Stężenia wiązarów dachowych – zalecenia i błędy montażowe

Nie każdy wykonawca zdaje sobie sprawę, jak ważną rolę konstrukcyjną pełni stężenie więźby dachowej. W szczególności dotyczy to konstrukcji o prostej bryle, jak dachy dwuspadowe na planie prostokąta. Takie budynki bardzo często wykonywane są z użyciem prefabrykowanych wiązarów dachowych. W przypadku tej technologii, zapewnienie poprawnego stężenia jest jednym z podstawowych warunków, jakie musi zagwarantować konstruktor i wykonawca dachu.

Dlaczego to wiązary dachowe są szczególnie narażone na błędnie zaprojektowane lub wykonane stężenie wiatrowe? Wynika to z faktu, że typowy wiązar w obiektach halowych przekrywa rozpiętość kilkunastu metrów, ma 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 w stanie przenieść obciążeń poziomych działających prostopadle do powierzchni wiązara. To stężenie dachu ma za zadanie przenieść te obciążenia. Dodatkowo, stężenie musi zabezpieczyć smukłe wiązary przed wyboczeniem. Nośność wiązara, zakładana przez projektanta, jest osiągnięta tylko wtedy, gdy zostaną zrealizowane na budowie wszystkie elementy stężające, przewidziane na etapie projektu.

Na stężenie więźby wiązarowej składa się kilka elementów. Na rysunku 1 przedstawiony jest typowy schemat stężenia dachu. W czasie montażu więźby stosuje się stężenie montażowe, zapewniające stabilność poszczególnych elementów w czasie wznoszenia więźby (rys. 1A). W tym celu z reguły stosuje się deski przybijane do wierzchu wiązarów, spinające wszystkie elementy w jedną bryłę. Dodatkowo skrajne wiązary przybija się przy użyciu zastrzałów do murłaty. Stężenie montażowe jest demontowane po przybiciu docelowego stężenia konstrukcyjnego. Nie należy mylić stężenia montażowego ze stężeniem konstrukcyjnym. Właściwym stężeniem więźby są stężenie podłużne i stężenie połaciowe. Stężenie podłużne budynku zapewnia się z reguły przez podłużne deski przechodzące przez całą długość budynku (rys. 1B). Podłużnice powinno się stosować we wszystkich węzłach kratownicy, poza podporowymi. Ważne jest, aby zapewnić ciągłość tego stężenia – z tego powodu pole zakładu pomiędzy poszczególnymi deskami powinno wynosić co najmniej dwa wiązary. Najważniejszą rolę w zapewnieniu stabilności całego dachu ma stężenie połaciowe (rys. 1C). To stężenie często wykonuje się używając stalowej taśmy perforowanej dostępnej w rolkach o długościach 10, 25 i 50 m.

Stężenie połaciowe zapobiega przewróceniu się wiązarów w skutek oddziaływania wiatru na ściany szczytowe.
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. Typ schematu stężenia zależy od wielu czynników i jest dobierany przez projektanta. Dwa najpopularniejsze schematy przedstawiono na rysunku 2. Aby taśmy efektywnie pracowały jako stężenie ich nachylenie względem okapu powinno być zbliżone do kąta 45°.

Stężenia połaciowe z użyciem taśmy perforowanej są bardzo skutecznym sposobem stężania więźby. Jednak taśma stalowa spełnia swoją rolę i pracuje poprawnie jedynie pod warunkiem odpowiedniego naciągu. Brak odpowiedniego naciągu jest najczęstszym 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.

Jak poprawnie naciągnąć taśmę stężającą? Oczywiście stosując przeznaczone do tego narzędzia. Podstawowym narzędziem do pracy z taśmą perforowaną jest naciągarka ręczna, bez niej nie powinno zabierać się to tego typu pracy (fot. 3).
Drugim bardzo skutecznym elementem są złączki napinające. Mogą być stosowane w połączeniu taśma-taśma lub taśma-blacha węzłowa. Działają na zasadzie śruby rzymskiej. Montowane są w pozycji najbardziej rozsuniętej, następnie kręcąc śrubą ściągamy ku sobie dwie części złączki i uzyskujemy odpowiednie napięcie taśmy (fot. 4). Stosowanie naciągarek ręcznych i złączek napinających jest jedynym skutecznym sposobem, do uzyskania odpowiedniego naciągnięcia taśm stężenia połaciowego.

Kolejną kwestią, bardzo często bagatelizowaną, jest połączenie taśmy stężającej z elementami więźby. Najczęściej widuje się połączenie polegające na zagięciu taśmy na skrajnym wiązarze i przybiciu jej jednym lub dwoma gwoździami (fot. 5B). Niestety, takie połączenie nie ma odpowiedniej nośności do przeniesienia bardzo dużej siły rozciągającej z taśmy na konstrukcję drewnianą. Nośność takiego połączenia waha się w granicach kilku kN, gdzie nośność taśmy to 20 – 30 kN (2 – 3 tony). Blachy węzłowe to elementy, które zapewniają odpowiednie połączenie taśmy z więźbą. Pozwalają na wbicie odpowiednio dużej ilości gwoździ, aby uzyskać nośność połączenia adekwatną do nośności zastosowanej taśmy perforowanej (fot. 5A). Nie stosując blach węzłowych kilkukrotnie zmniejszamy nośność stężenia połaciowego. Co z tego, że zastosujemy bardzo wytrzymałą taśmę i dobrze ją naciągniemy, jeśli połączenie taśmy z więźbą okaże się najsłabszym ogniwem całego stężenia?

Ostatnim elementem, istotnym dla efektywnej pracy stężenia, jest poprawnie zaprojektowany węzeł podporowy. Jak wspomniałem wcześniej, siły przekazywane z taśm stężających na konstrukcję więźby mogą być bardzo duże. 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 fot. 6.

Jest to bardzo proste rozwiązanie, warto jednak zrozumieć, jakie jest jego zadanie. Na zdjęciu widoczna jest ścieżka przekazywania obciążenia ze stężenia na podpory. Siła z taśmy przekazywana jest na blachę węzłową i dalej na skrajny wiązar dachu. Belka miedzy skrajnym i przedskrajnym wiązarem blokuje przesunięcie skrajnego wiązara. Aby siłę z tej belki sprowadzić na murłatę, należy ją połączyć płytką perforowaną (zewnętrzna krawędź belki i murłaty są zlicowane) i kątownikami od wnętrza. Siła, która jest przeniesiona na murłatę, 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 podstawowych kwestiach takich jak: prawidłowe naciągnięcie taśmy, odpowiednie połączenie taśmy z więźbą i poprawne przeniesienie obciążeń na podpory.

W razie pytań i wątpliwości odnośnie systemu stężenia wiatrowego zachęcam do kontaktu z działem wsparcia technicznego Simpson Strong-Tie – tel. 22 865 22 00 lub e-mail: info@simpsonstrongtie.pl

mgr inż. Tomasz Szczesiak
Inżynier wsparcia technicznego
Simpson Strong-Tie