Dobór złączy ciesielskich na przykładzie dachu wiązarowego

 

W związku z dużym zainteresowaniem technologią prefabrykowanych wiązarów dachowych, postanowiliśmy powrócić do tego tematu. Złącza dedykowane do tego typu konstrukcji prezentowaliśmy w FD&C 1/2014. W poniższym artykule chciałem na przykładzie konkretnego dachu omówić możliwości jakie dają złącza ciesielskie w połączeniu z prefabrykowanymi wiązarami drewnianymi.

Dach który będę rozwiązywał, pod względem doboru złączy w połączeniach, jest tak zamodelowany aby spróbować przedstawić większość typowych połączeń z jakimi możemy mieć do czynienia. Jest to dość popularna bryła dwuspadowa o rzucie w kształcie litery „T” z dwiema kopertami. Aby omówić rożne sposoby oparcia wiązarów, część z nich opiera się tradycyjnie na murłacie, część bezpośrednio na wieńcu, a kilka na stalowym podciągu.

Oparcie wiązarów na podporze

Podstawową sprawą jaką należy rozwiązać jest kwestia oparcia wiązarów na podporze, którą może być – jak już wcześniej wspomniałem – murłata, wieniec, belka stalowa. Najczęściej spotykanym rozwiązaniem jest montaż do murłaty. Z reguły to połączenie uzyskuje się stosując parę kątowników.

Rys. 2. Oparcie wiązara na murłacie z użyciem kątowników ACRL10520.
Rys. 2. Oparcie wiązara na murłacie z użyciem
kątowników ACRL10520.

Najbardziej uniwersalnym złączem kątowym, zaprojektowany z myślą o montażu wiązarów jest złącze ACRL10520 (rys. 2). Pozwala ono wykonać tradycyjne połączenie między wiązarem a murłatą z użyciem gwoździ pierścieniowych, realizując podporę przegubowo-nieprzesuwną. Co równie ważne, stosując zamiast gwoździ, śrubę M10 przelotowo w otworze podłużnym, uzyskujemy podporę przegubowo-przesuwną. Jest to bardzo ważna kwestia zwłaszcza przy większych rozpiętościach wiązarów. Więcej o tym problemie pisałem w wspomnianym wcześniej artykule FD&C 2014/1. Innym, popularnym na Zachodzie, a jeszcze mało popularnym w Polsce, sposobem montażu złączy do murłaty jest stosowanie klipsa wiązara. Rozwiązanie to jest zdecydowanie szybsze i łatwiejsze w montażu (rys. 3).

Rys. 3. Oparcie z użyciem klipsa wiązara PFP.
Rys. 3. Oparcie z użyciem klipsa wiązara PFP.

Co w sytuacji kiedy wiązary montujemy bezpośrednio do wieńca? Wystarczy zastosować te same kątowniki co w przypadku drewnianej murłaty. Oczywiście zamiast gwoździ wybijanych w murłatę stosujemy kotwy mechaniczne lub chemiczne do betonu. Kątownik ACRL10520 także w tym przypadku pozwala nam na zrealizowanie, założonej przez projektanta, podpory przesuwnej lub nieprzesuwnej. Jedyną różnicą w montażu na którą musimy zwrócić uwagę jest obrócenie kątowniki tak aby był montowany do podpory drugim ramieniem (rys. 4).

Rys. 4. Poprawny i niepoprawny montaż kątowników do wieńca.
Rys. 4. Poprawny i niepoprawny montaż kątowników
do wieńca.

Dość dużo problemów stwarza oparcie wiązara na stalowej belce dwuteowej. Pierwszym rozwiązaniem jakie przychodzi do głowy jest przyspawanie kątowników do belki. Jest to nie tylko niezgodne z przeznaczeniem tych złączy i zapisami aprobaty technicznej, ale także niepoprawne z praktycznego punktu widzenia. Stosowane kątowniki wykonane są ze stali o grubości między 2-3 mm. Spawanie tak cienkich elementów do grubych belek rodzi wiele problemów technologicznych. Co więcej, spawanie uszkadza ochronną warstwę cynku. Drugim naturalnym sposobem na rozwiązania tego połączenia jest połączenie śrubowe. W miejscu otworów na kotwy montujemy śruby metryczne łączące kątowniki z dwuteownikiem. Wymaga to oczywiście wiercenia w pasie górnym dwuteownika. Teoretycznie sprawa prosta, ale w praktyce każdy wykonawca będzie unikał wiercenia w stalowej belce której pasy mogą mieć grubość przekraczającą 20 mm. Jaka jest więc alternatywa? Złącza HE które eliminują konieczność spawania czy wiercenia w stali. Złącza te są „zahaczone” o spód pasa górnego dwuteownika i przybite gwoździami go boku wiązara (rys. 5). Należy pamiętać że stosuje się je parami, w układzie diagonalnym (po przekątnej). Jeżeli zależy nam na uzyskaniu większej nośności można zastosować nawet cztery złącza w połączeniu.

Rys. 5. Oparcie wiązara na stali z zastosowaniem kotwy belki stalowej – HE.
Rys. 5. Oparcie wiązara na stali z zastosowaniem
kotwy belki stalowej – HE.

Koperty…

W konstrukcji kopertowych dachów może pojawiać się wiele dość skomplikowanych połączeń. Z uwagi na dużą popularność takich dachów warto przeanalizować różne sposoby rozwiązania kopert dachowych. Każdy sposób konstruowania koperty generuje inne połączenia, w których znajdują zastosowanie różne specjalistycznie złącza.

Kulawka – wiązar obniżony

Połączenie które pojawia się w każdej kopercie czyli połączenia wiązarów kulawkowych z głównym wiązarem koperty zwanym obniżonym. Kulawki dochodzące do wiązara obniżonego pod kątem 90° opieramy standardowo na wieszaku BSN. Dodatkowo, aby zapobiec przewróceniu się wiązara i połączyć pas górny kulawki z wiązarem obniżonym, stosujemy w tym miejscu złącze płatwiowo-krokwiowe SPF (rys. 6).

Rys. 5. Oparcie wiązara na stali z zastosowaniem kotwy belki stalowej – HE.
Rys. 6. Oparcie kulawek na wiązarze obniżonym. Pas górny – złącze SPF. Pas dolny – wieszak BSN.

Więcej problemów nastręczają pojawiające się połączenia wiązarów pod kątem 45°. W zależności od sposobu wykonstruowania koperty przez projektanta, mogą pojawiać się różne połączenia.

Połączenie pojedyncze do kątem 45°

Takie połączenia pojawiają się w połączeniach wiązara obniżonego z narożnym lub skrajnych kulawek z wiązarem narożnym (rys. 7). Świetnym rozwiązaniem tego detalu jest zastosowanie wieszaka ET260. Główną zaletą tego złącza jest fakt, że to samo złącze może realizować połączenia pod kątem 45° zarówno w lewo, jak i w prawo. Jego nieduża wysokość – 97 mm pozwala na montaż nawet przy niskich przekrojach pasa dolnego wiązara.

Rys. 7. Połączenia pojedyncze pod kątem 45° z użyciem wieszaka ET260.
Rys. 7. Połączenia pojedyncze pod kątem 45° z użyciem wieszaka ET260.

Połączenie podwójne pod kątem 45°

Takie połączenie pojawia się w dachu kopertowym jeśli na wiązarze obniżonym w jednym miejscu należy oprzeć dwa wiązary – naroży i kulawkę (rys. 8). Zamiast stosować różne dziwne i nie do końca policzalne pod względem wytrzymałościowym rozwiązania wystarczy użyć złącza ETC.

Rys. 8. Połączenie podwójne pod kątem 45° z użyciem wieszaka ETC434.
Rys. 8. Połączenie podwójne pod kątem 45° z użyciem wieszaka ETC434.

Połączenie potrójne pod kątem 45°

Dość rzadko stosowane rozwiązanie kopertowe. W tej konstrukcji nie pojawia się wiązar obniżony, ale dwa wiązary narożne i środkowa kulawka opierają się na głównym wiązarze w jednym miejscu (rys. 9).

Rys. 9. Oparcie potrójne pod kątem 45° na wieszaku ETC835.
Rys. 9. Oparcie potrójne pod kątem 45° na wieszaku ETC835.

Do wszystkich połączeń na wieszakach pod kątem 45° zaleca się dodatkowe zastosowanie kątownika LS w połączeniu pasów górnych łączonych wiązarów (rys. 10).

Rys. 10. Połączenie pod kątem 45° pasów górnych wiązarów
Rys. 10. Połączenie pod kątem 45° pasów górnych
wiązarów

Kosze i lukarny

Nowością która w ostatnim czasie pojawiła się na rynku jest klips wiązarów koszowych VTCR. Złącze to pomaga rozwiązać dość problematyczne połączenie wiązarów opartych na wierzchu innych wiązarów. Takie połączenie dotyczy z reguły dwóch przypadków – konstrukcji lukarny na połaci dachu lub budynku w kształcie litery T, gdy jedna połać dwuspadowa przenika drugą tworząc kosze (rys. 11). Klips VTCR jest regulowany i dostosowuje się do nachylenia połaci. W wiązar główny wbijane są gwoździe (Ø3,35×65) pod kątem 45°, co zapobiega rozwarstwieniu drewna.

Rys. 11. Oparcie wiązarów koszowych na klipsach VTCR.
Rys. 11. Oparcie wiązarów koszowych na klipsach
VTCR.

Uwaga na rozpór!

Ostatnim typem połączenia jaki chciałem omówić jest oparcie wiązarów na podporze pozwalające przenieść duże siły rozporu. Wiązary które generują duże siły rozporu to wiązary nożycowe lub wiązary bez pasa dolnego tworzące układ przypominający klasyczny układ krokwiowo-jętkowy. Jeżeli w odpowiedni sposób nie zapewnimy przeniesienia sił rozporu z wiązara, będzie on miał tendencje do „rozjeżdżania się” na podporach (rys. 12). Jeżeli wartości sił rozpory nie przekraczają 20 kN, można je spróbować przenieść przy użyciu standardowych kątowników. Jeżeli jednak siły są większe należy stosować złącza do tego przeznaczone. Taki złączami są złącza z grupy SFN/SFM.

Rys. 12. Połączenia przenoszące duże siły rozporu.
Rys. 12. Połączenia przenoszące duże siły rozporu.

System stężenia wiatrowego

Tematem niezwykle istotnym zwłaszcza w dachach wiązarowych w których, smukłość elementów jest bardzo duża, jest kwestia poprawnego stężenia całej konstrukcji. Pamiętajmy, że dach nie jest tylko zestawem pojedynczych wiązarów. Jest to czasami skomplikowany ustrój, w którym kwestie stateczności wychodzą na pierwszy plan. Kwestię poprawnego stężenia dachów omówiłem dość szczegółowo w FD&C 2013/3. Zainteresowanych odsyłam do tego artykułu.

Ciężko oczywiście przedstawić uniwersalne rozwiązanie dla każdej konstrukcji więźby dachowej. Powyższe wskazówki można traktować jako punkt wyjścia do dalszej analizy węzłów konstrukcji. Oczywiście każde z połączeń należy zweryfikować pod względem ich nośności i pojawiających się obciążeń.

mgr inż. Tomasz Szczesiak
Inżynier Wsparcia Technicznego
Simpson Strong-Tie

Data utworzenia: 25.06.2015


dołącz do dyskusji

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


Podobne artykuły