Zpět

Kvalita a funkčnosť priemyselných podlahových konštrukcií ovplyvnená konštrukčnou tvorbou a technológiou výroby

Priemyselné výrobné budovy sa vzájomne odlišujú kvalitatívnymi a kvantitatívnymi stránkami, veľkosťou ako aj tvorbou stavebných konštrukcií – nosných a nenosných. Aj keď priemyselné podlahové konštrukcie vystupujú ako nenosné prvky, v čase užívania budovy sú najnamáhanejšou časťou stavby. Preto je potrebné venovať náležitú pozornosť ich konštrukčnej tvorbe vo väzbe k ostatným stavebným konštrukciám, realizácii a ich užívaniu. Teda ťažiskom návrhu podlahových konštrukcií sú nielen estetické požiadavky, ale aj fyzikálno-technické požiadavky, požiadavky stability a nosnosti vo väzbe k vodorovným nosným konštrukciám a zachovanie kvality konštrukčných detailov.

Publikováno: 29.07.2008
Rubrika:
Autor: (red)

Súčasný stav v oblasti priemyselnej výstavby v strednej a východnej Európe možno charakterizovať ako obdobie intenzívneho rozvoja, spojené s budovaním nových výrobných kapacít. Ak podnikateľ hodlá čo najrýchlejšie začať vyrábať, prípadne už má dohodnutý odbyt, snaží sa naštartovať výrobu hneď po príchode do priemyselnej oblasti. Preto je nevyhnutné, aby sa aj napriek časovej tiesni venovala zvýšená pozornosť návrhu a realizácii jednotlivých stavebných konštrukcií. Často sa stáva, že finálne úpravy podláh sa realizujú na konci výstavby, keď sú finančné prostriedky značne vyčerpané. Tendencia je u nás taká, že sa často mení naprojektovaná skladba podlahy práve kvôli financiám. Následne sa pristupuje ku kompromisným riešeniam, ktoré však v budúcnosti môžu spôsobiť obrovské finančné škody. Práve pri súvislej výrobe produktov je obnova podlahovej konštrukcie bez odstavenia produkcie mimoriadne ťažká a finančne náročná. Ďalším problémom môže byť nesprávna realizácia podlahových konštrukcií, kedy sa konkrétnym pracovným postupom nevenuje náležitá pozornosť, čím vznikajú rôzne poruchy (vznik trhlín, nedostatočná rovinatosť povrchu a pod.).

Priemyselné podlahové konštrukcie

Problematika návrhu, realizácie a údržby priemyselných podláh, nie je až taká jednoduchá, ako by sa na prvý pohľad zdalo. Je potrebné si uvedomiť, že v čase užívania budovy je podlahová konštrukcia vo väčšine prípadov najnamáhanejšia časť stavby a preto neexistuje univerzálne riešenie povrchových úprav priemyselných podláh. Návrh priemyselných podlahových konštrukcií je ovplyvnený viacerými faktormi. Prvým kritériom pri správnom návrhu podlahovej konštrukcie je poznanie druhu výroby budúcej priemyselnej výrobnej budovy. Vo všeobecnosti sa priemysel ako celok delí do 21 veľkých skupín podľa technologickej príbuznosti, do tzv. sektorov. Tie sa ďalej delia na 60 podrobnejších podskupín (odvetví). Ďalšími dôležitými kritériami ovplyvňujúcimi správny výber podlahovej konštrukcie sú:

  1. mechanické a dynamické namáhania
  2. chemické namáhania
  3. požiadavky na vnútorné pracovné prostredie
  4. požiadavky z hľadiska stavebnej fyziky, stavebnej hydroizolačnej techniky, statiky, protiradónovej ochrany a požiarnej bezpečnosti
  5. odolnosť proti šmyku a schopnosť odvádzať elektrostatický náboj
  6. požadovaný čas realizácie a uvedenia podlahy do prevádzky

Súčasne výrobné technológie ponúkajú už vysokoestetické riešenie povrchových úprav podláh s výbornými technickými parametrami (viď obr. 1), či už pri aplikácii kontinuálnych vsypových technológii alebo náterov, stierok (epoxidových, polyuretánových a cementových) a liatych zmesí. Je zrejmé, že nové výrobné priemyselné budovy sa z hľadiska architektúry svojou pestrosťou začnú približovať nevýrobným budovám. Preto v budúcnosti možno očakávať stúpajúci záujem o kvalitnú architektúru a konštrukčné prevedenie priemyselných výrobných budov, prostredníctvom ktorých sa dosiahnu optimálne pracovné podmienky a tým sa stanú plnohodnotnou súčasťou umelého materiálneho životného prostredia.

     
Obr. 1 – Vysokoestetické riešenia priemyselných podlahových konštrukcií

Vplyvy mechanické, chemické a vplyvy vnútorného pracovného prostredia môžu výrazne alebo úplne znehodnotiť podlahové plochy a spôsobiť vážne problémy s ich užívaním. Preto je nutné povrchy podláh, ako jedny z najviac namáhaných konštrukcií, chrániť. Za týmto účelom boli vyvinuté rôzne systémy povrchových úprav. K tomu by mal prispieť taktiež správny návrh dilatačných škár podlahových konštrukcií v priemyselných budovách halového typu, ktoré sú v mnohých prípadoch realizované ako veľkoplošné. Vo všeobecnosti je známe, že úlohou dilatácií je predísť poruchám spôsobené neskoršími deformáciami stavby, či už vplyvom teplotných a objemových zmien, zmrašťovania vyvolaného procesom tuhnutia a tvrdnutia betónu, nerovnomerného sadania budovy alebo jej jednotlivých častí. V tomto prípade sa volia dilatačné celky s plochou veľkosti maximálne 9 m2. Taktiež je dôležité riešenie dilatačných škár po obvode budovy napr. dilatačnou páskou na báze PE. Ako príklad sa uvádza riešenie dilatačných celkov vo výrobnej priemyselnej budove so zameraním na drobnú kovovýrobu, kde bola realizovaná podlahová konštrukcia s betónovou nášľapnou vrstvou, ktorej povrch bol strojovo hladený a upravený aplikáciou kontinuálnych vsypových technológii.

     
Obr. 2 – Príklad riešenia dilatačných škár priemyselnej podlahovej konštrukcie

Priemyselné podlahy vo väzbe k obvodovým nosným konštrukciám a základom

Jadrom analyzovanej problematiky sa stáva konštrukčný detail styku základu, obvodového plášťa a podlahy na rastlom teréne, ktorý sa vyskytuje v širokej škále nízkopodlažných budov. Tento náročný konštrukčný detail existoval aj v minulosti, ale svoj osobitný význam nadobúda s rozvojom moderných technológií a s tendenciami znižovania materiálovej a energetickej náročnosti priemyselných výrobných budov. Pri návrhu podlahových konštrukcií na rastlom teréne vo väzbe k ostatným nosným konštrukciám sú z hľadiska tepelnej techniky dôležité dve požiadavky:

  • hygienická požiadavka (na vnútornom povrchu stavebnej konštrukcie nesmie kondenzovať vodná para),
  • ekonomická požiadavka (podlahové konštrukcie na rastlom teréne vrátane obalových konštrukcií by sa mali svojimi fyzikálno-technickými vlastnosťami zúčastňovať na komplexnej energetickej efektívnosti budovy).

Pri návrhu stavebných konštrukcií a priestorov určených stavom vnútorného prostredia všetkých typov budov sa požadujú v zmysle platných normatívnych predpisov štyri základné kritéria. Jedným z nich je práve hygienické kritérium:

θsi ≥ θsi,N = θsi,80 + Δθsi             (°C)

Pre vnútorné povrchy priestorov výrobných priemyselných budov s vnútornou výpočtovou teplotou θi = 18 °C a relatívnou vlhkosťou φi = 60 % je minimálna požadovaná teplota na vnútornom povrchu stavebnej konštrukcie θsi = 14 °C, pričom sa uvažuje so sálavým vykurovaním priemyselných výrobných budov. Dôležité je taktiež kritérium minimálnych tepelnoizolačných vlastností stavebných konštrukcií. Podlahové konštrukcie v novostavbách by mali byť navrhnuté tak, aby hodnota ich súčiniteľa prechodu tepla U (W/(m2.K)) bola menšia nanajvýš rovná normovej hodnote súčiniteľa prechodu tepla UN =0,40 W/(m2.K) do vzdialenosti dvoch metrov od vnútorného povrchu vonkajšej obvodovej steny.

Ako príklad sa uvádza konštrukčné riešenie (navrhnuté projektantom stavby) detailu styku základu, obvodového plášťa a podlahy na rastlom teréne (viď obr. 3) vo výrobnej priemyselnej budove halového typu (pôdorysných rozmerov 72 380 x 36 460 mm), ktorá je situovaná v 3. teplotnej oblasti s vonkajšou výpočtovou teplotou θe = -15 °C. Priemysel v budove je zameraný na výrobu elektrotechnických súčiastok + drobná kovovýroba (ľahký priemysel), kde sa uvažuje s vnútornou výpočtovou teplotou θi = 18 °C a relatívnou vlhkosťou φi = 60 %, pričom uvažujeme, že daná budova nebude vykazovať vnútorné zisky väčšie ako 25 W/m3. Naša referenčná budova mala navrhnutý skeletový konštrukčný systém. Základové konštrukcie tvoria základové pätky pod oceľovými stĺpmi a základové pásy pod ľahkým obvodovým plášťom z PUR dosiek. V rámci nášho grantového výskumného projektu VEGA 1/2562/05 „Hodnotenie tepelných, vlhkostných a svetelných podmienok výrobných priemyselných budov“ realizujeme v tejto budove experimentálne testovacie meranie (vo vnútornom pracovnom a vonkajšom prostredí a v podloží budovy).


Obr. 3 – Konštrukčný detail styku základu, obvodového plášťa a podlahy na rastlom teréne vo výrobnej priemyselnej budove halového typu s vyznačením kritických miest (navrhnutý projektantom stavby)  

Našou úlohou bolo posúdiť konštrukčný detail styku základu, obvodového plášťa a podlahy na rastlom teréne v priemyselnej výrobnej budove halového typu navrhnutý projektantom stavby (viď obr. 3), pričom sa vychádzalo z okrajových podmienok stanovených podľa STN 73 0540 (θe = -15 °C, φe = 84 %), STN EN 12 831 (θi = 18 °C, φi = 60 %) a z teoretického predpokladu teploty zeminy v hĺbke 3 m pod úrovňou priľahlého terénu (θz = 5 °C). Navrhnutý konštrukčný detail bol posúdený výpočtovým programom AREA 2002. Pri takto zadaných okrajových podmienkach bola vypočítaná teplota na vnútornom povrchu v mieste styku základu, obvodového plášťa a podlahy na rastlom teréne θsi = 11,12 °C, t.j. nie je splnené hygienické kritérium.

Pre presnejšie modelovanie daného detailu nám budú slúžiť merania (in situ) v priemyselnej budove halového typu. Na základe týchto meraní sme posúdili ten istý konštrukčný detail (pri nameraných okrajových podmienkach). Merania sa uskutočnili v mesiaci – marec 2007, z čoho sme vybrali najnepriaznivejšie týždenné meranie v čase od 12.03.2007 – do 18.03.2007. V rámci toho boli merané teploty vnútorného a vonkajšieho vzduchu pomocou 2 snímačov, teploty zeminy v hĺbke 3 m pod úrovňou priľahlého terénu vo vzdialenosti 1 m od základovej konštrukcie (vonkajšia sonda) pomocou snímača Ntc v nerezovej rúrke ø 12 mm a teploty na vnútornom povrchu podlahovej konštrukcie v tesnej blízkosti s obvodovou konštrukciou, vo vzdialenosti 1 m a 2 m od obvodovej konštrukcie a v strede priemyselnej budovy halového typu. Pre názornosť a bližšie porovnanie uvádzame teplotné priebehy (povrchové teploty θsi, teploty vnútorného a vonkajšieho vzduchu a teploty zeminy v hĺbke 3 m) na začiatku pracovného týždňa (viď graf č. 1), v strede (viď graf č. 2) a na konci pracovného týždňa (viď graf č. 3).


Graf č. 1 – Priebeh teplôt na vnútornom povrchu podlahovej konštrukcie, teplôt vnútorného a vonkajšieho vzduchu a teplôt zeminy v hĺbke 3 m počas vybraného dňa (12.03.2007)


Graf č. 2 – Priebeh teplôt na vnútornom povrchu podlahovej konštrukcie, teplôt vnútorného a vonkajšieho vzduchu a teplôt zeminy v hĺbke 3 m počas vybraného dňa (14.03.2007)


Graf č. 3 – Priebeh teplôt na vnútornom povrchu podlahovej konštrukcie, teplôt vnútorného a vonkajšieho vzduchu a teplôt zeminy v hĺbke 3 m počas vybraného dňa (17.03.2007)

Z jednotlivých meraní sme si vybrali teplotné priebehy namerané v strede pracovného týždňa (14.03.2007) o 6 hodine ráno ako vstupné okrajové podmienky pre výpočet povrchových teplôt v konštrukčnom detaile styku základu, obvod. plášťa a podlahy na rastlom teréne: teplota vnútorného vzduchu θai = 13,80 °C, relatívna vlhkosť vnútorného vzduchu φi = 82,3 %, teplota vonkajšieho vzduchu θae = 1,90 °C, relatívna vlhkosť vonkajšieho vzduchu φe = 100 % a teplota zeminy v 3 m hĺbke θz = 10,23 °C. Jednotlivé číselné hodnoty teplôt na vnútornom povrchu je možné vzájomne porovnať (viď tab. 1), pričom minimálna požadovaná teplota na vnútornom povrchu podlahovej konštrukcie je θsi = 14 °C.

teploty vnútorného povrchu
(°C)
   miesto (poloha) v konštrukčnom detaile styku základu, obvodového plášťa a podlahy na rastlom teréne
  v tesnej blízkosti obvod. plášťa vo vzdialenosti 1m od obvod. plášťa vo vzdialenosti 2m od obvod. plášťa
namerané 9,5 10,2 10,6
vypočítané 11,38 12,81 13,09

Tabuľka č. 1 – Teploty na vnútornom povrchu podlahovej konštrukcie počas vybraného dňa (14.03.2007)

Na základe vypočítaných hodnôt je možné konštatovať, že takto navrhnutý konštrukčný detail je z hľadiska tepelnej techniky teplotechnický poddimenzovaný. Príčinu je možné hľadať nielen v malej hrúbke prídavnej zvislej tepelnej izolácie základovej konštrukcie, ale taktiež v polohe ľahkého obvodového plášťa v konštrukčnom detaile. Pri realizácii priemyselnej výrobnej budovy halového typu sa tieto nedostatky ešte znásobili nesprávnou realizáciou konštrukčného detailu a nedodržaním zásad s cieľom vytvárania zdravotne nezávadného prostredia pre užívateľa budovy, zabránenia vzniku kondenzácie vodných pár na povrchu a vo vnútri stavebných konštrukcií a zabezpečenia hospodárneho využívania energie na vykurovanie budovy pri dodržiavaní požadovanej tepelnej pohody. Zároveň výsledné hodnoty teplôt (viď tab. 1) na vnútornom povrchu podlahovej konštrukcie poukazujú na to, že hodnoty namerané sú ešte nižšie ako vypočítané hodnoty povrchových teplôt. Príčinu je možné hľadať práve v chybnej realizácii a nedodržaní aspoň uvedeného projekčného návrhu konštrukčného detailu styku základu, obvodového plášťa a podlahy na rastlom teréne v priemyselnej výrobnej budove halového typu.

Záver

Veľký význam pri návrhu nových priemyselných budov zohráva architektúra a stupňujúce sa požiadavky na kvalitu pracovného prostredia. Podlahové konštrukcie v priemyselných výrobných budovách tvoria dôležitý architektonický prvok, ktorý slúži k skvalitneniu povrchu vodorovných konštrukcií. Dnešné výrobné technológie ponúkajú už veľké množstva stavebných materiálov, kde správnym výberom jednotlivých materiálov a správnym návrhom skladieb podlahových konštrukcií, pri rešpektovaní normatívnych požiadaviek, môžeme dosiahnuť vysokoestetické a zdravé vnútorné pracovné prostredie priemyselných výrobných budov. Práve návrh takýchto budov sa stáva prestížnou záležitosťou mnohých projekčných kancelárií. Tento príspevok vznikol pri riešení grantového projektu VEGA 1/2562/05.

LITERATÚRA:
[1] RUSNÁK, A., SEDLÁKOVÁ, A.: Podlahové konštrukcie v priemyselných budovách, In: Materiály pro stavbu 5/2007, Jún 2007, str.42-46, ISSN 1213-0311

Tento příspěvek byl prezentován na konferenci PODLAHY 2007.