Ocelové systémy

Pro ocelové profily dveřních a fasádních systémů se používá v naprosté většině případů běžná konstrukční ocel řady S235 s mezí pevnosti 360 N/mm² a mezí kluzu 235 N/mm². Paleta druhů speciálních ocelí se v posledních letech rozrostla. Dnes tedy můžeme volit mezi třemi základními druhy materiálu:

1. běžná uhlíková ocel (S235);
2. nerezová ocel - v případě použití nerezových ocelí se používá podle expozice buď třída 1.4307 (AISI 304L) pro profily v interiéru, nebo 1.4404 (AISI 316L) pro profily v exteriéru. Modul pružnosti je E=21000 kN/cm²;
3. cortenová ocel - tyto speciální oceli se teprve začínají v oblasti oken a dveří používat. Jde o velmi ušlechtilou ocel (neopatřuje se žádnou povrchovou úpravou) s pohledovými vlastnostmi korodované oceli. Na povrchu materiálu se vytvoří přírodně oxidy železa - tedy rez, které ovšem tvoří antikorozní ochranu pro hlubší vrstvy materiálu.

Speciální materiály (nerezová a cortenová ocel) jsou architekty často vyhledávány obzvláště pro specifické objekty.

• Vlastnosti ocelových profilů
  
  Tepelná roztažnost
  Ocel je z hlediska tepelné roztažnosti optimálně kombinovatelný materiál s betonem i sklem. Všechny tyto materiály mají přibližně stejný koeficient tepelné roztažnosti, tudíž není třeba řešit někdy velmi složité detaily při spojení materiálů s výrazně rozdílným koeficientem tepelné roztažnosti. Navíc typy spojů ocel–ocel, a ocel–beton jsou dostatečně známé, a není třeba vymýšlet speciální kotevní detaily ocelových profilů.
  
  Konstrukční možnosti
  U složitých prostorových konstrukcí se uplatní maximální míra volnosti ve spojování profilů svarem. Jednak lze bez ohledu na typovost spojů vytvořit libovolný úhel rovinné nebo prostorové konstrukce, a také lze spojením svarem vytvořit tuhou samonosnou konstrukci, která již většinou nepotřebuje další podpůrnou konstrukci. Ocelové profily je možné jednoduchým způsobem dále zpevňovat. Zasunutím vhodné výztuhy (plochá ocel, uzavřený profil, I profil) se dá několikanásobně zvětšit průřezový modul i moment setrvačnosti profilu. Fasádní ocelové profily lze také libovolně kombinovat s profily nosných ocelových konstrukcí (příhradové sloupy či vazníky).
  
  Zpracovatelnost
  Zařízení pro zpracování ocelových profilů je dnes součástí každé, i malé firmy, zabývající se zámečnictvím, popř. zpracováním kovů. Jak dělení, tak spojování profilů, jsou běžné výrobní operace. Ocelové profily se běžně spojují svarovým spojem nebo mechanicky (spojovníky). K výrobě fasádních prvků z ocelových systémů není třeba žádné složité technologie.
  
  Ochrana proti korozi
  Nechráněná ocel podléhá atmosférickému koroznímu účinku. Proto je nutné všechny ocelové díly chránit. Ochrana je primární – opatření přímo na povrchu kovu, a sekundární – kvalitní povrchová úprava. Optimální primární ochranou profilů je žárové zinkování. Dnes vyráběné profily se válcují z již předem zinkovaného plechu. Standardní zinková úprava minulých let (zaválcovaný žárový zinek - označení Z275) se prováděla v množství 275 g/m² oboustranně, tj. 20 μm. Dnes se postupně přechází na novější technologii zinkové ochrany profilu. Používá se zinkoželezitá legura s označením ZF100. Jedná se o kombinaci žárové a galvanické technologie nanášení ochranného povrchu. Galvanizovaná část úpravy umožňuje energeticky efektivnější výrobní postupy. Celkové množství spotřebovaného zinku je 100 g/m² při celkové tloušťce vrstvy 7 μm, ovšem se stejným stupněm ochrany jako původní technologie s 275 g/m² a 20 μm vrstvou. Tím je také tato nová technologie výrazně šetrnější k životnímu prostředí. Profily vyráběné technologií tažením za studena nelze vyrábět ze zinkovaného plechu, proto se upravují pouze galvanickým zinkováním. Sekundární ochrana je dána kvalitní povrchovou úpravou profilu.
  
  Zdravotní nezávadnost
  Ocel je zdravotně nezávadný materiál. Použití ocelových profilů není v žádném odvětví limitováno. Nerezové oceli jsou naopak standardem pro určité aplikace, např. potravinářský průmysl, prostředí se zvýšeným obsahem chlóru (bazény, lázně, atd.).
  
  Ekologické aspekty
  Ocel je jeden z mála používaných materiálů, který je 100% bez dalších úprav recyklovatelný. Ocelové profily, které splnily svoji funkci, je možné zcela navrátit do procesu zpracování. Nezanechává tedy negativní dopady na životní prostředí.
  
  Profily s přerušeným tepelným mostem
  Profily, kde přerušení tepelného mostu je realizováno přímo jako součást profilu, se užívají především jako rámy oken, dveří, a stěn (nikoliv fasádních konstrukcí). Jako tepelný izolátor se dnes běžně používají materiály na bázi polyamidu, většinou vyztužené skelnými vlákny. Izolátor musí splňovat takovou úroveň mechanických vlastností, aby neznehodnocoval mechanickou pevnost celého profilu. Kompozitní profily se zkouší z hlediska pevnosti spojů izolátor-ocel, i z hlediska pevnosti vlastního izolátoru podle ČSN EN 14024. Nikdy nesmí být nejslabším
  místem profilu spoj izolátor-ocel.
  
  Vlastní technologie spojování je většinou technologickým tajemstvím výrobců. Jde však o studené zalisování izolátoru do ocelové části. Takto vyrobený profil je již nerozebíratelný, a pracuje se s ním jako s celoocelovým profilem.
  
  Nejnovějším trendem je použití pevnějších a pružnějších izolátorů na bázi polyuretanu zpevněného až ze 67% skelnými vlákny. Tyto izolátory umožňují konstrukci extrémně štíhlých profilů, kde prakticky vlastní profil je izolátor „obtažený“ ocelovým plechem. Mechanické vlastnosti tohoto materiálu jsou výrazně lepší než dříve používané polyamidy. Důsledkem těchto změn jsou větší konstrukční možnosti profilů pro okna a dveře, obzvláště ve smyslu velikosti otevíravých elementů. Koeficient tepelné vodivosti lambda se pohybuje na hranici 0,3 W/mK. Použití polyuretanových izolátorů a současné zvětšení hloubky profilu na 70 mm až 80 mm znamená výrazný posun v parametru U_f ocelových izolovaných profilů až na úroveň požadovanou pro pasivní domy.
  
  Obrázek č. 5 - Příklady ocelových profilů s přerušením tepelného mostu
  

Autor: Ing. Roman Šnajdr a kolektiv
SIPRAL a.s., člen TK ČKLOP

Tento článek je součástí obsahu kapitoly č. 2 Sborníku ČKLOP 2017. Více informací k publikaci zde.