Měď v architektuře by Copper in Built Environment

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

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

180

250

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

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

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

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.

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

De Youngovo Muzeum, San Francisco, USA

Apollo Business Center, Bratislava, Slovensko

fyzika

TallinskĂŠ 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.

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: hcpc@hcpcinfo.org Copper Connects Life.TM