
-
-
-
-
-
40
65
180
-
8
-
-
-
-
65
95
250
-
-
-
-
-
-
-
90
-
H040
Cu DHP
CuZn 0,5
CW025A
CW119C
R240
240
300
H065
R290
Tvrdost (Vickers)
290
H090
min
max
Poznámka: 1 N/mm2 = 1 Mpa
Vlastnosti
Vila rodiny Stadelmaierových, Mögglingen, Německo
11
Hochregallager (Elektrograf), Dornbirn, Rakousko
Kostel, Laivez (BZ), Itálie
Administrativní budova, Amsterdam, Holandsko
medi jako
stavebního materiálu
VYTVÁŘENÍ
P AT I N Y
Charakteristickou vlastností mědi je, že pod vlivem
ovzduší pomalu oxiduje a na jejím povrchu se vytváří
tzv. patina.
Chemické složení patiny se nepatrně liší v závislosti na
prostředí a geografické poloze. V zásadě však odpovídá
přirozenému stavu materiálu, což znamená, že vytváří
chemicky stabilní ochrannou vrstvu. Dokonce i na mechanicky poškozeném místě povrchu materiálu se patina
znovu vytváří — „zahojí se“. Patině zeleného odstínu
se obecně říká „zelená rez“ nebo „měděná rez“, což
vzhledem k pravému významu pojmu patina je nepřesné
a mylné. Měď silně rezaví jedině v reakci s kyselinou octovou. Oproti solím mědi, vytvářejícím přírodní patinu,
je skutečná rez směsí ve vodě rozpustných sloučenin
a dá se poznat podle její pestré zelené barvy. Proces rezavění může dlouhodobě znamenat zničení celé měděné
konstrukce.
Změna barevného odstínu měděné krytiny probíhá až
do okamžiku vzniku přírodní patiny v několika fázích.
V první etapě, tedy ihned po její instalaci, má měď
charakteristicky světlou, načervenalou barvu a silně
lesklý povrch. Vlivem prostředí začne ihned na povrchu
materiálu oxidační proces a během velmi krátké doby je
jeho vliv patrný.
V přechodné fázi povrch mědi ztrácí lesk a stává se nerovnoměrně matným. Různé oxidační pruhy, otisky rukou
atd. však za několik týdnů mizí. Za tuto dobu vznikne
na povrchu mědi rovnoměrná základní ochranná vrstva.
Poté, co ionty mědi zreagují s kyslíkem obsaženým ve
vzduchu, se poměrně rychle (několik měsíců) vytváří
jednotný tmavě-hnědý film oxidu mědi.
Tmavě-hnědý odstín se časem stává ještě tmavším, průběžně ztrácí svůj lesk, povrch se dále mění a vytváří se
složitější sloučeniny. Tzv. patinová vrstva obvykle získává zelenomodrý odstín (pod ní zůstává nadále zachován
film oxidu a pod ním čistá měď).
Patina se skládá z různých solí mědi, a proto její složení
i barva závisí ve velké míře na složení vzduchu, které
bývá odlišné v různých prostředích. Základní barevnost
tvoří odstíny zelené barvy.
PŘEDPOKLÁDANÁ DOBA VZNIKU PATINY
Venkov, pahorkatiny
Městské prostředí
Průmyslový kraj, velkoměsto
Min. 30 let
15—20 let
8—12 let
Prostorové umístění měděné krytiny hraje rovněž velkou roli. Na věžích a vysokých střechách se s největší
pravděpodobností vytvoří zelená patina, zatímco na
svislých plochách (např. fasádní krytina) může být i sytě
hnědé či zcela antracitové barvy, nikdy však nevznikne
patina s typickou zelenou barvou. Průběh procesu vzniku
patiny je odlišný, pokud na měděný povrch působí agresivní vlivy, jako např. kyselý déšť. V takovém případě
na měděné krytině probíhá zrychlený vznik oxidu a za
Vlastnosti
De Young Museum, San Francisco, USA
13
velmi krátkou dobu se vytvářejí pruhy
a skvrny velmi tmavé, blízké černému
odstínu. Tento proces ale nezanechá
definitivní nerovnoměrnost, postupem
času se proces oxidace normalizuje
a rozlišné barevné odstíny se vyrovnají. Složení ovzduší není rozhodující
pouze pro vznik barevného odstínu,
ovlivňuje i rychlost vzniku patiny.
Hlavní vchod Univerzity v Debrecínku, Maďarsko
- V případě obkladů svislých ploch je
nutné vytvořit spáry kovových plechů
zvláště precizně za důsledného dodržení technologických postupů.
- Lemování částí budov, obložených
měděnými plechy, musí být vyřešeno
vhodným, 2-3 cm přesahem na odtékání vody (tzn.okapový nos).
Někteří projektanti a investoři by rádi
Dále je třeba mít na zřeteli, že soli
viděli již v průběhu stavby takové
Změna barvy povrchu mědi
mědi a část ve vodě rozpustných sloubarevné odstíny povrchů, které se
vystavené vlivu ovzduší.
čenin mědi se spolu s dešťovou vodou
v přirozených podmínkách vytváří až
vyplavují z povrchu a mohou lokálně způsobit změnu
mnohem později, za několik let či desetiletí. Na svislých
barvy sousedních konstrukcí (např. u okenních parapetů,
plochách se přitom nedá očekávat vznik zelené patiny
různých obkladů zdí nebo atik atd.). V případě nesprávvůbec.
ného provedení mohou vznikat tmavé skvrny a proužky
také v okolí ostatních kovových konstrukcí. Betonové
Přece jen však řešení existuje!
a omítnuté konstrukce stavby v důsledku pórovitosti
Některé firmy vyvinuly technologii, která dobu vzniku
a chemického složení nasáknou dešťovou vodou, která
patiny sníží jen na několik týdnů, a tak si v současnosti
stéká z výše umístěných měděných povrchů. Jak již bylo
již můžeme objednat plech předem patinovaný. Existuje
výše uvedeno, dešťová voda obohacená o soli a ionty
navíc i takový postup, během něhož se na již zhotovenou
mědi zapříčiní změnu jejich barvy v modrozelený odstřechu nanáší materiál, který potřebnou reakci urychlí.
stín. Těmto nežádoucím změnám barevných odstínů se
Mimo to jsou k dispozici i měděné plechy s oxidovaným
dá předejít správným navržením těchto konstrukcí.
povrchem tmavohnědé barvy a dále pak nejnovější vý- Je třeba se postarat o spolehlivý a rychlý odvod vody
robky, které svým zevnějškem připomínají plech s pozin(s důrazem na atikové římsy a obklady zdí).
kovaným povrchem.
medi jako
stavebního materiálu
V H O D N O S T K O M B I N A C E M Ě D I S J I N Ý M I S TA V E B N Í M I M AT E R I Á L Y
Při projektování a realizaci stavby je vždy cílem dosažení co nejdelší životnosti všech konstrukcí a zároveň
snížení rizika případného poškození na minimum.
Ocelový materiál se nesmí instalovat ani nad měděné
povrchy, neboť vodou smývaná rez ze železa může způsobit velmi nepříjemné rezavé skvrny na povrchu mědi.
Měď svou mimořádně vysokou elektrickou vodivostí
vstupuje ve vlhkém prostředí do elektrochemické reakce s ostatními kovy. Následkem kontaktní koroze pak
dochází k vážnému poškození kovů, které se dotýkají
mědi (např. zinek, ocel). Z tohoto důvodu je nežádoucí
kombinovat měď s jinými kovy. Prvky připevnění, jako
šrouby, hřebíky a další spojovací materiál, musí být tedy
výlučně z mědi! Odborná literatura dříve nedoporučovala kombinovat měď s hliníkem. Podle novějších výzkumů
je však eloxovaný hliník (na němž je vrstva oxidu min. 20
µm) proti vodním roztokům sloučenin mědi odolný.
Oproti tradičním stavebním pojivům (sádra, vápno a cement), je měď odolná. Pokud se však dostane na její
povrch vápno či cement, může to způsobit barevné
změny, čemuž je lépe předejít. Případné skvrny v žádném případě není vhodné odstraovat chemickou cestou
- vhodné řešení poskytují mechanické metody (např.
měkký měděný drátěný kartáč).
Z výše uvedeného vyplývá, že mezi rozdílné kovové
materiály, které se dotýkají (např. hliníkové okno a měděný parapet), je účelné umístit separační vrstvu. Proto
pokud je z nějakého důvodu přece jen nutné současné
použití mědi a zinku nebo pozinkované oceli, je to možné jedině při použití odolné a neutrální separační vrstvy
(např. plastové fólie) o dostatečné životnosti.
I když se kovové povrchy bezprostředně nedotýkají, pod
měděné povrchy ve směru odtékající vody se v žádném
případě nesmí umístit zinek nebo pozinkovaný ocelový
plech.
Poměrně nedávným poznatkem je jev nazvaný živičná
koroze. Nastává tehdy, když se živičnému materiálu,
umístěnému nad částí budovy s měděným obkladem,
nedostává dostatečné ochrany. Následkem oxidace bitumenu na vzduchu totiž vznikají agresivní kyseliny, které,
jakmile se dostanou do kontaktu s kovy, je více-méně
napadnou.
Nejúčinnější ochranu povrchu živičné vrstvy (nejčastěji
se vyskytují na plochých střechách) zabezpečí vrstva
rozprostřeného štěrku v tloušťce 5 cm. Jiné metody na
ochranu povrchu nejsou zdaleka tak účinné. Speciální
ochranné nátěry jsou vysoce agresivní, proto jejich
použití v blízkosti konstrukcí z kovových plechů není
v žádném případě doporučováno.
Vlastnosti
Servicezentrum der Theresienwiese, Mnichov, Německo
15
Servicezentrum der Theresienwiese, Mnichov, Německo
Servicezentrum der Theresienwiese, Mnichov, Německo
medi jako
stavebního materiálu
Konstrukce a provedení měděných střešních krytin
R Ů Z N É M E TO D Y P O K R Ý V Á N Í
Provedení konstrukce střešních krytin z kovového
materiálu se vyvíjelo na základě poznání vlastností materiálů během uplynulých staletí.
Použité kovy jsou obvykle zpracovávány z prefabrikátů
do velkých ploch v tenké vrstvě (0,5—1 mm). Jejich specifikem je, že jejich rozměry se ve značné míře mění
vlivem teploty, a jako střešní krytina bývají vystaveny
dokonce teplotnímu výkyvu až 100 K.
Střešní krytina se tedy musí být schopna vypořádat s rozměrovými změnami, vyvolanými teplotními rozdíly a přitom musí vyhovovat požadavkům, které vyplývají z její
funkce: musí být stále odolná proti vodě a mrazu, musí
mít dlouhou životnost a vysokou pevnost.
lotními výkyvy bez viditelných změn tvaru, bez zvlnění
plechu nebo jiných poškození.
V praxi se běžně používají dva základní způsoby pokrývání střech - pokrývání pomocí drážek (stojatých i ležatých), resp. pokrývání na latě.
Při pokrývání pomocí stojatých drážek se používají pruhy
měděných plechů, které jsou umístěny kolmo na okapovou hranu (tedy souběžně se sklonem střechy), a jsou
k sobě připojovány dvojitými stojatými drážkami.
Tato metoda se aplikuje u střech se spádem větším než
6—7 %.
Konstrukce pokrývání pomocí
stojatých drážek
Konstrukce pokrývání na latě
Kovové plechy jsou dobře tvarovatelné (v tomto ohledu
měď obzvlášť vyniká) a tuhé, to znamená, že je třeba
rozměr desek a jejich spojení vytvořit tak, aby se jejich
spoji do konstrukce nedostávala voda.
Základním principem jakéhokoli způsobu pokrývání je,
že kovové desky krytiny se k podkladu nikdy nepřipevují fixně. Dotýkající se plechy se přes sebe vícekrát
přehýbají (drážkování) a připevují se na upínací prvek
(příponka) ohýbáním. Tímto způsobem vznikají dilatační
spojení schopné snášet změny rozměrů způsobené tep-
Waldorfská škola, Budapešť, Maďarsko
Konstrukce medenych
stresních krytin
Zhotovení pokrývání na latě
Německý způsob
pokrývání
Belgický způsob
pokrývání
Zhotovení jednoduché
stojaté drážky
Zhotovení dvojitých stojatých
drážek
17
K připevnění plechových pásů se obvykle používají příponky (tzv. kalhoty), jež se u spojů dvou sousedních
pruhů připevují k podkladu měděnými hřebíky. Při
spojování plechových pruhů se příponky ohýbají spolu
s plechy, čímž je připevují. Tímto způsobem se vytváří
požadované pružné spojení.
Pravoúhlá
drážka
Dvojitá stojatá
drážka
Založená stojatá
drážka
Jednoduchá ležatá
drážka
Dvojitá ležatá
drážka
Při pokládání jednotlivých pruhů je třeba dbát na to, aby
mezi nimi zůstávala mezera několik mm z důvodu kompenzace příčných pohybů vlivem teplotních změn. Při
pokrývání střech měděným plechem se nabízí jedinečná
možnost použití klouzavých příponek, které se skládají
ze dvou pohyblivých částí, čímž umožují rozměrovou
změnu v ještě větší míře.
připevují na latě, přibité nebo přišroubované k podkladu
krytiny souběžně ve směru spádu a to pomocí příponek
tvaru U, umístěných pod latěmi. Latě se pak překrývají
krycím plechem.
Tento způsob pokrývání lépe zabraňuje prostupu vody,
neboť jsou spoje umístěny výše. Je použitelný už při 3 %
spádu střechy.
Krytina může být u obou dvou případů sestavována z tabulí smontovaných z plechových pásů nebo z pásů délky
krokve, případně z předem vyrobených profilovaných
pásových prvků.
K průběžnému upínání podél linie slouží upínací obruby,
které se umísťují po celé délce a jsou fixně připevněny
k podkladu. Měděné plechy či pruhy se pak umístí na
tyto obruby přehybem nebo zaháknutím.
Rozmístění příponek se v zahraniční praxi určuje podle
větrné zátěže působící na střešní konstrukci v závislosti
na výšce budovy a úhlu sklonu střechy.
Při pokrývání na latě, podobně jako v případě pokrývání
pomocí stojatých drážek, se používají pruhy z měděného plechu. Ty však nejsou fixované navzájem, nýbrž se
Kostel Padre Pio, San Giovanni Rotondo, Itálie
a jejich zhotovení
Příponka
pro zaháknutí
Pestrou texturu lze vytvořit tzv. „šupinovým“ pokrýváním s použitím malých plošných prvků, jež svou charakteristikou odpovídá vlastnostem kovového materiálu.
Tato střešní krytina je sestavena ze stejných, předem
vyrobených prvků. Svým rozměrem a svou texturou se
dá přirovnat ke krytině břidličné, její struktura je však
jiná.
tém systému umožují na rovných plochách velmi rychlou
práci a svým zevnějškem se podobají laťovému pokrývání.
Vzhledem k tomu, že tyto prvky jsou pro malý rozměr
a daný typ spojení dost nepružné, krytina může být zhotovena na laťové konstrukci, přizpůsobené vzdálenosti
upínacích prvků.
Volbu metody pokrývání určují kromě estetických hledisek i geometrické faktory, z nichž má rozhodující
význam úhel sklonu střechy. Krytina provedená na latě
nebo profilované plechy dodává střeše plastičtější výraz
a velké plochy činí dynamičtějšími. Tento způsob pokrývání však není možné realizovat na klenutých plochách
nebo v případě složitých tvarů střech. Navíc vytváření
laťové krytiny je mnohem pracnější. Pomocí stojatých
drážek se i složitější tvary pokrývají poměrně snadno,
působí kompaktnějším dojmem, plechové pruhy jsou
méně výrazné. Šířku plechových pruhů a tloušťku plechů
určují estetické požadavky, rozměry a proporce střechy,
umístění střešních konstrukcí a významnou měrou i zatížení větrem.
Novějším způsobem pokrývání je použití předem vyrobených profilových plechů připomínajících trapézové
plechy vyráběné z jiných kovů.Skládají se z žebrovaných
desek se speciálními upínacími prvky, které v zaběhnu-
Při volbě způsobu pokrývání musíme mít na zřeteli spolehlivou funkčnost a dobrou realizovatelnost konstrukce,
současně však musíme zvážit architektonické a estetické
požadavky.
Tabule tvaru kosočtverce, obdélníku nebo čtverce jsou
na každé straně ohnuté tak, aby se překrývaly nebo
zahákly do sebe a tím na každé straně vytvořily spojení
typu stojatých drážek. Fixace jednotlivých prvků se provádí zvlášť, pomocí příponek.
Příponka stojatých drážek
(jednoduchá stojatá
příponka)
K fixnímu připojení
K upevňovací drážce
Ke klouzavému
připojení
Konstrukce medenych
stresních krytin
O B L O Ž E N Í Z D Í , FA S Á D N Í S Y S T É M Y
19
Měděné fasády se výborně hodí na dynamické, moderní a promyšlené dominanty moderního města. Měď je
přírodní materiál, takže se dá jednoduše použít s ostatními podobnými stavebními materiály, jako je kámen,
cihla, sklo a dřevo. Jelikož většina fasádních systémů je
montovaná z prefabrikátů, minimalizuje se tak práce na
staveništi, takže provedení fasády je rychlé a efektivní.
Existuje několik fasádních systémů používajících měď,
ale všechny mají jedno společné - splňují vysoké technické, estetické a ekonomické požadavky, které jsou
kladeny na tento typ výrobků.
Systémy jsou k dostání v různých povrchových úpravách
- jako patinované (živá zelená patina), jako oxidovaná
hnědá a přírodní lesklá měď. Některé části mohou být
vyrobeny i ze slitin mědi, jako je bronz a mosaz.
Kaple sv. Jindřicha ekumenického umění,
Turku, Finsko
a jejich zhotovení
SYSTÉMOVÉ ŠINDELE
Systémové šindele jsou prefabrikované prvky.
Skryté upnutí z nerezavějící oceli nebo měděných svorek
na spojitém podkladu z dřevěného bednění nebo z trapézových desek.
Rakouská ambasáda Berlin, Německo
SYSTÉMOVÉ KAZETY
Systémové kazety jsou fasádní panely, které se vyrábějí
přímo pro daný projekt podle konkrétného stavebního
projektu.
Kazetový systém nabízí velký prostor pro designovou
mnohotvárnost, a to co do rozměrů, optických požadavků a spojovací technicky.
Zdravotnické centrum, Séte, Francie
Fasádní systémy
21
„SLOT IN“ PANELY
„Slot in“ panely se vyrábějí na drážkovacích nebo ohýbacích strojích.
Drážka uvnitř nebo překrývající se spojení.
Délka až 4 000 mm.
Šířka až 500 mm.
Gana Gallery, Seoul, Korea
Fasádní systémy
DRÁŽKOVÁNÍ
Na fasádách je obložení s vertikálním či horizontálním
drážkováním zcela běžné a stavbě to propůjčuje atraktivní vzhled.
Úhlová stojatá
drážka horizontální
Vstup na univerzitu, Debrecín, Maďarsko
PROFILOVANÉ DESKY
Obložení z klasických profilovaných desek sestává z níže
uvedených prvků:
• Nosná konstrukce
• Jednodílný nebo vícedílný podklad
• Tepelná izolace
• Ventilační prostor
• Profilované pláty (sinusové zvlnění, lichoběžník nebo
na zakázku vyrobené profily)
Profilované desky jsou vhodné jak na rekonstrukční práce tak i na nové ploché střechy, fasády a šikmé střešní
konstrukce.
Fasádní systémy
Úhlová stojatá
drážka vertikální
23
DALŠÍ MOŽNOSTI PROVEDENÍ FASÁDY
De Youngovo Muzeum, San Francisco, USA
Systém Net - Mezinárodní hokejová federace, Zurich, Švýcarsko
Množství dalších fasádních návrhů využívajících měď je neomezené.
Architekt může použít například měděnou síť Net nebo jiná, na zakázku vyprojektovaná řešení.
Další informace o detailech, rozměrech a vzhledu najdete na webových stránkách
www.tecu.com a www.luvata.com.
Fasádní systémy
K O N S T R U K C E P O D K L A D U P R O S T Ř E Š N Í K RY T I N Y
Základním požadavkem je, aby podklad plechové
krytiny byl vždy pevný, hladký a rovnoměrný.
V případě betonové nebo cihelné konstrukce (např.
obkládání zdí), je třeba vytvořit vyrovnávací vrstvu.
U tesařských konstrukcí, při obkládání průčelí se na celých plochách musí použít souvislé bednění (beze spár).
Je rovněž nezbytné ošetřit dřevěný podklad proti napadení hmyzem, houbami či plísní.
Netradičním řešením je integrace tepelně-izolačních
desek do podkladové konstrukce. Konstrukci tvoří dvousměrné laťování s obousměrnými tepelně-izolačními
pruhy, jejichž tvrdost vyhovuje požadavkům krytiny.
Propracovanou variantou speciálně pro tento účel je
tepelně-izolační deska, do jejíž horní části je vkomponována lať nebo kovový profil. Na nich mohou být pak
namontovány příponky (z polyuretanu nebo z PS pěny).
Podklad musí být ve všech případech oddělen separační
vrstvou od měděné krytiny. Tato vrstva umožuje vytvoření hladkého a rovnoměrného povrchu podkladu a současně chrání všechny vrstvy pod krytinou. Kromě toho
výrazně tlumí hluk způsobovaný větrem či deštěm.
Materiál separační vrstvy může být rozličný, musí být
dostatečně trvanlivý a dobře propouštět vodní páru.
K takovým účelům se tradičně používají bitumenové
pásy. Z důvodu nebezpečí „bitumenové koroze“ je
bezpodmínečně nutné se vyhnout holým plechům. Jisté
a odborné řešení nabízí zabudování průmyslové plsti
(geotextilie), neboť tento materiál je velmi vhodný pro
svou hladkost, zvukově-izolační a difúzní vlastnosti.
Vzdělávací centrum, Eden Project, Cornwall, VB
Konstrukce medenych
stresních krytin
Podokapní žlab
SPOJE A DOPLŇY
Nadřímsový žlab
Provedení hřebenu střechy
(provětrávaná střecha)
Provedení hřebenu střechy
(neprovětrávaná střecha)
Nevhodná spojování krytin z kovových plechů bývají
nejčastějším zdrojem různých stavebních poruch. Při jejich vytváření se musí mimořádně dbát na zabezpečení
volného pohybu. V místech „uzlových bodů“ je třeba
umožnit pohyb v obou směrech, nesmí se vytvářet stabilní, např. pájená spojení.
- Spojení nebo uzlové body nesmí být umístěny na
nejnižších částech krytiny.
- Je třeba zabezpečit dostatečné množství dilatačních
spár.
- Různé konstrukce je třeba zhotovit tak, aby dostatečně odolávaly deformacím.
Poškození materiálu často bývá výsledkem současného
působení deformace a pohybu způsobeného tepelnou
roztažností, neboť vlastností materiálu je, že po několikanásobném přehnutí ztvrdne a v místě přehybu se
láme. Na velkých plochách je takové nebezpečí mnohem
větší. Konstrukce složitých nebo klenutých tvarů lépe
snáší rozměrové změny způsobené tepelnou roztažností.
Doplkové konstrukce z kovových plechů bývají neodmyslitelnými součástmi střešních krytin. Odvodovací systémy (svislé svody a vodorovné okapové žlaby), obruby,
úžlabí, lemování střešních oken a komínových těles,
oplechování zdiva atd. je možno z mědi zhotovovat
velmi trvanlivým a estetickým způsobem. Doplňkové
konstrukce, které se vyskytují u dalších tradičních způsobů pokrývání střech (pálená taška, eternitové šablony,
břidlice...) mohou být rovněž zhotoveny z mědi. Zvláště
vhodná je měď pro ozdobné prvky všech velikostí, a to
zejména pro svou tvárnost.
25
a jejich zhotovení
SKLADBA STŘEŠNÍ KONSTRIKCE
S PLECHOVOU KRYTINOU
Stavební fyzika
Varianta A
Měděná střešní krytina
Separační vrstva
Bednění
Nosná konstrukce
SOUVISLOSTI
Měděný plech, jako kovový materiál, nemá tepelněizolační schopnost a vodní páru nepropouští vůbec.
V souvislosti s podkladem střešní krytiny jsme již poukázali na to, že u krytin z kovových plechů je nutné
vybudovat dobře větraný podklad. V případě, že jde
o oddělování nevytápěných a neizolovaných místností,
je základní podmínkou funkčnosti systému zabezpečení
vyhovujícího pohybu vodní páry a výměny zduchu přes
bednění, dělící vrstvu i přes příponky.
V případě, že je měděná krytina použita u částečně
vytápěných budov různých účelů, je zapotřebí vytvořit
vhodnou ochrannou (tepelně-izolační) konstrukci podle
příslušných předpisů. Tepelnou izolaci střešní konstrukce
lze vytvořit různými způsoby. Buď tradičním způsobem
pomocí různých tepelně-izolačních materiálů umístěných mezi či pod krokvemi nebo pomocí tepelně-izolačních panelů, které tvoří zároveň podklad střešní krytiny
a jež jsou doporučovány speciálně k pokrývání kovovými
plechy.
a teploty. Z toho vyplývá pravidlo pro vytvoření dobře
větrané konstrukce jednotlivých vrstev, které by směrem
k vnější straně měly vyvíjet čím dál menší odpor tlaku
páry tak, aby usnadnily odchod vlhkosti z konstrukce.
Vzhledem k tomu, že střešní krytina z kovových plechů
teoreticky nepropouští páru a i prakticky jen ve velmi
malém množství, navíc tvoří vnější vrstvu konstrukce,
znemožuje tak pohyb vlhkosti ven a vodní pára mezi
jednotlivými vrstvami střešní krytiny začne kondenzovat. V důsledku toho pak dochází k znehodnocení nejen
střešní krytiny a nosné konstrukce, ale i tepelné izolace
a vnitřního obložení.
Složitějším úkolem je pak řešení otázky difúze vodních
par. Vlivem teplotních rozdílů a rozdílů tlaku vodní
páry z vytápěných a parou nasycených místností vzniká
směrem ven k ochlazované straně (v absolutním smyslu
k straně chudé na páru) proces vyrovnávání vlhkosti
Stavební
SKLADBA STŘEŠNÍ KONSTRUKCE
S PLECHOVOU KRYTINOU
Varianta B
SCHÉMA VĚTRANÉ
STŘECHY
SCHÉMA NEVĚTRANÉ
STŘECHY
Měděná střešní krytina
Separační vrstva
Vyrovnávací vrstva
Nosná konstrukce
27
Podle dosavadních poznatků se nabízejí dvě zásadní
řešení.
Prvním je použití větrané střešní konstrukce. Podstata
řešení spočívá v umožnění vniku vlhkosti do konstrukce
střešního pláště při současném zabezpečení účinného
odvětrání pod střešní krytinou tím, že mezi tepelnou izolací a krytinou vytvoříme větranou vzduchovou mezeru.
Větraná vzduchová mezera funguje na principu komínu,
tzn. že výškový rozdíl vstupních a výstupových větracích otvorů určuje správné fungování celé konstrukce.
Vzhledem k tomu, že u střešních konstrukcí s menším
spádem (pod 10°) je tento výškový rozdíl nedostatečný,
není možno jej využít tradičním způsobem, tj. vstupní
větrací otvor u okapu a výstupní na hřebenu střechy.
U plochých střech je třeba otázku větrání řešit příčným
směrem s využitím vlivu větru.
Apollo Business Center, Bratislava, Slovensko
Druhým řešením je použití nevětrané střešní konstrukce. Tento způsob má výhody vyplývající z povahy bednění a drážkových spojení, kdy vzniká v určitém rozsahu
možnost difúze páry. U staveb bez půdního prostoru není
třeba počítat s podobnými problémy. V případě vestavěného půdního prostoru musíme střešní krytinu chránit
před nadměrným množstvím vlhkosti. To je možné vyřešit poměrně jednoduchým způsobem pomocí parotěsné
zábrany.
fyzika
Bytový dům Via Sotto Muscino, Castel, Švýcarsko
SKLADBA STŘEŠNÍ KONSTRUKCE
– VĚTRANÁ KONSTRUKCE
Měděná střešní krytina
Separační vrstva
Bednění
Vzduchová mezera
Tepelná izolace
Pohled (+parotěsná
zábrana
HODNOCENÍ
Oba střešní systémy mohou poskytovat spolehlivý
výsledek pouze v případě volby vhodného řešení na základě důkladného promyšlení daného úkolu.
Obě varianty mají své přednosti i nevýhody, rozhodující
jsou vlastnosti dané střechy. U větraného systému obvykle způsobuje problém posun tepelně-izolačních vrstev, neboť přes takto vytvořené štěrbiny se pára může
velkou rychlostí dostat do větracího kanálu, jenž ji není
schopen odvést. Proto je při stavebních pracích nutné
věnovat zvýšenou pozornost přípravě tepelné izolace
a systému odvětrání.
V případě větrané konstrukce je velmi důležité zvolit
správný rozměr, počet a vhodné umístění vstupních a výstupních větracích otvorů. Dalším problémem se může
stát ucpávání větracích otvorů a dále pak z hlediska
konstrukčního návrhu i to, že v případě jednotlivých
tvarů střech je nesnadné zabezpečit ideální průřez pro
větrání, neboť větrané vzduchové mezery mohou mít
různé rozměry i tvary a jejich fungování nemusí být proto dostatečně zřejmé. U složitějších střech se systém
větrání stává nepřehledným, což se může stát zdrojem
stavebních poruch.
Z hlediska konstrukce i funkce se jednodušší střechy dají
vyrobit bez větracího systému. Problémem zde může být
zabezpečení celistvé parotěsné vrstvy. Vrstva, která
uzavírá přístup páry, se po zabudování nesmí poškodit,
neboť sebemenší poškození může propouštět obrovské
množství vlhkosti do střešní konstrukce, což následně
vede k jejímu poškození.
SKLADBA STŘEŠNÍ KONSTRUKCE
– NEVĚTRANÁ KONSTRUKCE
Měděná střešní krytina
Separační vrstva
Tepelná izolace
(pochůzná)
Parotěsná zábrana
Bednění
Jelikož tato uzavírací vrstva musí být umístěna při vnitřním povrchu, snadno se stává zdrojem stavebních
poruch. Příčinou bývá často neinformovanost uživatelů,
eventuálně nesprávné provedení. Umístění parotěsné
vrstvy mezi tepelnou izolací a vnitřním obkladem nabízí velice dobré řešení. Stejně tak i kovový profilovaný
plech vybavený fólií použitý jako parotěsná zábrana, je
dobrým řešením, navíc je odolnější proti poškození.
Závěrem se dá doporučit použití větrané konstrukce
v případě jednoduchých střech (a to spíše u střech s větším spádem), u složitějších tvarů doporučujeme řešení
nevětrané. Nejúčelnější je spojení obou řešení: některé
části střechy konstruovat v provedení větraném, jiné
nevětraném - v takovém případě je však nutné vyřešit
vzduchotěsné oddělení obou částí.
Stavební
SKLADBA STŘEŠNÍ KONSTRUKCE
– NEVĚTRANÁ KONSTRUKCE
Měděná střešní krytina
Separační vrstva
Tepelná izolace
Parotěsná zábrana
Profilovaný
(trapézový) plech
29
De Youngovo Muzeum, San Francisco, USA
Apollo Business Center, Bratislava, Slovensko
fyzika
Tallinské muzeum, Tallin, Estonsko
Kostel ve Finsku, Finsko
Westfield Student Village, Londýn
Poděkování:
Děkujeme níže uvedeným společnostem, které nám dodaly fotografický materiál:
Společnost KME strany 1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 17, 20, 21, 23, 24, 27, 29, 31.
Společnost Luvata strany 19, 29, 30.
31
ZÁVĚR
Hochregallager (Elektrograf), Dornbirn, Rakousko
Věříme, že se nám podařilo poskytnout Vám pomocí této
publikace užitečné a pro Vás zajímavé informace. Chtěli
jsme poukázat na to, že měď je materiál s velkou tradicí, který současně poskytuje mimořádné množství nových možností použití. V případě, že budete mít zájem
o další informace, rádi Vám je poskytneme.
Epilog
HUNGARIAN COPPER
PROMOTION CENTRE
H-1053 Budapest, Képíró u. 9.
Tel: +36 1 266 48 10
Fax: +36 1 266 48 04
e-mail: [email protected]
Copper Connects Life.TM
www.copperconcept.org