Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Analiza analityczno-numeryczna zewnętrznej przegrody wykonanej w technologii lekkiego szkieletu stalowego

Analytical and numerical analysis of building envelope constructed in light steel frame technology
Numeryczne obliczenia dostarczają zarówno informacji na temat wartości interesujących nas parametrów, jak też graficznie przedstawiają rozkład tych parametrów w analizowanej przegrodzie.
Numeryczne obliczenia dostarczają zarówno informacji na temat wartości interesujących nas parametrów, jak też graficznie przedstawiają rozkład tych parametrów w analizowanej przegrodzie.
Archiwa autorów

Inwestorzy coraz częściej szukają optymalnych rozwiązań technologicznych. Jednym z takich rozwiązań jest budownictwo w technologii lekkiej konstrukcji stalowej. Dzięki lekkości konstrukcji, szybkiej realizacji, wykorzystaniu materiałów recyklingowych oraz spełnieniu wymagań fizyki budowli domy w lekkiej konstrukcji stalowej mogą śmiało konkurować z wzniesionymi w innych technologiach.

Rozkład temperatur w przegrodach zewnętrznych, których warstwy są jednorodne w poszczególnych przekrojach poprzecznych ściany, nie sprawia problemów obliczeniowych. Przykładem mogą tu być ściany murowane jedno- lub wielowarstwowe. Zastosowanie konstrukcji szkieletowej do budowy ściany wprowadza zaburzenia w rozkładzie temperatur i wymaga wnikliwej analizy. Do określenia strumienia gęstości ciepła i rozkładu temperatur w takiej przegrodzie zasadne jest zastosowanie programów numerycznych bazujących na metodzie elementów skończonych (MES-e).

W niniejszym artykule przedstawiono przykładową analizę numeryczną dla przegrody zewnętrznej wykonanej w technologii lekkiego szkieletu stalowego. W celu weryfikacji analizy numerycznej dokonano obliczeń analitycznych.

Cel i zakres pracy

Celem opracowania jest określenie charakterystyki ochrony cieplnej przegrody za pomocą współczynnika przenikania ciepła oraz określenie rozkładu temperatury w zewnętrznej przegrodzie pionowej wykonanej w technologii lekkiego szkieletu stalowego.

W analizie przyjęto rozwiązanie szkieletu przegrody usytuowanej w pomieszczeniu przeznaczonym na stały pobyt ludzi, gdzie temperatura obliczeniowa według Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1], wynosi +20°C.

Poznaj: Wpływ tynków na trwałość przegród budowlanych >>>

Obliczenia analityczne przeprowadzono na podstawie wytycznych zawartych w normie PN-EN ISO 6946:2008 [2]. Analizę numeryczną wykonano przy użyciu program opartego na metodzie elementów skończonych [3, 4].

Kształtowniki zimnogięte w budownictwie

W budownictwie wyroby zimnogięte znajdują zastosowanie jako elementy konstrukcyjne oraz okładziny dla dachów i ścian. Cechą charakterystyczną kształtowników zimnogiętych (tzw. profili cienkościennych) jest nieporównywalnie mały wymiar grubości profilu w stosunku do pozostałych wymiarów jego przekroju poprzecznego [5].

O czym przeczytasz w artykule?Abstrakt

Cel i zakres pracy

Kształtowniki zimnogięte w budownictwie

Wymagania cieplno-wilgotnościowe

Charakterystyka przegród przyjętych do analizy termicznej

Analityczne obliczenie współczynnika przenikania ciepła

Obliczenia numeryczne i wyniki analizy numerycznej

W artykule przedstawiono analityczną i numeryczną analizę przegrody budowlanej w technologii lekkiego szkieletu stalowego. Współczynnik przenikania ciepła obliczono metodą analityczną. Rozkład temperatury w ścianie zewnętrznej przedstawiono metodami numerycznymi. Dokonano również porównania obliczeń numerycznych z obliczeniami analitycznymi.

Analytical and numerical analysis of building envelope constructed in light steel frame technology

The article presents an analytical and numerical analysis of a building partition produced in light steel frame technology. The heat transfer coefficient was determined with an analytical method. Distribution of temperatures in the external wall was determined with numerical methods. The numerical calculations were also compared with the analytical calculations.

Profile zimnogięte produkowane są głównie z ocynkowanej blachy stalowej, walcowanej na zimno lub gorąco. W normie PN-EN 1993-1-3:2008 [6] podane są gatunki stali i ich wartości nominalne. Granica plastyczności stali przeznaczonej na profile cienkościenne według tej normy w zależności od gatunku stali mieści się w granicach fyb = 235-460 N/mm2 [6].

Wymagania cieplno-wilgotnościowe

W przegrodach zewnętrznych lekkiej konstrukcji stalowej warstwa izolacyjna ułożona jest między słupami nośnymi. W związku z tym przestrzeń ta musi być całkowicie wypełniona materiałem izolacyjnym w celu uniknięcia mostków termicznych. Złagodzenie efektu mostka termicznego występującego na słupkach stalowych można ograniczyć za pomocą dodatkowej warstwy izolacji.

Na RYS. 1-6 przedstawiono stosowane rozwiązania konstrukcyjne przegród pionowych z podanymi wartościami współczynników przenikania ciepła zarówno w miejscu występowania mostka termicznego, jak i poza nim.

RYS. 1–6. Przykładowe rozwiązania przegród pionowych z podanymi wartościami przenikania ciepła w miejscu występowania mostka termicznego (1) i bez mostka termicznego (2–6); rys. archiwa autorów (M. Major, M. Kosiń)
RYS. 1-6. Przykładowe rozwiązania przegród pionowych z podanymi wartościami przenikania ciepła w miejscu występowania mostka termicznego (1) i bez mostka termicznego (2-6); rys. archiwa autorów

Niezależnie od tego, czy zewnętrzna przegroda w lekkiej konstrukcji stalowej jest jedno- czy wielowarstwowa, powinna spełniać wymagania odnośnie współczynnika przenikania ciepła U zgodnie z nowymi przepisami zawartymi w warunkach według Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1].

Jak ilustruje RYS. 1, ściany wykonane w technologii szkieletowej dają nam możliwość uzyskania bardzo wysokich parametrów cieplnych, przy zachowaniu stosunkowo małej grubości przegrody. Jednak, aby spełnić stawiane wymagania odnośnie współczynnika przenikania ciepła, który obecnie powinien być równy bądź niższy od 0,23 W/(m2∙K), powinniśmy wybrać ściany budowane w systemie dwuwarstwowym. Tylko odrębna warstwa ocieplenia zapewnia odpowiednią wartość współczynnika przenikania ciepła przy względnie niedużej grubości (RYS. 2-6).

Istotne znaczenie z punkt widzenia przenikania ciepła ma także rozstaw między kształtownikami stalowymi oraz grubość samego kształtownika. Należy więc dążyć do maksymalnych odległości między słupkami i stosunkowo cienkich ścianek kształtowników.

Ważnym aspektem jest również ochrona przeciwwilgociowa. Przegroda w niedostateczny sposób zabezpieczona przed wilgocią zmniejsza swą izolacyjność cieplną. Narażona jest też na ryzyko wystąpienia korozji elementów stalowych [7].

Wartości maksymalne współczynnika przenikania ciepła przegród zewnętrznych na 2017 r. to Ucmax = 0,23 W/(m2∙K), a na 2021 r. to Ucmax = 0,20 W/(m2∙K) [1].

W technologii lekkiego szkieletu stalowego przy zachowaniu właściwego podejścia na etapie projektowania i budowy są one osiągane na dzień obecny.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 6/2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Innowacyjny system kompozytowych wzmocnień konstrukcji »


W przypadku gdy temperatura przekroczy temperaturę zeszklenia, wówczas żywica nie jest... ZOBACZ »


Szukasz materiałów budowlanych dobrej jakości?

Dobierz najlepszy materiał izolacyjny »

Obok wiedzy na temat produktów, równie istotna jest znajomość technologii, którą... czytaj dalej » Niski poziom ochrony cieplnej generuje wysokie koszty utrzymania budynku, stanowiące duże obciążenie budżetu... czytaj dalej »


Opłacalność paneli fotowoltaicznych - najnowsze informacje i porady »

Uszczelnianie obiektów inżynieryjnych - jak to robią specjaliści?

W przyszłym roku nastąpią znaczne podwyżki cen energii elektrycznej, dlatego też warto zastanowić się nad montażem paneli fotowoltaicznych.
czytaj dalej »

Jak prawidłowo chronić ściany fundamentwe i zapewnić gwarancję żywotności obiektu? czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Uszczelnianie trudnych powierzchni! Zobacz, jak to zrobić skutecznie »


Doszczelniając przegrodę od strony wewnętrznej budynku ograniczamy przenikanie pary wodnej do warstwy izolacyjnej, natomiast... ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Jak wykonać trwałe posadzki?

Jakich technologii oraz materiałów użyć do wykonania podłóg przemysłowych, naprawy betonów lub przeprowadzenia renowacji posadzek?  czytaj dalej »


Dlaczego hydroizolacja budynków jest tak ważna?

Sprawdzony sposób na przyspieszenie ocieplenia »

W budynkach nowo wznoszonych barierę dla wody gruntowej stanowi hydroizolacja zewnętrzna ścian piwnic i izolacja pod płytą fundamentową... czytaj dalej » Jakiego produktu użyć, by aplikacja była łatwa, efektywność większa, a tempo pracy ekspresowe? czytaj dalej »

Czego użyć do izolacji podłóg, dachów i fasad?


Istotną różnicą pomiędzy styropianami białymi i grafitowymi jest ich odporność na ZOBACZ »


Zgarnij bony o wartości 100zł. Zobacz jak »

Jak dobrać posadzkę do obiektu?

3 kroki do Super CashBack
czytaj dalej »

Wybierz posadzkę, która będzie funkcjonalna i łatwa w czyszczeniu... czytaj dalej »

Najlepszy system stropowy?


Betonowe stropy można produkować na różne sposoby – z betonu przygotowanego na placu budowy lub w fabryce, gdzie panują kutemu optymalne warunki. ZOBACZ »


dr hab. inż., prof. nadzw. Maciej  Major
dr hab. inż., prof. nadzw. Maciej  Major
Maciej Major ukończył studia na kierunku Budownictwo na Politechnice Częstochowskiej. Pracuje w Katedrze Konstrukcji Metalowych i Materiałów Budowlanych na Wydziale Budownictwa Politechniki Częstochow... więcej »
mgr inż. Mariusz  Kosiń
mgr inż. Mariusz  Kosiń
Mariusz Kosiń ukończył studia na kierunku Budownictwo Politechniki Częstochowskiej. Pracuje w Katedrze Organizacji i Technologii Budownictwa Wydziału Budownictwa Politechniki Częstochowskiej jak... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Alpha Dam Alpha Dam
O FIRMIE Alpha Dam Sp. z o.o. produkuje od ponad 10 lat profesjonalne materiały wodochronne i przeciwwilgociowe dla budownictwa.  Do 2008...
9/2019

Aktualny numer:

Izolacje 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne rozwiązania elewacyjne
  • - Jakość wykonania izolacji z szarego styropianu
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.