Projektując konstrukcję więźby dachowej, tradycyjnej lub prefabrykowanej (wiązarowej), poza układem płaskim, należy sprawdzić poprawną, przestrzenną pracę całego dachu. W tym calu należy zaprojektować, a potem zrealizować skuteczny system stężenia wiatrowego. W przypadku konstrukcji drewnianych z reguły stosuje się system opierający się na taśmach perforowanych i innych elementach towarzyszących. W jaki sposób działa takie stężenie? Jak je poprawnie zaprojektować? Na co zwrócić uwagę w czasie montażu? Odpowiada EKSPERT.
Zdj. 1. Stężenie dachu taśmą perforowaną
Część projektantów, podobnie jak temat połączeń, traktuje po macoszemu sprawę specyfikacji stężenia więźby. Z własnego doświadczenia wiem, że zaprojektowanie stężenia to ostatnia rzecz, o której myślą konstruktorzy w pracy nad projektem więźby dachowej. Każdy z nas widział pewnie niejeden rysunek więźby dachowej, na którym stężenie to dwie linie tworzące literę X na każdej połaci i na tym specyfikacja się kończy. Zagadnienie na pewno nie jest proste, ponieważ bardzo trudno znaleźć szczegółowe i wyczerpujące wytyczne w normach czy literaturze fachowej. W tej sytuacji nie ma się czemu dziwić, że temat jest często traktowany bardzo intuicyjnie.
Polecamy:
>> Wieszaki do belek drewnianych
>> Złącza ciesielskie – rodzaje, błędy w montażu
>> Pierścienie kolczaste Bulldog i Geka – zastosowanie i montaż
1. Projekt stężenia
Pamiętajmy, że to projektant konstrukcji powinien dać nam szczegółowe wytyczne do wykonania stężenia. Każdy dach traktujmy indywidualnie. Na dobór odpowiednich elementów stężenia ma wpływ schemat statyczny więźby, nachylenie połaci, rozpiętość podpór, strefa wiatrowa, wysokość budynku, gęstość okolicznej zabudowy i wiele innych. Często to właśnie dobra specyfikacja projektanta pozwala wykonać poprawne stężenie, a brak dokładnych wytycznych skutkuje błędami. Typ schematu stężenia zależy od wielu czynników i jest dobierany przez projektanta. Dwa najpopularniejsze schematy przedstawiono na zdjęciu 2. Aby taśmy efektywnie pracowały jako stężenie ich nachylenie względem okapu powinno być zbliżone do kąta 45˚.
Zdj. 2. Przykładowe schematy stężenia więźby typu „V” i typu „X”
W przypadku dachu składającego się z prefabrykowanych wiązarów dachowych, kwestia stężenia nabiera szczególnego znaczenia. Wynika to z faktu, że typowy wiązar w obiektach halowych ma rozpiętość kilkunastu metrów, wysokość kilku metrów, a szerokość 45-60 mm. Jest to bardzo smukły element, który bardzo dobrze przenosi obciążenia pionowe i poziome w swojej płaszczyźnie, jednakże nie jest wstanie przenieść obciążeń poziomych działających prostopadle do powierzchni wiązara. To stężenie dachu ma za zadanie przenieść te obciążenia. Nośność wiązara, zakładana przez projektanta, jest osiągnięta tylko wtedy, gdy zostaną zrealizowane na budowie wszystkie elementy stężające, przewidziane na etapie projektu.
2. Taśma perforowana
Jest to podstawowy element systemu stężenia. Dostępne taśmy na polskim rynku to rolki o długościach 10-50 m i szerokościach 25, 40 i 60 mm (zdj. 3). Działanie stalowej taśmy w tym zastosowaniu jest bardzo proste. Przez to, że jest ona zawsze montowana po przekątnej, każde wychylenie się wiązarów z pozycji pionowej oznaczałoby, że stężająca je taśma wydłużyła się. Dzięki zastosowaniu taśmy o odpowiedniej wytrzymałości, jej poprawnemu przymocowaniu do elementów więźby i dobremu naciągowi, tworzymy stężenie, które gwarantuje niezmienność geometrii dachu.
Zdj. 3. Stalowa taśma perforowana dostarczana w rolce
Oczywiście doboru odpowiedniej szerokości taśmy, a co za tym idzie nośności, dokonuje projektant. Grubość typowej taśmy perforowanej to 2,0 mm. Jednakże warto zwrócić uwagę na, od niedawna dostępne, taśmy o grubości 0,9 mm. Mimo niewielkiej grubości jest to pełnowartościowa taśma. Wykonana jest ze stali o dużo większej wytrzymałości (S550GD) i dzięki temu nośność taśmy o grubości 0,9 mm jest równa nośności taśmy o grubości 2,0 mm ze stali S250GD. Stal z której wykonana jest taśma BAN09 o grubości 0,9 mm cechuje się bardzo dużą sprężystością i dzięki temu po rozwinięciu krzywizna odcinka jest minimalna (zdj.4).
Zdj. 4. Taśma BAN09 o grubości 0,9 mm po rozwinięciu jest niemal prosta
Zaletą takiej taśmy jest oczywiście mniejsza cena, ale co także ważne przeszło dwa razy mniejsza waga. Co dopiero nabiera znaczenia jeżeli uświadomimy sobie, że przykładowa rolka taśmy 2,0 mm x 60 mm x 50 m waży 46,2 kg. Z pewnością każdy kilogram odjęty od wagi taśmy ułatwi nam poruszanie się po dachu. Dodatkową cechą nowej taśmy są wzmocnienia w formie przetłoczeń w miejscach otworów. Zwiększają one nośność taśmy w kontakcie z trzpieniem gwoździa i zapobiegają owalizacji otworów pod obciążeniem (zdj. 5). Jest to opatentowane rozwiązanie firmy Simpson Strong-Tie.
Zdj. 5. Opatentowane rozwiązanie wzmocnienia taśmy BAN09 zapobiegające owalizacji otworów
Taśmę o grubości 0,9 mm można przecinać ręcznymi nożycami do blachy. Jest to niezaprzeczalna korzyść, która przyśpiesza montaż i eliminuje konieczność stosowania elektronarzędzi czy gilotyn w czasie cięcia na wymagane odcinki.
3. Poprawne napięcie
Stosowanie taśmy perforowanej jest bardzo skutecznym sposobem stężania więźby. Jednak taśma stalowa spełnia swoją rolę i pracuje poprawnie jedynie pod warunkiem odpowiedniego naciągu. Brak odpowiedniego naciągu jest najpopularniejszym błędem montażowym. Jest to niestety błąd, który sprawia, że stężenie połaciowe praktycznie nie istnieje. W konsekwencji wiązary są podatne na wychylenie z pionu, a cały dach na utratę oryginalnej geometrii.
W celu zapewnienia taśmie odpowiedniego naciągu, stosuje się specjalne złączki napinające BPST (zdj. 6).
Zdj. 6. BPST – Złączka napinająca taśmę stężającą
Jest to najnowsze rozwiązanie tego typu w systemie stężenia dachowego i trzecia już generacja złączki napinającej. Złączkę łączy się z dwoma odcinkami taśmy, które chcemy naciągnąć. Działa dzięki śrubie rzymskiej, która napina taśmę, kiedy nią kręcimy. W najnowszym rozwiązaniu tego typu nie ma konieczności stosowania dodatkowych łączników do połączenia złączki z taśmą. Poprzednie wersje wymagały przykręcania złączki z taśmą śrubami M5. Było to rozwiązanie dość niewygodne, a ryzyko zgubienia niewielkich śrub mogło prowadzić do niepoprawnego montażu. Złączka napinająca BPST całkowicie eliminuje dodatkowe łączniki i znacznie upraszcza i przyśpiesza połączenie. Procedura montażu przedstawiona jest na zdjęciu 7.
Zdj. 7. Etapy montażu złączki BPST z taśmą stężającą
Taśmę nakłada się na wystające zęby, następnie zamyka się złączkę i blokuje przez zagięcie skrajnych, najdłuższych zębów. Ten produkt może być stosowany z wszystkimi dostępnymi w systemie szerokościami taśmy stężającej. Poprawnie zamontowaną złączkę na odcinku taśmy przedstawia zdjęcie 8.
Zdj. 8. Poprawnie zamontowany napinacz BPST na odcinku taśmy BAN09
Sprawdź:
>> Ściany szkieletowe – zasady konstruowania
>> Ciągła Ścieżka Obciążenia i jej znaczenie dla konstrukcji budynków szkieletowych
>> Wymiarowanie połączenia krokiew-murłata w przypadku dachów rozporowych
4. Blachy węzłowe
Bardzo istotnym elementem poprawnie wykonanego stężenia wiatrowego są blachy węzłowe. Złącza te mają za zadanie połączenie taśmy perforowanej z konstrukcją nośną i tym samym sprowadzenie całej siły pojawiającą się w stężeniu na podporę. Ta sprawa jest bardzo często ignorowana. Zdarza się, że zamiast zastosować przeznaczone do tego blachy węzłowe, wykonawca zwyczajnie zagina młotkiem taśmę na krokwi lub wiązarze i w tym miejscu wbija kilka gwoździ. Aby uświadomić sobie, jak dużym błędem jest takie rozwiązanie, wystarczy odpowiedzieć sobie na pytanie: „Czy takie połączenie przeniesie siłę z taśmy, której nośność może przekraczać 35kN (3,5 tony!)?” Pamiętajmy, że system stężenia jest tak silny jak jego najsłabszy element. Nie osłabiajmy całego stężenia, a co za tym idzie całej więźby, przez przypadkowe połączenia. Nawet, jeśli wykonamy bezbłędnie całe stężenie i użyjemy najlepszych materiałów, ale nie wykonamy poprawnych połączeń, cały nasz wysiłek pójdzie na marne. Zwróćmy uwagę ile otworów na gwoździe/wkręty mieści się w blachach węzłowych – to one gwarantują bezpieczne przeniesienie obciążenia na dalszą część budynku. Połączenie pomiędzy taśmą stężającą, a blachą węzłową wykonuje się przy użyciu adapterów (zdj. 9).
Zdj. 9. Blachy węzłowe – pojedyncza (BNF) i podwójna (BNK) połączone z taśma adapterami (BNKK)
5. Węzeł podporowy
Ostatnim elementem istotnym dla efektywnej pracy stężenia jest poprawnie wykonany węzeł podporowy. Jak wspomniałem wcześniej, siły przekazywane z taśm stężających na konstrukcję więźby mogą być bardzo duże. Szczególne dla wiązarów dachowych duże siły skupione działające z płaszczyzny wiązara są bardzo niebezpieczne. Mogą powodować wychylenia, miejscowe awarie lub nawet wyrwanie płytek kolczastych z węzłów wiązarów. Aby temu przeciwdziałać należy w miejscu połączenia taśmy stężającej z wiązarami stworzyć odpowiedni węzeł podporowy. Typowy węzeł podporowy przedstawiony jest na zdjęciu 10.
Zdj. 10. Węzeł podporowy sprowadzający siłę ze stężenia na wieniec.
Jest to bardzo proste rozwiązanie, warto jednak zrozumieć jakie jest jego zadanie. Siła z taśmy przekazywana jest na blachę węzłową i dalej na skrajny wiązar dachu. Belka między ostatnim i przedostatnim wiązarem blokuje przesunięcie skrajnego wiązara. Ten element jest nazywany kozłem wiatrowym. Aby siłę z tej belki sprowadzić na murłatę, należy ją połączyć płytkami perforowanymi (zewnętrzna krawędź belki i murłaty są zlicowane) i/lub kątownikami od wnętrza. Siła z murłaty następnie jest przekazywana na wieniec dzięki połączeniu tych elementów zabetonowanymi szpilkami.
Stężenie więźby dachowej, a wiązarów w szczególności, powinno być szczegółowo wyspecyfikowane przez projektanta konstrukcji w oparciu o schematy statyczne i pojawiające się obciążenia. Na wykonawcy ciąży nie mniejsza odpowiedzialność, bo błędy wykonawcze mogą skutkować poważnymi konsekwencjami dla całej konstrukcji. Ważne, aby pamiętać o 5 podstawowych kwestiach: projekt, taśma, naciąg, blachy węzłowe i węzły podporowe.
W razie pytań dotyczących projektowania lub montażu systemu stężenia wiatrowego wiązarów lub więźb tradycyjnych, zachęcamy do kontaktu z inżynierami z działu wsparcia technicznego Simpson Strong-Tie. Z chęcią podzielimy się z Państwem wiedzą i doświadczeniami naszymi i naszej firmy. Tel: 22 865 22 00 e-mail: poland@strongtie.com
mgr inż. Tomasz Szczesiak
Kierownik Techniczny Oddziału
Simpson Strong-Tie
