Komplexní posouzení připojovací spáry otvorové výplně zabudované do stavební konstrukce systémem předsazené montáže

• Foto

Obecný požadavek na vzduchotěsnost styků jednotlivých stavebních konstrukcí je dán normou ČSN 730540-2: 2011, která v článku 7.1.2 stanovuje, že: „V obvodových konstrukcích se nepřipouští netěsnosti a neutěsněné spáry, kromě funkčních spár výplní otvorů a funkčních spár lehkých obvodových plášťů. Všechna napojení konstrukcí mezi sebou musí být provedena trvale vzduchotěsně podle dosažitelného stavu techniky.“

POPIS ZKUŠEBNÍ SESTAVY, PROGRAM ZKOUŠEK
Ve zkušební laboratoři Výzkumného ústavu pozemních staveb bylo provedeno komplexní posouzení připojovací spáry otvorové výplně zabudované do stavební konstrukce pomocí systému předsazené montáže.

Cíle zkoušek

• stanovení vhodného způsobu kotvení z hlediska mechanické odolnosti použitých kotvicích prostředků;
• stanovení průvzdušnosti a vodotěsnosti připojovací spáry otvorové výplně;
• stanovení vlivu zatěžovacích cyklů na průvzdušnost a vodotěsnost připojovací spáry.

Stanovení průvzdušnosti a vodotěsnosti připojovací spáry bylo provedeno na výrobcem zabudovaném zkušebním vzorku nevystavenému žádnému zatížení a poté na totožném zkušebním vzorku vystavenému několika experimentálním zatěžovacím stavům simulujícím zatížení působící na konstrukci v průběhu její životnosti.

Zkušební sestava
Předmětem zkoušek byly vlastnosti připojovací spáry otvorové výplně zabudované systémem předsazené montáže. Pro montáž byl využit dřevěný rám z lepených hranolů. Rozměry a provedení spojů dřevěného rámu byly voleny tak, aby výsledná pevnost a tuhost rámu odpovídala obvodové konstrukci pro zabudování otvorové výplně. Dřevěný rám na straně vystavené povětrnostním vlivům přesahoval zabudované okno včetně prvků předsazené montáže o 30 cm na každé straně. Do dřevěného rámu bylo zabudováno jednokřídlové okno z plastových profilů o rozměrech (1 500 × 1 370) mm. Okno bylo zaskleno izolačním trojsklem. Předsazenou montáž jednokřídlového okna do dřevěného rámu provedli zástupci objednatele zkoušek. Po ukončení montáže bylo zabudované okno ve zkušebním rámu ponecháno ve svislé poloze po dobu 48 hod. za běžných laboratorních podmínek.

OKRAJOVÉ PODMÍNKY ZKOUŠEK
Zkoušky mechanické odolnosti použitého kotvení předcházely klimatickým zkouškám připojovací spáry na zabudované otvorové výplni. Zkušební postupy ověřovaly odolnost různých variant kotvení proti zatížení vyvolanému vlastní tíhou otvorové výplně. Jednalo se o vývojové zkoušky, jejichž postupy a výsledky jsou know-how zadavatele zkoušek.

Zkoušky průvzdušnosti byly provedeny dle ČSN EN 12114: 2001, při kladných i záporných tlacích. Okrajové podmínky vycházely z norem ČSN EN 1026: 2001, ČSN EN 14351-1+A1: 2011 a ČSN EN 12207: 2001, tedy nejvyšší kladný i záporný zkušební tlak 600 Pa. Během zkoušek byly zatěsněny veškeré netěsnosti otvorové výplně. Těsnost jednotlivých přelepených spár a otvorů byla kontrolována mýdlovou vodou. Před každým měřením průvzdušnosti byla stanovena netěsnost zkušební komory, zahrnující vliv zabudování zkušebního vzorku a reziduální toky vzduchu otvovou výplní způsobené např. nedokonalým zatěsněním funkční spáry aj. Naměřené hodnoty průvzdušnosti připojovací spáry byly o tyto reziduální toky korigovány.

Zkoušky vodotěsnosti byly provedeny dle ČSN EN 1027: 2001. Použitá metoda postřikování – metoda A (odpovídá nechráněné poloze na stavbě). Okrajové podmínky dle ČSN EN 12208: 2001, tedy zkušební tlak vzduchu v rozsahu do 300 Pa v intervalu po 50 Pa a od 300 Pa v intervalu po 150 Pa. Průtočné množství postřikovací vody 10 l/min. Zkouška byla provedena po zkoušce průvzdušnosti dříve než po 24 hodinách. Při zkoušce vodotěsnosti byla z exteriérové strany zkušebního vzorku zatěsněna funkční a zasklívací spára zkušebního vzorku, odvodňovací otvory nebyly při zkoušce zatěsněny.

Zkušební vzorek byl podroben zatěžovacím stavům simulujícími provozní vlivy působící na konstrukce. Aplikace zatěžovacích stavů vychází z normových postupů zkoušení otvorových výplní. Byly využity normové postupy a hodnoty zatížení s násobně prodlouženou dobou trvání. Během jednotlivých necyklických zatěžovacích stavů byl měřen vodorovný posuv okenního rámu v blízkosti závěsů křídla.

POUŽITÉ ZATĚŽOVACÍ CYKLY
Dlouhodobé zatížení cyklickým střídáním tlaku a sání větru
Zkušební postup vychází z normového postupu dle ČSN EN 12211:2001, čl. 7.3 Zkouška při opakovaném tlaku. Mezní hodnoty zatížení dle ČSN EN 12210:2001. Opakovaný tlak P2 = ± 1 000 Pa, počet cyklů: 500.

Dlouhodobé zatížení kolmo na rovinu okna tlakem větru
Zkušební postup vychází z normového postupu dle ČSN EN 12211:2001, čl. 7.2 Zkouška průhybu. Mezní hodnoty zatížení dle ČSN EN 12210:2001. Zkušební tlak P1 = ±2 000 Pa, doba trvání 1 hodina.

Dlouhodobé svislé zatížení v rovině okenního křídla
Zkušební postup vychází z normového postupu dle ČSN EN 14608:2004. Mezní hodnoty zatížení dle ČSN EN 13115:2002. Zkušební zatížení F = 800 N, doba trvání 24 hodin.

Dlouhodobé statické kroucení křídla
Zkušební postup vychází z normového postupu dle ČSN EN 14609:2004 Okna – Stanovení odolnosti proti statickému kroucení. Mezní hodnoty zatížení dle ČSN EN 13115:2002. Zkušební zatížení F = 350 N, doba trvání 24 hodin.

INTERPRETACE VÝSLEDKŮ ZKOUŠEK
Průvzdušnost
Z hodnot získaných při zkouškách průvzdušnosti připojovací spáry byl, odděleně pro hodnoty získané před a po zatěžovacích cyklech, stanoven součinitel spárové průvzdušnosti iLV, jenž byl využit jako hodnotící faktor průvzdušnosti. Součinitel spárové průvzdušnosti iLV byl stanoven metodou logaritmické regresní analýzy ve shodě s ČSN EN 12114: 2001. Zjištěné hodnoty byly poté porovnány s požadavkem ČSN 730540-2: 2011, čl. 7.1.2 pro vzduchotěsné provedení napojení konstrukcí.

Pro hodnotu součinitele spárové průvzdušnosti, stanovenou z hodnot průvzdušnosti naměřených před zatěžovacími cykly, lze vyjádřit shodu s požadavkem ČSN 730540-2: 2011, čl. 7.1.2, jelikož naměřený součinitel spárové průvzdušnosti je v rámci nejistoty měření zanedbatelný.

Pro hodnotu součinitele spárové průvzdušnosti, stanovenou z hodnot průvzdušnosti naměřených po zatěžovacích cyklech, lze konstatovat nesplnění požadavku, jelikož výsledná hodnota je přibližně dvojnásobkem rozšířené nejistoty měření. Pomocí termického anemometru byla detekována místa netěsnosti v rohových spojích těsnicích fólií. Výsledná netěsnost připojovací spáry je tedy dána technologickým provedením rohových spojů těsnicích pásek. Vzhledem k negativnímu výsledku zkoušky průvzdušnosti po zatěžovacích cyklech byla objednatelem přijata náprava v podobě změny montážního postupu.

V porovnání s běžně dosahovanými hodnotami spárové průvzdušnosti VL pro funkční spáry jednokřídlových oken zkoušených v laboratoři zhotovitele zkoušek byla naměřená hodnota VL připojovací spáry po aplikaci zatížení větrem přibližně o jeden řád nižší.

Vodotěsnost
Zkušební sestava byla vystavena působení hnaného deště zkušebním postupem dle ČSN EN 1027:2001 metoda A.

Při zkoušce vodotěsnosti připojovací spáry před zatěžovacími cykly bylo dosaženo zkušebního tlaku 1 050 Pa bez pozorování průniku vody. Po působení tlaku větru 1 050 Pa po dobu pěti minut byla zkouška ukončena bez pozorování průniku vody. Lze tedy konstatovat, že připojovací spára nevystavená zatěžovacím cyklům svojí vodotěsností překračuje vodotěsnost běžných otvorových výplní zkoušených v laboratoři zhotovitele zprávy.

Při zkoušce vodotěsnosti připojovací spáry po zatěžovacích cyklech došlo k průniku vody při postřikování vodou za zkušebního tlaku 750 Pa v rohovém spoji těsnicí fólie. Lze tedy konstatovat, že připojovací spára po aplikaci zatěžovacích cyklů svojí vodotěsností odpovídá vodotěsnosti otvorových výplní splňujících nejpřísnější běžnou třídu vodotěsnosti 9A.

Mechanická odolnost při zatěžovacích cyklech
Zkušební sestava byla vystavena vlivu dlouhodobých klimatických a mechanických zatížení. Během jejich aplikace byl pozorován jejich vliv na funkčnost zabudované otvorové výplně ve vztahu k použitému systému montáže a při necyklických zatěžovacích stavech byl měřen vodorovný posuv okenního rámu v blízkosti závěsů křídla. Uváděná deformace značí rozdíl mezi hodnotou čelního posunu při zatížení tlakem P, resp. silou F, v čase t = 0 a t = t_max.

Po aplikaci dlouhodobého zatížení cyklickým střídáním tlaku a sání větru (500 cyklů tlak 1 000 Pa a sání 1 000 Pa) nedošlo k žádnému pozorovanému omezení funkčnosti otvorové výplně.

Po aplikaci dlouhodobého zatížení kolmo na rovinu okna tlakem větru P1 = 2 000 Pa po dobu 1 hodiny nebylo pozorováno žádné poškození otvorové výplně, ani omezení funkčnosti. Maximální deformace okenního rámu v místě závěsů byla naměřena 0,10 mm.

Po aplikaci dlouhodobého zatížení kolmo na rovinu okna sáním větru P1 = –2 000 Pa po dobu 1 hodiny nebylo pozorováno žádné poškození otvorové výplně, ani omezení funkčnosti. Maximální deformace okenního rámu v místě závěsů byla naměřena 0,30 mm.

Po aplikaci dlouhodobého svislého v rovině okenního křídla silou F = 800 N po dobu 24 hodin nebylo pozorováno žádné poškození otvorové výplně, ani omezení funkčnosti. Maximální deformace okenního rámu v místě závěsů byla naměřena 1,53 mm. 

Po aplikaci dlouhodobého statického kroucení okenního křídla silou F = 350 N po dobu 24 hodin nebylo pozorováno žádné poškození otvorové výplně, ani omezení funkčnosti. Maximální deformace okenního rámu v místě závěsů byla pod úrovní nejistoty měření.

Z uvedených výsledků vyplývá, že zabudování otvorové výplně použitým systémem předsazené montáže je odolné proti mechanické zátěži.

ZÁVĚR
Experimentální stanovení průvzdušnosti a vodotěsnosti připojovacích spár stavebních konstrukcí dokáže spolehlivě odhalit slabá místa použitého montážního systému a dovoluje zhotoviteli přijmout opatření vedoucí k nápravě a následnému kvalitnímu provedení těchto styků na stavbě a předejití reklamacím ze stran uživatelů staveb. Ve zkušební laboratoři Výzkumného ústavu pozemních staveb proběhla již celá řada zkoušek průvzdušnosti a vodotěsnosti jak ucelených montážních systémů, tak i jednotlivých komponent. Namátkou lze vybrat zkoušky speciálních systémů na montáž otvorových výplní včetně zkoušek jednotlivých komponent, zkoušky styků velkoplošných PUR panelů, či zkoušky rozvodů technických zařízení budov a jejich prostupy obvodovými konstrukcemi. K otestování trvanlivosti jednotlivých montážních systémů slouží při testování různé zatěžovací stavy volené dle konkrétních zkoušených konstrukcí. Zkušební vzorky bývají vystavovány dlouhodobému působení nepříznivých klimatických podmínek, vystavovány cyklické nebo dlouhodobé extrémní zátěži tlakem a sáním větru, či mechanicky namáhány. Porovnáním naměřených hodnot před a po zatěžovacích stavech lze zjistit slabá místa, která nejsou odhalitelná bezprostředně po dokončení stavby provedeným blowerdoor testem, ale vady, jež se ve stycích stavebních konstrukcí projeví až v řádech měsíců či let, tedy právě ta místa, jejichž obtížné lokalizování bývá jádrem ekonomicky a časově náročných reklamačních řízení a soudních sporů. 

Materiál byl prezentován na IX. ročníku Celostátního odborného semináře Otvorové výplně stavebních konstrukcí 2014 v Hradci Králové.

POUŽITÉ A CITOVANÉ NORMY:

• ČSN 73 0540-2: 2011 Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky.
• ČSN 73 0540-3: 2005 Tepelná ochrana budov – Část 3: Návrhové hodnoty veličin
• ČSN EN 12114: 2001 Tepelné chování budov – Stanovení průvzdušnosti stavebních dílců a prvků – Laboratorní zkušební metoda.
• ČSN EN 1026: 2001 Okna a dveře – Průvzdušnost – Zkušební metoda.
• ČSN EN 14351-1+A1: 2011 Okna a dveře – Norma výrobku, funkční vlastnosti – Část 1: Okna a vnější dveře bez vlastností požární odolnosti a/nebo kouřotěsnosti.
• ČSN EN 12207: 2001 Okna a dveře – Průvzdušnost – Klasifikace.
• ČSN EN 1027: 2001 Okna a dveře – Vodotěsnost – Zkušební metoda.
• ČSN EN 12208: 2001 Okna a dveře – Vodotěsnost – Klasifikace.
• ČSN EN 12211: 2001 Okna a dveře – Odolnost proti zatížení větrem – Zkušební metoda.
• ČSN EN 12210: 2001 Okna a dveře – Odolnost proti zatížení větrem – Klasifikace.
• ČSN EN 14608: 2004 Okna – Stanovení odolnosti proti zatížení v rovině křídla.
• ČSN EN 13115: 2002 Okna – Klasifikace mechanických vlastností – Svislé zatížení, kroucení a ovládací síly.
• ČSN EN 14609: 2004 Okna – Stanovení odolnosti proti statickému kroucení.

Complex Evaluation of Connecting Joint of Opening Filler Built into Building Structure by System of Lateral Assembly
Every joint of building structures, according to valid regulations, has to fulfil 4 basic attributes mechanical strength, waterproofness, airtightness, and preventing the creation of thermal bridges at the contacts of structures. If we forget mechanical strength of structures contacts execution, all these attributes are mutually interlocked. Main role is given to airtightness of executed connections of structures, due to connecting joint that is not executed airtight shall not be in most of cases waterproof, or have required thermo insulating attributes. 

Autor

• Ing. Langer Tomáš