Sufit katedralny w konstrukcji drewnianej to element architektoniczny, który nadaje budynkom wyjątkowy charakter, wpływa na ich estetykę i funkcjonalność. Z perspektywy architektury budynku stanowią one niezwykle efektowną formę przestrzenną, pozwalającą na uzyskanie imponującego wrażenia przestronności, jednocześnie pełnią też istotną rolę w akustyce wnętrz. Dzięki zastosowaniu drewna, sufit katedralny może wprowadzać element naturalnego ciepła, tworząc niepowtarzalny klimat w pomieszczeniu.
Z konstrukcyjnego punktu widzenia, projektowanie więźby dachowej i wiązarów kratowych dla otwartej przestrzeni bez tradycyjnego poziomego sufitu, stanowi prawdziwe wyzwanie. Choć drewno jako materiał budowlany oferuje wiele zalet, to konstrukcja sufitów katedralnych wiąże się z dodatkowymi trudnościami. Konstrukcje katedralne lub z sufitem otwartym generują dodatkowe obciążenia poziome, które wymagają szczególnej uwagi podczas projektowaniu systemu nośnego budynku. Podlegają ograniczeniom geometrycznym, związanym z kształtem i wysokością pomieszczeń, wprowadzają dodatkowe komplikacje przy doborze odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych. Projektanci muszą więc sprostać nie tylko wymaganiom estetycznym, ale i technicznym, aby zapewnić odpowiednią stabilność (stateczność) i bezpieczeństwo konstrukcji.
Elementy prefabrykowane łączone na płytki kolczaste w konstrukcji krokwiowej. Konstrukcje dostarczyła Grupa Burkietowicz
W niniejszym artykule przedstawiono możliwości realizacji takich konstrukcji, zwracając szczególną uwagę na techniki i rozwiązania stosowane w zakresie więźby dachowej oraz wiązarów kratowych, które umożliwiają skuteczne i bezpieczne wykonanie sufitu katedralnego w drewnie. Wybrane zostały następujące rozwiązania:
- więźba krokwiowo-jętkowa,
- więźba z płatwią kalenicową,
- więźba z płatwiami pośrednimi,
- wiązary dachowe nożycowe łączone na płytki kolczaste.
Więźba krokwiowo-jętkowa
Więźba krokwiowo-jętkowa to bardzo popularna konstrukcja, w której oprócz krokwi, zastosowane są także jętki – przenoszące głównie obciążenia rozciągające pochodzące od sił rozporowych działających w konstrukcji dachu zapobiegając rozchyleniu krokwi. Jętki pełnią funkcję stabilizującą. Więźba krokwiowo-jętkowa jest stosowana w przypadkach, gdzie konieczne jest uzyskanie większych rozpiętości dachu bez wprowadzania podpór wewnątrz przestrzeni, co ma znaczenie przy realizacji sufitów katedralnych i otwartych. Dla tego typu więźby dachowej warto rozważyć zastosowanie w warstwie pokrycia pełnego deskowania co zapewnia większą sztywność przestrzenną konstrukcji.
Więźba krokwiowo-jętkowa jest zalecana do realizacji dachów o rozpiętościach do 15 m. Więźba krokwiowo-jętkowa może być idealnym rozwiązaniem dla budynków o większych przestrzeniach wewnętrznych, gdzie stosowanie dodatkowych podpór wewnętrznych jest niepożądane. Prosta w wykonaniu i niedroga opcja konstrukcji, w której łatwo uzyskać efekt sufitów katedralnych z widocznymi jętkami.
Więźba krokwiowo-jętkowa z dodatkowymi belkami stanowiącymi usztywnienie konstrukcji. Konstrukcje dostarczyła Grupa Burkietowicz
Ten typ więźby generuje znaczne siły poziome (rozpór) w połączeniach krokiew-murłata, murłata-wieniec, które są przenoszone za pomocą okuć ciesielskich. Widoczne jętki dla jednych będą stanowiły zaletę w kontekście estetyki sufitu, dla innych będą wadą.
Złącze ciesielskie SFH-B SIMPSON stosowane dla więźb o dużej sile rozporowej
Więźba z płatwią kalenicową
Więźba z płatwią kalenicową zapewnia wyjątkową stabilność całej konstrukcji dachu. Płatew, czyli belka biegnąca wzdłuż kalenicy, łączy krokwie w kalenicy dachu, przenosząc obciążenia i zapewniając równomierne rozłożenie sił. W kontekście sufitów katedralnych, ta stabilność jest kluczowa, ponieważ często konstrukcja dachu i sufitu pozostają widoczne, a wszelkie niestabilności lub odkształcenia (deformacje) mogą być nieestetyczne lub prowadzić do problemów z długoterminową wytrzymałością. Dzięki zastosowaniu płatwi kalenicowej możliwe jest osiągnięcie większych rozpiętości dachu, oraz redukcje sił poziomych przekazywanych na murłaty.
Więźba z płatwią kalenicową jest zalecana podczas realizacji dachów o większych rozpiętościach do 20 m. Więźba z płatwią kalenicową może być idealnym rozwiązaniem dla budynków o większych przestrzeniach wewnętrznych, gdzie stosowanie dodatkowych podpór wewnętrznych jest niepożądane. Często decydującym aspektem konstrukcyjnym tego rodzaju rozwiązań jest ugięcie krokwi. Dzięki prefabrykacji jest możliwość wykonania krokwi prefabrykowanej łączonej z dwóch elementów za pomocą płytek kolczastych (poniżej na zdjęciu przykład z realizacji/projektu)
Prefabrykowane krokwie (połączone na płytki kolczaste) oparte na wieńcu i belce kalenicowej
Więźba z płatwiami pośrednimi
Więźba dachowa z płatwiami pośrednimi daje duże możliwości jeżeli chodzi o rozpiętość budynku. Ten rodzaj więźby umożliwia rozkład sił z krokwi na większą liczbę elementów stanowiących podparcie konstrukcji dachu. Odkryte płatwie pośrednie mogą stanowić korzystny efekt wizualny.
Więźba dachowa z płatwiami pośrednimi
Wiązary dachowe nożycowe łączone na pyłki kolczaste
To rozwiązanie daje możliwość wykonania podniesionego sufitu bez zastosowania elementów pośrednich. Wiązary dachowe łączone na płytki kolczaste mogą być wykonywane na dachach o bardzo dużych rozpiętościach. Ich geometrię można łatwo kształtować i dostosowywać na potrzeby architektury. Najczęściej przyjmowany jest schemat statyczny z jedną podporą przegubowo-przesuwną i jedną przegubowo-nieprzesuwną. Mocowanie wiązarów realizowane jest najczęściej bezpośrednio do wieńca z uwzględnieniem oddziaływania wiązara na wieniec.
Konstrukcja dachu z nożycowych wiązarów dachowych drewnianych łączonych na płytki kolczaste. Konstrukcje dostarczyła Grupa Burkietowicz
Rozkład reakcji podporowych dla przedstawionych typów konstrukcji
Biorąc pod uwagę przedstawione możliwości dla tych samych parametrów wejściowych (tj. obciążenia, geometria) przedstawiono wyniki reakcji podporowych.
Jak widać wybrane wartości rozwiązania generują bardzo duże reakcje podporowe na elementy konstrukcji, stanowiące oparcie dla elementów dachu. Szczególnie wysokie reakcje poziome mogą powodować problemy podczas projektowania dalszych elementów i połączeń konstrukcji.
Krępe wiązary nożycowe łączone na złącza ukryte. Konstrukcje dostarczyła Grupa Burkietowicz
Sufity katedralne i otwarte w konstrukcji drewnianej są wyjątkowym elementem architektonicznym, który nie tylko wpływa na estetykę budynku, ale również pełni istotną rolę w akustyce i atmosferze wnętrza. Projektowanie takich konstrukcji wiąże się jednak z wieloma wyzwaniami technicznymi, w tym z koniecznością odpowiedniego doboru więźby dachowej lub wiązarów kratowych, które muszą zapewnić stabilność i bezpieczeństwo konstrukcji. W artykule przedstawiono kilka rozwiązań konstrukcyjnych, które umożliwiają realizację sufitów katedralnych i otwartych w drewnie, uwzględniając zarówno wymagania estetyczne, jak i techniczne. Podsumowując zatem, projektowanie drewnianych sufitów katedralnych wymaga balansowania pomiędzy estetyką, funkcjonalnością a wymaganiami konstrukcyjnymi, by stworzyć trwałą i bezpieczną przestrzeń.
Po więcej ciekawych informacji zapraszamy na stronę https://burkietowicz.pl/.
Jeżeli mają Państwo pytania dotyczące projektowania lub realizacji nowoczesnych konstrukcji drewnianych zapraszamy do kontaktu pod adresem e-mail: projekty@burkietowicz.pl
Adam Barczyński, Kierownik zespołu projektowego, Grupa Burkietowicz Sp.k.
