Wytrzymałość i zasady bezpiecznego stosowania ściągów szalunkowych

mgr inż. Kamil Długosz Baukrane Sp. z o.o.

mgr inż. Marek Wilk Baukrane Sp. z o.o., Szkoła Doktorska Wdrożeniowa Politechniki Gdańskiej

dr hab. inż. Maciej Niedostatkiewicz, prof. PG
Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

W tekście:

• Wytrzymałość ściągów szalunkowych
• Awarie ściągów szalunkowych
• Propozycja uporządkowania wymagań dotyczących ściągów szalunkowych

Ściągi szalunkowe należą do jednych z najmniejszych elementów systemów deskowań ściennych, jednak to właśnie one w znacznym stopniu decydują o bezpieczeństwie całej konstrukcji tymczasowej. Pomimo ich powszechnego stosowania zagadnienia związane z rzeczywistą pracą układu ściągającego deskowanie, kompatybilnością elementów oraz wpływem błędów montażowych na nośność są rzadko opisywane w literaturze technicznej.

W praktyce budowlanej ściągi szalunkowe są często traktowane jako uniwersalne elementy, które można dowolnie łączyć i mieszać z nakrętkami, płytkami oporowymi czy elementami pochodzącymi od różnych producentów. Celem niniejszego artykułu jest zatem przedstawienie zasad pracy ściągów szalunkowych pod obciążeniem, omówienie wpływu wybranych czynników na ich nośność oraz analiza najczęściej spotykanych uszkodzeń i awarii występujących podczas wykonywania konstrukcji żelbetowych, spowodowanych przez ściągi. Opisano również aktualne wymagania normowe odnoszące się do układów ściągających oraz wskazano praktyczne aspekty ich stosowania, mające bezpośredni wpływ na bezpieczeństwo pracy.

Redakcja poleca:

• Znaczenie ściągów w deskowaniu ściennym
• Nowe deskowanie stropowe do dużych powierzchni
• Deskowania tunelowe w budownictwie mieszkaniowym
• Znaczenie deskowania w formowaniu monolitycznych konstrukcji betonowych

Wytrzymałość ściągów szalunkowych

Ściąg szalunkowy pracuje zasadniczo jako element rozciągany, którego zadaniem jest przeniesienie siły wynikającej z parcia świeżej mieszanki betonowej na deskowanie. W idealnym przypadku siła rozciągająca działa wzdłuż osi pręta, co pozwala na wyciągnięcie wniosku, że nośność ściągu szalunkowego zależy wyłącznie od jego wytrzymałości. Należy jednocześnie pamiętać, że dla elementów gwintowanych efektywnym przekrojem rozciąganym nie jest średnica zewnętrzna gwintu, lecz przekrój rdzenia, czyli najmniejszy przekrój w strefie gwintu. Zgodnie z normą DIN 18216:2021-02 [1] wymaga się dla ściągów o średnicy 15 mm dopuszczalnego obciążenia roboczego na poziomie 90 kN, przy sile zrywającej powyżej 160 kN, z kolei dla średnicy 20 mm – odpowiednio 150 kN, przy sile zrywającej ~300 kN. Każdorazowo należy weryfikować te dane z materiałami producenta.

Wykonawca musi jednak pamiętać, że niedokładności montażowe – powodujące zwłaszcza ukosowanie lub wyginanie ściągu – wprowadzają dodatkowe siły poprzeczne, mimośrody oraz momenty zginające. Zmienia to znacząco stan naprężenia elementu i zmniejsza jego rezerwę nośności na rozciąganie.

Dla stali plastycznych można to opisać hipotezą Hubera-Misesa-Hencky’ego (HMH):

gdzie:
σ – naprężenie normalne od rozciągania,
τ – naprężenie styczne od ścinania.
W czystym ścinaniu uplastycznienie występuje przy:

Oznacza to, że naprężenia styczne są dla stali bardziej „kosztowne” z punktu widzenia wytężenia niż naprężenia normalne. Nie należy zatem doprowadzać do pracy ściągów w złożonym stanie naprężenia. Dodatkowo pojawienie się momentu zginającego w ściągu prowadzi do spiętrzeń naprężeń w zagłębieniu gwintu, co inicjuje mikrospękania prowadzące do gwałtownego pęknięcia elementu. Zjawisko to jest szczególnie zauważalne przy niewłaściwym montażu deskowania oraz uszkodzeniu ściągu podczas betonowania, np. po uderzeniu wibratorem. Użycie w deskowaniu nakrętek o zbyt małej średnicy – często talerzowych w miejsce przegubowych – doprowadza ściąg pod obciążeniem do niekorzystnego zginania, a w skrajnych przypadkach do dodatkowego ścinania. Skutki takich praktyk są opisane w dalszej części artykułu.

W praktyce jednak wytrzymałość ściągu szalunkowego to nie wyłącznie nośność stalowego pręta, ale wszystkich współpracujących elementów tworzących układ ściągający deskowanie, czyli ściągu, gwintu oraz nakrętki. Decydująca jest zatem nośność poszczególnych elementów układu. W nowej edycji normy [1] z 2021 r. odchodzi się od koncepcji ściągu jako niezależnego elementu, z którym współpracuje dowolna nakrętka. W stosunku do poprzedniego wydania normy, pochodzącego z 1986 r., szczególnie istotną zmianą jest ograniczenie swobodnego łączenia ściągów z nakrętkami i zwrócenie uwagi na nośność układu, zwłaszcza w zakresie połączenia gwintowego. Norma wymaga nie tylko weryfikacji nośności samego pręta, nakrętek i innych elementów oporowych, ale także sprawdzenia kompletnego układu ściągającego (połączenia gwintowego pręt –nakrętka) w najbardziej niekorzystnej tolerancji gwintu pod kątem następujących mechanizmów zniszczenia:

a) zerwanie pręta w przekroju efektywnym;

b) przeskoczenie lub zniszczenie przez ścinanie gwintu pręta albo nakrętki bądź zgniatanie zwojów – praca układu ściągowego;

c ) pęknięcie albo uplastycznienie korpusu lub talerza nakrętki

– jednakże nadal w schemacie osiowego obciążenia układu, bez zadawania niekorzystnych oddziaływań zginających oraz ścinających.

Literatura
[1] DIN 18216:2021-02 Schalungsanker für Betonschalungen; Anforderungen, Prüfung, Verwendung, Berlin: DIN Deutsches Institut für Normung e.V., 2021.

>>> Cały artykuł dostępny jest w numerze 9/2026 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”.

>>> Członkowie Polskiej Izby Inżynierów Budownictwa mają dostęp do miesięcznika przez portal członkowski >>>