Elewacje wentylowane ze stali - Inżynier Budownictwa

Zakres oceny technicznej elewacji wentylowanych ze stali jest dobierany do poszczególnych systemów elewacyjnych z uwzględnieniem typu okładziny i sposobu jej mocowania do podkonstrukcji.

Elewacje wentylowane wykonane ze stali stają się coraz bardziej popularne wśród projektantów i inwestorów. Jest to ściśle związane z właściwościami mechanicznymi i fizycznymi stali (modułem sprężystości, temperaturą topnienia, współczynnikiem rozszerzalności termicznej, współczynnikiem przewodzenia ciepła), mającymi kluczowy wpływ na cechy techniczno-użytkowe systemu elewacyjnego: bezpieczeństwo użytkowania, bezpieczeństwo ogniowe, właściwości termoizolacyjne. Cechy fizykomechaniczne stali sprawiają, że podkonstrukcja elewacji wentylowanej z niej wykonana przeniesie znacznie większe obciążenie niż podkonstrukcja o takich samych kształtach i wymiarach z aluminium. W porównaniu z aluminiową elewacją wentylowaną elewacja stalowa również dłużej zachowa swoją nośność i stateczność w warunkach oddziaływania ognia, a ze względu na niższy współczynnik przenoszenia ciepła będzie tworzyła mniejsze mostki termiczne. Nawet największa wada stali (w opinii autora – zdolność do korozji) może zostać naturalnym atutem estetycznym elewacji (fot. 1).

Fot. 1. Stalowa elewacja wentylowana ze stali typu Corten (fot. autora)

Konstrukcja elewacji wentylowanej ze stali (rys. 1) zasadniczo się nie różni od innych typów elewacji i składa się z: okładziny, podkonstrukcji, termoizolacji oraz elementów dodatkowych w postaci membran wiatroizolacyjnych i folii paroprzepuszczalnych, służących do ochrony wełny mineralnej przed działaniem opadów atmosferycznych.

Jednym z najważniejszych elementów każdej elewacji wentylowanej ze stali jest podkonstrukcja, składająca się z konsoli i łat. Zależnie od ustawienia łat układ podkonstrukcji w tego typu elewacjach może być pionowy (kiedy łaty ustawione są pionowo) lub poziomy (kiedy łaty ustawione są poziomo). Podkonstrukcja ze względu na właściwości antykorozyjne wykonywana jest najczęściej ze stali nierdzewnych, rzadziej ze stali powlekanych powłokami malarskimi lub innymi metalami (np. stale cynkowane).

W celu zwiększenia wytrzymałości na działanie siły pionowej konsole stalowe w odróżnieniu od konsoli aluminiowych często są dodatkowo profilowane. Konsole stalowe mogą mieć postać monolityczną (ze względu na możliwość powstania mostków termicznych wymagają zastosowania przekładek termicznych) lub – w celu osiągnięcia lepszych właściwości termoizolacyjnych – mogą być perforowane (fot. 2).

Fot. 2. Konsole stalowe do elewacji wentylowanych – opis w tekście (fot. autora)

Najczęściej okładziny elewacji wentylowanych ze stali wykonywane są w postaci kasetonów, blach (płaskich i profilowanych) lub sidingu. Na rynku dostępne są kasetony pełne i perforowane. W większości przypadków mocowanie kasetonów do podkonstrukcji odbywa się za pomocą łączników mechanicznych lub specjalnych haków pozwalających zawiesić kaseton na zaczepach (rys. 2). Blachy stalowe do podkonstrukcji są przytwierdzane przelotowo (rys. 3). Okładziny w postaci sidingu najczęściej są mocowane do podkonstrukcji przelotowo lub przez specjalne zaczepy (rys. 4).

Rys. 2. Elewacja wentylowana z okładzinami z kasetonów: a) osadzenie na ruszcie za pomocą haków, b) osadzenie na ruszcie za pomocą łączników mechanicznych (oprac. na podstawie [1])

Rys. 3 Elewacja wentylowana z okładzinami z blachy [1]

Rys. 4. Elewacja wentylowana z okładzinami z sidingu: a) mocowanie przelotowe, b) mocowanie zaczepowe (oprac. na podstawie [1])

Wymiary okładzin uzależnione są od rozstawu podkonstrukcji, występujących obciążeń wiatrem, przewidywalnych zagrożeń eksploatacyjnych (np. strefy narażone na uderzenie, możliwość oparcia drabiny, okresowe czyszczenie i serwisowanie elewacji z podwieszanych gandoli). Ze względu na dużą rozszerzalność termiczną stali w okładzinach mocowanych do podkonstrukcji mechanicznie wykonywane są otwory fasolowe pozwalające na zmianę wymiarów okładzin.

Polecemy też:

Okładziny w omawianych elewacjach najczęściej zabezpieczane są powłokami malarskimi, rzadziej okładziny wykonywane są ze stali nierdzewnych i kwasoodpornych. W ostatnim czasie coraz większą popularnością cieszą się okładziny ze stali typu Corten (rodzaj niskostopowej stali, na której powierzchni po oddziaływaniu powietrza i wilgoci pojawia się powłoka przypominająca rdzę). Istotną – z punktu widzenia wykonawców elewacji – zaletą powlekanych powłokami malarskimi okładzin jest możliwość ich malowania podczas trwania budowy, co umożliwia naprawę drobnych zarysowań.

Istotne cechy techniczne stalowych elewacji wentylowanych

Elewacje wentylowane ze stali tak samo jak elewacje innych typów wprowadzane są do obrotu na polskim rynku na podstawie krajowych lub europejskich ocen technicznych. Przed 2018 r. w większości przypadków (zależnie od konstrukcji elewacji wentylowanej) zakres oceny technicznej był ustalany na podstawie ETAG 034 [2]. Od 2018 r. ETAG 034 został zastąpiony przez EAD 090062-00-0404 [1].

Zakres oceny technicznej elewacji wentylowanych ze stali objętych EAD [1] jest dobierany do poszczególnych systemów elewacyjnych z uwzględnieniem typu okładziny (blacha/kaseton/siding) i sposobu mocowania okładziny do podkonstrukcji. Zakres badań przewidziany do oceny technicznej elewacji wentylowanych zgodnych EAD 090062-00-0404 jest zbliżony do badań opisanych w ETAG 034. Elewacje wentylowane ze stali, podobnie jak inne elewacje wentylowane, sprawdzane są w zakresie:

bezpieczeństwa pożarowego;
oddziaływania na higienę, zdrowie i środowisko (np. odporność na zacinający deszcz, zdolność do odprowadzenia wody);
bezpieczeństwa użytkowania (odporność na działanie wiatru, na obciążenie siłą poziomą, na uderzenie, właściwości mechaniczne podkonstrukcji);
właściwości termoizolacyjnych;
właściwości akustycznych;
trwałości (np. zachowanie się po cyklach pulsującego obciążenia wiatrowego, stabilności wymiarów, odporność na korozję).

Szeroka analiza podstawowych badań elewacji wentylowanych była przedstawiona we wcześniejszych pracach autora [4, 5, 6], dlatego w dalszej części artykułu zostaną omówione wyłącznie charakterystyczne cechy techniczne stalowych elewacji wentylowanych.

W przypadku elewacji wentylowanych ze stali jedną z kluczowych cech związanych z trwałością i bezpieczeństwem użytkowania jest odporność zestawu elewacji na działanie korozji. Cecha ta powinna być uwzględniana podczas projektowania systemu elewacyjnego. Właściwości zestawu stalowych elewacji wentylowanych w zakresie ochrony przed korozją podawane są w krajowych oraz europejskich ocenach technicznych (KOT i EOT). Zabezpieczenie antykorozyjne elementów stalowych zestawów elewacyjnych powinno być przedstawione na podstawie właściwej normy, np. w przypadku stali powlekanych zanurzeniowo wg PN-EN 10346. Ze względu na korozję, gatunki stali przyjęte w systemie elewacyjnym powinny być opisane zgodnie z odpowiednimi normami (np. wg PN-EN 10346 dla stali powlekanej ogniowo lub wg PN-EN 10088-4 dla stali nierdzewnych). Gatunek stali i sposób ochrony antykorozyjnej elewacji wentylowanej powinny być adekwatne do miejsca zastosowania elewacji i korozyjności środowiska określonej w PN-EN ISO 9223 (np. środowisko morskie, środowisko przemysłowe). W szczególnie agresywnych środowiskach o ekstremalnych zanieczyszczeniach chemicznych (np. instalacje do odsiarczania, środowisko chlorkowe) należy przewidzieć specjalne środki ochrony antykorozyjnej.

W przypadku okładzin metalowych mocowanych do podkonstrukcji przelotowo (rys. 2b, 3, 4a) w celu zaprojektowania trwałej i bezpiecznej elewacji w KOT i EOT podawane są wytrzymałości na przeciąganie łączników mechanicznych przez okładzinę oraz odporności na ścinanie połączenia okładzina-ruszt (rys. 5). Pozwala to ocenić, na jakiej odległości od krawędzi okładziny może być zaprojektowany łącznik mechaniczny.

Rys. 5. Zasada wykonania badań odporności na ścinanie połączenia okładzina-ruszt – a) oraz na przeciąganie łączników przez okładzinę – b) (oprac. na podstawie [1])

Zobacz też: Elewacje wentylowane z wykorzystaniem elementów okładzinowych

W przypadku kasetonów stalowych mocowanych do podkonstrukcji zaczepowo (rys. 2a) bardzo istotne z punktu widzenia oceny bezpieczeństwa użytkowania okładziny jest określenie wytrzymałości zaczepu. Wartość ta jest podawana w KOT i EOT. Schemat badania przedstawia rys. 6.

Rys. 6. Zasada oceny wytrzymałości zaczepów kasetonów (oprac. na podstawie [1])

W procesie wydania krajowych/europejskich ocen technicznych szczegółowej analizie poddawane są również połączenia mechaniczne elementów rusztu (np. połączenie konsola-łata). Jest to bardzo istotna informacja dla projektantów systemów elewacyjnych. Zasadę badania połączenia przedstawia rys. 7.

Rys. 7. Zasada oceny wytrzymałości połączeń elementów rusztu: a) odporność na wyrwanie śruby mocującej z elementu rusztu, b) odporność na ścinanie połączenia konsola-łata (oprac. na podstawie [1])

Literatura

EAD 090062-00-0404 Kits for external wall claddings mechanically fixe.
ETAG 034 cz. 1 i 2 Zestawy do wykonywania okładzin ścian zewnętrznych.
O. Kopyłow, Elewacje wentylowane – projektowanie, wykonawstwo i nadzór, „Fasady” numer specjalny „Informatora Budowlanego – Murator”, 2016.
O. Kopyłow, Odporność na uderzenie systemów elewacyjnych, „Materiały Budowlane” nr 9/2017.
O. Kopyłow, Zanim powstanie elewacja wentylowana, „Inżynier Budownictwa” nr 1/2016.
O. Kopyłow, Jaka powinna być elewacja wentylowana, „Inżynier Budownictwa” nr 8/2012.

dr inż. Ołeksij Kopyłow Instytut Techniki Budowlanej