Elewacje wentylowane z wykorzystaniem elementów okładzinowych

Do Zakładu Konstrukcji i Elementów Budowlanych Instytutu Techniki Budowlanej coraz częściej zwracają się uczestnicy procesu budowlanego w celu zaopiniowania projektu lub odbioru elewacji wentylowanej.

Podczas oceny projektu lub odbioru elewacji wentylowanej należy przeanalizować część obliczeniową projektu oraz dokumentację techniczną wyrobu (elewacji).

Fot. 1. Elewacje wentylowane. (Archiwum firmy Euronit)

W części obliczeniowej projektanci najczęściej popełniają błędy powiązane z lekceważeniem lub nieznajomością zagadnień obciążeń klimatycznych:

– wykonują obliczenia wg wycofanej ze zbiorów PKN normy PN-B-02011:1977 [1] (czasem do wzorów tej normy wstawiają współczynniki z obowiązującej normy PN-EN 1991-1-4:2008 [2]);

– nie uwzględniają warunków zabudowy w pobliżu inwestycji.

Drugim istotnym problemem jest projektowanie obudowy elewacji na nieodpowiednich wysokościach, co naraża życie i zdrowie użytkowników lub przechodniów na niebezpieczeństwo.

Największe kłopoty przy ocenie projektów elewacji wentylowanych związane są z dokumentacją techniczną wyrobu. Bywa, że po analizie tej dokumentacji na zleceniodawcę czeka nieprzyjemna niespodzianka – elewacja nie posiada dokumentów dopuszczenia do stosowania w budownictwie, mimo że poszczególne elementy składowe (obudowa, termoizolacja lub ruszt) mają dokumenty dopuszczenia (deklaracje zgodności z normami, aprobaty techniczne).

Rys. 1. Typy elewacji wg ETAG 034 (literami oznaczone są poszczególne rodziny elewacji)

Elewację wentylowaną należy rozpatrywać całościowo. Nawet jeżeli poszczególne elementy elewacji posiadają dopuszczenia do stosowania w budownictwie, nie oznacza to, że wyrób (elewacja) będzie spełniać wymagania bezpieczeństwa i trwałości.Przyczyną jest niekompatybilność poszczególnych elementów (na przykład różne współczynniki rozszerzalności termicznej elementów okładzinowych i rusztu, korozja materiałów przy wzajemnym kontakcie). Elewacja wentylowana w celu dopuszczenia do stosowania w budownictwie powinna posiadać aprobatę techniczną. Aprobaty techniczne dla tego typu wyrobów wydawane są na podstawie ETAG 034 [3].

Rys. 2. Schemat komory ciśnieniowej do badań odporności elewacji wentylowanej na działanie wiatru: 1 – szczelne ścianki komory; 2 – badany model; 3 – dystans pomiędzy płytą elewacyjną a płytą pilśniową; 5 – płyta pilśniowa; 6 – drzwi do komory; 7 – pompa

Klasyfikacja oraz wymagania ogólne wg ETAG 034

Według ETAG 034 elewacją wentylowaną nazywamy zestaw elementów do obudowy ścian zewnętrznych składających się z:

– zewnętrznej obudowy (na przykład w postaci płyt cementowych, kamiennych, ceramicznych, drewnianych, drewnopochodnych, tworzyw sztucznych, metali, laminatów) mocowanej do rusztu;

– rusztu (wykonanego z metali lub drewna) przymocowanego do ścian zewnętrznych budynku;

– elementów mocujących obudowę do rusztu oraz rusztu do ścian;

– materiałów izolacyjnych (na przykład wełny mineralnej, folii paroprzepuszczalnej).

Do elewacji wentylowanych nie zaliczamy elewacji wykonanych za pomocą podwójnych samonośnych płyt izolacyjnych (wg PN-EN 14509 [4]) oraz samonośnych płyt warstwowych objętych ETAG 016 [5].

Zależnie od konstrukcji, sposobów montażu ETAG 034 rozróżnia osiem typów (rodzin) elewacji (rys. 1).

Pomiędzy warstwami izolacyjnymi a elementami okładzinowymi zawsze powinna być pozostawiona warstwa powietrza. Konstrukcja elewacji wentylowanej wg ETAG 034 powinna spełniać następujące wymagania:

– odległość pomiędzy elementami obudowy i warstwą izolacyjną lub podłożem (przestrzeń wentylowana) powinna wynosić co najmniej 20 mm. Przestrzeń ta może być zmniejszona lokalnie o 5–10 mm;

– powierzchnia przekroju szczeliny wentylacyjnej u dolnej części budynku oraz przy krawędzi dachu powinna wynosić nie mniej niż 50 cm² na metr długości.

W przypadku nieszczelnych okładzin elewacyjnych warstwę docieplającą należy wykonać z wełny mineralnej (WS lub WL(P) wg PN-EN 13162 [6]) oraz w niektórych częściach ze styropianów typu EPS, XPS, pianki PUR lub fenolowej.

Wymagane są określone właściwości elewacji wentylowanej w zakresie:

– odporności ogniowej;

– wpływu na środowisko, zdrowie, higienę;

– bezpieczeństwa użytkowania;

– trwałości oraz parametrów użytkowych.

Fot. 2. Badania odporności okładziny elewacji wentylowanej na uderzenie ciałem miękkim

Zakres sprawdzenia. Metody badawcze wg ETAG 034

Zakres metod badawczych podczas oceny właściwości technicznych elewacji wentylowanych zależy od elementów składowych elewacji. Dla elewacji składających się z elementów ze znanymi właściwościami fizykomechanicznymi zakres badań może być ograniczony do niezbędnego minimum, natomiast w przypadku materiałów niekonwencjonalnych – rozszerzony.

Podczas oceny zestawu elewacyjnego w zakresie wpływu na środowisko, zdrowie, higienę należy ocenić:

1. Wodoszczelność elewacji. Elewacje z otwartymi stykami pomiędzy elementami okładzinowymi uważane są za nieszczelne. W przypadku szczelnych styków badanie szczelności elewacji należy przeprowadzić wg PN-EN 12155 [7] (maksymalne ciśnienie 600 Pa).

2. Odprowadzenie wody. Elewacja powinna być zaprojektowana w taki sposób, aby woda, która powstaje na powierzchni okładzin wskutek działania deszczu, kondensatu, nie akumulowała się w środku zestawu i mogła być odprowadzona na zewnątrz.

3. Zawartość substancji niebezpiecznych. W przypadku elementów drewnianych i drewnopochodnych należy określić zawartość, rodzaj, ilość środków biobójczych, zmniejszających palność, a także zawartość formaldehydów.

4. Zawartość mineralnych i ceramicznych włókien w elementach okładzinowych.

5. Zawartość kadmu w farbach i lakierach.

W zakresie bezpieczeństwa użytkowania szczególną uwagę należy zwrócić na odporność elewacji na uderzenia, działanie wiatru (parcie i ssanie), zmiany temperatury, wilgotności, rozszerzalności termicznej. Elewacja powinna być zaprojektowana w taki sposób, żeby w przypadku jej uszkodzenia (wskutek działania powyższych czynników) nie narażała użytkowników, przechodniów na zranienie poprzez niebezpieczne (ostre) krawędzie lub spadające części.

Badanie odporności na działanie wiatru polega na sprawdzeniu odporności wybranego fragmentu elewacji na działanie podciśnienia i nadciśnienia. Wymiary badanego fragmentu są uzależnione od typu elewacji. W przypadku elewacji typu a, b, f, g (rys. 1) minimalna powierzchnia elewacji powinna wynosić co najmniej 1,5 m², w przypadku typów d i h należy zbadać model składający się z trzech pionowych i trzech poziomych rzędów okładzin, w przypadku zaś typów c i e – fragment elewacji składający się z czterech elementów. Badanie należy przeprowadzić w komorze ciś­nieniowej (wg schematu podanego na rys. 2) wywierającej obciążenie (od 0 do 2400 Pa) równomiernie rozłożone na powierzchni badanej elewacji. Badanie przeprowadza się aż do momentu stwierdzenia znaczącej nieodwracalnej deformacji. W trakcie badania trzeba obserwować występujące odkształcenia okładzin, rusztu itp. Wyniki badań powinny być wykorzystane przez projektantów podczas projektowania elewacji wentylowanej. Ważne jest, aby wentylacja była odporna na większe obciążenie wiatrowe, niż to wynika z obliczeń. Schemat komory ciśnieniowej do prowadzenia badań ilustruje rys. 2.

Tab.Możliwe strefy zastosowania okładzin do elewacji wentylowanych w zależności od odporności na uderzenie

Elementy okładzinowe powinny mieć określone podstawowe parametry mechaniczne:wytrzymałość na zginanie oraz moduł sprężystości. Zależnie od typu elewacji należy również określić wytrzymałość okładzin na wyrwanie elementów mocujących, działanie sił ścinających, obciążeń długotrwałych itp.

Wymagana jest właściwa odporność elewacji na działanie siły poziomej (np. na oparcie drabiny). Odpowiednie badanie polega na obciążeniu elewacji w ciągu minuty siłą poziomą 500 N. Siłę przekazuje się na powierzchnię elewacji poprzez dwie przekładki o wymiarach 25 x 25 x 5 mm oddalone jedna od drugiej o 400 mm. Po zdjęciu obciążeń elewacja nie powinna wykazywać uszkodzeń, odkształceń.

Elewacja wentylowana powinna być odporna na uderzenie ciałem twardym (1–10 J). Zależnie od stopnia odporności na uderzenie przejmuje się zakres zastosowania elewacji. Badanie wykonuje się wg ISO 7892 za pomocą stalowych kulek o masie 0,5 i 1,0 kg spadających z wysokości 1,02 m (w przypadku kulki 1 kg) oraz 0,2–0,61 m (w przypadku kulki o masie 0,5 kg).

Na możliwość zastosowania poszczególnych rodzajów elementów okładzinowych na elewacji ma wpływ również odporność elementu okładzinowego na uderzenie ciałem miękkim (energia uderzenia w zakresie 10–400 J). Badanie wykonuje się wg ISO 7892 [8], wykorzystywane są w nim worki o wadze 3 i 50 kg. Wysokość spadku worka: 0,34–2,04 m (w przypadku 3-kilogramowego worka) oraz 0,61–0,82 m (w przypadku 50-kilogramowego worka). Widok ogólny badania przedstawia fotografia.

Możliwość zastosowania okładzin różnego typu w poszczególnych częściach budynku zależnie od odporności na uderzenie określa tabela.

Do elewacji wentylowanych stawiane są wymagania w zakresie odporności na zmiany hydrotermiczne:

– odporność na cykle nagrzewanie – deszcz (badanie symuluje odporność elewacji na szok termiczny możliwy podczas szybkiej zmiany temperatur, na przykład podczas letniej ulewy). Elewacja powinna bez uszkodzeń wytrzymać 80 cykli nagrzewania (temperatura powietrza 70^oC, wilgotność 10–30%, czas trwania 2 h) – zraszania (temperatura wody 15^oC, intensywność natrysku 1 l/m²);

– odporność na zmienne cykle temperatury; elewacja powinna bez uszkodzeń wytrzymać pięć cykli zmiany temperatury.

Elementy okładzinowe powinny być odporne na działanie mrozu. Liczbę cykli zamrażania–rozmrażania ustala się zależnie od strefy klimatycznej posadowienia budynku. Mrozoodporność elementów okładzinowych może być określona za pomocą trzech opcji: opcja 0 (0 cykli mrozoodporności); opcja 1 (25 cykli mrozoodporności), opcja 2 (50 cykli mrozoodporności).

Dla poszczególnych elementów elewacji niedopuszczalne są jakiekolwiek przejawy korozji pogorszające prawidłowe funkcjonowanie zestawu. Stalowe lub aluminiowe elementy rusztu powinny być zidentyfikowane oraz mieć określony zakres stosowania (atmosfera z dużą ilością zanieczyszczeń chemicznych, atmosfera morska, atmosferze przemysłowa itp.).
 

Fot. 3. Elewacje wentylowane (archiwum firmy Euronit)

Odbiór elewacji wentylowanych

Warunki techniczne odbioru elewacji wentylowanych niestety nie zostały określone wprost w żadnej z wersji Warunków technicznych wykonania i odbioru robót budowlano-montażowych. Ze względu na podobną strukturę prac przy odbiorze elewacji wentylowanych zasadne jest zastosowanie wymogów analogicznych do odbioru robót kamieniarskich (PN-B-06190:1972).

Przed rozpoczęciem montażu elementów okładzinowych należy sprawdzić zgodność z projektem wykonanych warstw izolacyjnych: termoizolacji (grubość, sposób montażu do podłoża, czy w poszczególnych strefach elewacji zostały zastosowane odpowiednie materiały), wiatroizolacji (ciągłość welonu, zgodność dokumentacji z założeniami projektowymi). Należy również odebrać ruszt oraz elementy mocowania rusztu.

Elewacja powinna być wykonana zgodnie z projektem określającym  wymiary rusztu oraz  kształt i wymiary specjalnych elementów mocujących (kotwiących), ich liczbę i sposób zamocowania, dostosowany do rodzaju okładziny. Określenie liczby, kształtu i wymiarów elementów mocujących powinno nastąpić na podstawie szczegółowych obliczeń statycznych, uwzględniających działanie sił zewnętrznych i wewnętrznych na okładzinę i konstrukcję rusztu.

Podczas odbioru elewacji szczególną uwagę należy zwrócić na sposób wykonania powierzchni przylegających do otworów drzwiowych i okiennych oraz porównać stan istniejący z założeniami projektowymi. W celu zapewnienia długotrwałej eksploatacji elewacji i  niedopuszczenia degradacji termoizolacji trzeba przyjrzeć się styku podokiennika i konstrukcji elewacji. Podokienniki zewnętrzne powinny po osadzeniu zapewnić prawidłowy spływ wody opadowej. Spoina pozioma między podokiennikiem i krawędzią elementu okładziny pionowej, znajdującej się pod otworem okiennym, oraz styki podokiennikowe z elementami konstrukcji okna powinny być wypełnione wodoszczelnym elastycznym kitem.

Odbierając elewacje, należy sprawdzić jakość wykonawstwa w pobliżu dylatacji budynku oraz zgodność z projektem wykonania dylatacji kompensacyjnych (jeżeli są przewidziane) pozwalających przemieszczać się elementom okładzinowym. W przypadku okładzin kamiennych odstęp pomiędzy dylatacjami nie powinien przekraczać 20 m. Rozwiązania poszczególnych dylatacji powinny być przewidziane w dokumentacji technicznej.

W celu spełnienia założonych wymagań termoizolacyjnych należy sprawdzić (zdejmując okładzinę), czy zachowano odpowiedni odstęp pomiędzy okładziną a termoizolacją. Ilość zdejmowanych okładzin warto ustalić pomiędzy stronami procesu budowlanego w załączniku do umowy.

Odbierając powierzchnie elewacji, należy sprawdzić stan okładzin – zastosowanie uszkodzonych okładzin jest niedopuszczalne. Warto także sprawdzić kolory i odcienie kolorów  wbudowanych elementów okładzinowych oraz porównać z założeniami projektowymi. Stan techniczny poszczególnych okładzin należy oceniać na podstawie wymagań przedmiotowych norm. Sprawdzenie grubości spoin i prawidłowości ich przebiegu sprawdza się za pomocą oględzin zewnętrznych, a w przypadkach budzących wątpliwości przez pomiar z dokładnością do 1 mm. Sprawdzenie prostoliniowości i prawidłowości układu spoin w okładzinach z elementów regularnych należy przeprowadzać przez naciągnięcie cienkiego sznura lub drutu wzdłuż dwóch dowolnie wybranych spoin na całą ich długość i zmierzenie odchyłek z dokładnością do 1 mm. Kierunek prostopadły należy sprawdzić przez przyłożenie do tego sznura lub drutu kątownika murarskiego i pomiar odchyleń z dokładnością do 1 mm. Odchyłki linii spoin od linii prostych nie powinny przekraczać 1 mm na długości 1 m (nie dotyczy to elementów o nieregularnym kształcie).

Lico okładzin powinno tworzyć powierzchnię ukształtowaną zgodnie z wymaganiami dokumentacji technicznej. Odchylenia od projektowanej powierzchni nie powinny przekraczać połowy sumy odchyłek dla poszczególnych elementów okładziny o określonej fakturze wg wymagań norm przedmiotowych na te elementy. Sprawdzenie prawidłowości powierzchni okładziny należy przeprowadzać za pomocą przykładania w dwóch prostopadłych do siebie kierunkach łaty kontrolnej o długości 2 m w dowolnych miejscach powierzchni i pomiaru szczelinomierzem z dokładnością do 2,0 mm prześwitu między tą łatą a powierzchnią okładziny. W przypadku gdy zgodnie z wymaganiami dokumentacji okładzina nie tworzy płaszczyzny, do sprawdzenia należy zamiast łaty kontrolnej użyć odpowiednich szablonów.

dr inż. Ołeksij Kopyłow

Instytut Techniki Budowlanej

Literatura

1. PN-B-02011:1977 Obciążenia w obliczeniach statycznych – Obciążenie wiatrem.

2. PN-EN 1991-1-4:2008 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje – Część 1–4: Oddziaływania ogólne – Oddziaływania wiatru.

3. ETAG 034 Guideline for european technical approval of kits for external wall claddings Part I: Ventilated cladding and associated fixing, Brussel 2010.

4. PN-EN 14509:2010 Samonośne izolacyjno-kostrukcyjne płyty warstwowe z dwustronną okładziną metalową – Wyroby fabryczne – Specyfikacje.

5. ETAG 016 Kompozytowe płyty warstwowe – Część 1: Informacje ogólne, Bruksela 2005.

6. PN-EN 13162:2009 Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie – Wyroby z wełny mineralnej (MW) produkowane fabrycznie – Specyfikacja.

7. PN-EN 12155:2004 Ściany osłonowe – Wodoszczelność – Badania laboratoryjne pod ciśnieniem statycznym.

8. ISO 7892:1988 Vertical building elements – Impact resistance tests – Impact bodies and general test procedures.

9. PN-B-06190:1972 Roboty kamieniarskie – Okładzina kamienna – Wymagania w zakresie wykonywania i badania przy odbiorze.