Złącza ciesielskie – nie tylko do więźby

Złącza ciesielskie odruchowo kojarzymy z więźbą dachową, zapominając czasem, że słowo „ciesielstwo” ma znacznie szerszy zakres. Dlatego też tych produktów nie należy utożsamiać jedynie ze złączami dachowymi. W tym artykule chciałem przedstawić złącza ciesielskie, których nie użyjemy w konstrukcji więźby, ale przy innych konstrukcjach ciesielskich są niezwykle przydatne.

Kątowniki, wieszaki belek, złącza płatwiowo-krokwiowe czy taśmy stężające to typowe złącza na co dzień stosowane w pracy ciesielskiej związanej z więźbami dachowymi (fot. 1). W poprzednich artykułach omówiliśmy dość szczegółowo istotne kwestie z punktu widzenia wykonawcy związane z tymi grupami złączy. Przedstawiłem też główne zalecenia montażowe i typowe błędy.
Złączami sporadycznie pojawiającymi się w konstrukcjach dachowych, dodatkowo w ilościach maksymalnie kilku sztuk są podstawy słupów. Pomimo tego te złącza też zostały opisane w oddzielnym artykule. Zainteresowanych odsyłam do artykułu „Stalowe podstawy słupów drewnianych” (FD&C 2014-5).

Pierścienie zębate

Spośród dostępnych na rynku złączy ciesielskich nie opisywałem jeszcze zastosowania pierścieni zębatych do połączeń śrubowych. Pierścienie Bulldog i Geka to zębate wkładki umieszczane między łączonymi elementami skręcanymi śrubami. Pierścienie Bulldog wyprodukowane są z wyprofilowanej blachy o grubościach do 1,5 mm. Pierścienie Geka to elementy odlewane z żeliwa ciągliwego o grubości 3,0 mm. Występują w dwóch typach – jako wersje jednostronne i dwustronne. Pierścienie dwustronne służą do zwiększenia nośności połączenia śrubowego między dwoma elementami drewnianymi (fot. 2). Wbijając się zębami w łączone elementy blokują wzajemne przemieszczenie zwiększając tym samym nośność połączenia śrubowego. Warto zwrócić uwagę, że stosując pierścienie dwustronne mamy dużą dowolność w wyborze śruby ściągającej. Jej średnica nie jest związana z danym pierścieniem. Nośność połączenia jest określana jako suma nośności śruby w połączeniu i nośności pierścienia zębatego. O ile zwiększa się nośność połączenia przy zastosowaniu pierścienia? Zależy to oczywiście od zastosowanego rozmiaru złącza (rozmiary od Ø50 do Ø130), zastosowanej śruby, i typu pierścienia.
Wzrost nośności dla połączenia z zastosowaniem pierścieni w stosunku do czystego połączenia śrubowego jest z reguły nie mniejszy niż 50%, a w ekstremalnych przypadkach może osiągać wartości 200-300%. Korzyścią płynącą z zastosowania pierścieni zębatych może być zmniejszenie wymaganej ilości śrub w połączeniu. Może się okazać, że zamiast stosować 6 śrub wystarczy w połączeniu zastosowanie tylko 3 śrub z pierścieniami. Może rodzić to dodatkowy zysk w postaci redukcji przekroju elementu drewnianego. Czasem zdarza się tak, że w czasie projektowania konstruktor musi „sztucznie” zwiększyć przekroje drewna. Ma to na celu stworzenie połączenia o odpowiednio dużym polu nakładania się tych elementów, aby zmieścić wymaganą ilość śrub (przestrzegając też normowych rozstawów i odległości od krawędzi drewna). Oczywiście tego typu decyzje podejmuje projektant mając do dyspozycji komplet informacji na temat obciążeń i nośności konstrukcji.
Przeznaczeniem pierścieni jednostronnych jest także zwiększenie nośności połączenia śrubowego, jednakże stosuje się je w połączeniach drewno-stal (fot. 3). W związku z tym, że pierścienie jednostronne połączone na trwałe są jedynie z elementem drewnianym, ich praca różni się od pierścieni dwustronnych. Stosując pierścienie jednostronne szybko zauważymy, że otwór wewnętrzny jest zawsze powiązany z konkretnym rozmiarem śruby i jest to otwór pasowany. Obciążenia z drewna przenoszą się na pierścień przez zęby, z pierścienia na śrubę i dalej na element stalowy. Nośność czystego połączenia śrubowego między drewnem a stalą wynika z reguły wprost z pola docisku pobocznicy śruby do drewna. Stosując pierścienie jednostronne do nośności wynikającej z docisku, dodajemy nośność wynikającą z sił przekazywanych przez zagłębione w drewnie zęby pierścienia.
Szczegółowe informacje na temat projektowania połączeń z wykorzystaniem pierścieni znajdują się w katalogach technicznych Simpson Strong-Tie.

Fasady i docieplenia

Fot. 4. Elewacja montowana na drewnianym ruszcie.

Kwestią związaną z drewnem, ale już niekoniecznie z ciesielstwem, są docieplenia budynków. Temat ten zyskuje na popularności wraz ze wzrostem wymagań odnośnie izolacyjności termicznej budynków. Jednym z najpopularniejszych sposobów na stworzenie fasady budynku jest zastosowanie drewnianego rusztu pionowego, kotwionego do istniejącej ściany (fot. 4). Następnie przestrzeń między rusztem a budynkiem wypełnia się materiałami izolacyjnymi. Połączenie drewnianego rusztu z budynkiem może być dość problematyczne z uwagi na odsunięcie rusztu od ściany budynku. W tym przypadku także złącza ciesielskie okazują się niezastąpione. Istnieją specjalne systemy złączy przeznaczonych do montażu drewnianego rusztu fasad budynków.
Podstawowym elementem systemu mocowania elewacji są kątowniki do zakotwienia rusztu drewnianego w ścianie budynku. Niezbędnym elementem jest także złącze które pozwala na montaż słupka rusztu w narożu budynku, które to połączenie sprawia najwięcej trudności wykonawczych. Dodatkowym elementem systemu są złącza których zadaniem jest utrzymanie izolacji na swoim miejscu (fot. 5).

Fot. 5. System montażu fasad i dociepleń ścian budynków.

CLT – Cross Laminated Timber

CLT to stosunkowo nowa technologia wznoszenia budynków drewnianych. Daje możliwości wznoszenia kilku-, a nawet kilkunastopiętrowych obiektów. Sam materiał to płyta składająca się z kilku krzyżujących się warstw lameli sklejonych i tworzących tarcze ścienne lub płyty stropowe. Najkrótszym opisem budowy panelu CLT, jaki kiedyś przeczytałem jest „sklejka na sterydach”. Idea jest identyczna, wystarczy sobie wyobrazić przeskalowaną sklejkę do grubości kilkunastu centymetrów. Nowa technologia wymusza nowości wśród złączy. Ważną rolę w tego typu konstrukcjach pełnią złącza służące do połączenia paneli ściennych z płytami stropowymi. Powstało już kilka złączy specjalnie dedykowanych do konstrukcji CLT. Najbardziej innowacyjnym złączem jest kątownik ABAI105 który poza zapewnieniem odpowiedniej nośności zapewnia także izolacyjność akustyczną połączenia (fot. 6). Zdecydowanie jest to system budownictwa. który jest przyszłością konstrukcji drewnianych.

Fot. 6. Kątownik ABAI105 do połączeń paneli CLT z zachowaniem izolacyjności akustycznej.

Szkielet drewniany

Z roku na rok coraz popularniejsza na naszym rynku staje się technologia szkieletu drewnianego. Warto sobie uświadomić, że ze szkieletu drewnianego buduje się nie tylko domy jednorodzinne, ale także kilkukondygnacyjne bloki mieszkalne. W krajach, gdzie szkielet drewniany zyskał uznanie, jak Anglia, Francja, Niemcy czy Skandynawia, nie trzeba nikogo namawiać do korzyści płynących z takiego budownictwa. W Polsce świadomość w tym temacie jest dużo mniejsza, niemniej jednak każdego roku odnotowuje się wzrost popularności tej branży.
Nie można sobie wyobrazić dobrego budynku drewnianego bez specjalistycznych złączy ciesielskich stworzonych z myślą o technologii szkieletowej. Część produktów które są wręcz nieodzowne przy wznoszeniu budynków drewnianych, ze względu na ich specyfikę, nie stosuje się w żadnych innych konstrukcjach. Są to z pewnością złącza kotwiące, złącza do drewnianych belek dwuteowych (I-Beam) i produkty usztywniające konstrukcję szkieletową
(fot. 7). Nie sposób w jednym artykule omówić wszystkich zagadnień związanych z projektowaniem i wykonawstwem takich obiektów. W związku z dużym zainteresowaniem tym tematem, kilka kolejnych artykułów poświęcę zagadnieniom związanym z budownictwem szkieletowym.

Fot. 7. Typowe złącza do drewnianych budynków o konstrukcji szkieletowej.

W razie pytań i wątpliwości zachęcam do kontaktu z działem wsparcia technicznego Simpson Strong-Tie – tel: 22 865 22 00,
e-mail: poland@strongtie.com

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