Dachy w budynkach szkieletowych – na co zwrócić uwagę?

Czy dach na drewnianym budynku szkieletowym w znaczącym stopniu różni się od dachu na budynku murowanym? W większości obiektów – nie. W obu przypadkach można stosować podobne rozwiązania i technologie. Szkielet drewniany charakteryzuje się jednak pewnymi ograniczeniami, które mogą wpływać na konstrukcję podpieranej więźby dachowej. Kilka szczegółów, na które warto zwrócić uwagę, przedstawiliśmy w niniejszym artykule.

Część inwestorów często zastanawia się, czy drewniane domy szkieletowe wymagają jakiś specyficznych więźb dachowych. Dach powinien być przede wszystkim poprawnie zaprojektowany i wykonany zgodnie z tym projektem. Więźba oparta na szkieletowych ścianach konstrukcji poniższej nie wymaga jakiś specjalnych zabiegów. Faktem jest, że projektowanie konstrukcji szkieletowych ma swoją specyfikę i ograniczenia. Można powiedzieć, że niektóre typy więźb są mniej korzystne w przypadku podparcia na ścianach szkieletowych.

Dachy w przypadku domów szkieletowych mogą występować w formie tradycyjnej więźby dachowej, prefabrykowanych wiązarów łączonych na płytki kolczaste, jak również prefabrykowanych paneli dachowych. Wybór często uwarunkowany jest stopniem zaawansowania w proces prefabrykacji wykonawcy konstrukcji. W przypadku małych firm dachy często wznoszone są na budowie w sposób tradycyjny. Duże firmy stawiające na szybkość montażu nieraz decydują się na więźby w wariancie prefabrykowanym – wiązary lub gotowe panele. Można usłyszeć opinie, że tradycyjne więźby dachowe o krępych przekrojach nie mogą być stosowane w budynkach szkieletowych z uwagi na swoją masę. Jest to oczywiście nieprawda. Rolą projektanta jest takie zaprojektowanie konstrukcji dachu i ścian aby wszelkie obciążenia zmienne i stałe (ciężar własny konstrukcji) były przenoszone w sposób bezpieczny. Podobny mit krąży w aspekcie konieczności podpierania krokwi bezpośrednio nad słupkami ściennymi. Nie jest to wymóg, ale dość korzystne obliczeniowo rozwiązanie. Jednakże, jeśli krokwie są podparte na oczepach ścian między słupkami, nie jest to automatycznie błąd konstrukcyjny. Takie rozwiązanie jest poprawne, pod warunkiem sprawdzenia przez projektanta, czy oczep ściany między parą słupków jest w stanie przenieść obciążenia z więźby.

Unikajmy więźb rozporowych

Jeżeli mamy do czynienia z konstrukcją szkieletową ścian budynku, należy uczulić się na zjawisko rozporu więźby. Większość budynków szkieletowych wznosi się metodą platformową. Oznacza to, że wyższe kondygnacje montuje się dopiero po wykonaniu pełnej konstrukcji stropu i ścian niższej kondygnacji. W przypadku budynków murowanych jesteśmy w stanie zachować ciągłość zbrojenia stropu i rdzeni ścianki kolankowej. W przypadku platformowej konstrukcji szkieletu drewnianego takiej możliwości nie mamy. W efekcie ścianka kolankowa zamontowana jedynie w dolnej części do stropu jest podatna na obrócenie, w skutek działania siły poziomej – rozporu (zdj. 2).

Jak można próbować sobie radzić z przeniesieniem sił rozporu opisuje artykuł „Rozpór w drewnianych budynkach szkieletowych” (FDC 2017/4). Najlepszym jednak rozwiązaniem jest po prostu unikanie więźb o schematach rozporowych. Dotyczy to głównie więźb krokwiowych i krokwiowo-jętkowych. Aby zrozumieć jak duży wpływ na wartość siły rozporu ma dobór konstrukcji więźby, wystarczy porównać dwa układy – krokwiowo-jętkowy i płatwiowokleszczowy. Dwa identyczne dachy pod względem geometrii i obciążeń, różniące się tylko konstrukcją więźby i sposobem podparcia, generują skrajnie różne reakcje podporowe (zdj. 3).

Decydując się na więźbę płatwiowokleszczową, słupy podpierające płatwie z reguły ukrywa się w przekroju ścian poddasza. Dzięki temu zabiegowi praktycznie nie ingerujemy w przestrzeń użytkową. Aby uniknąć sił rozporu, w przypadku małych dachów można stosować więźby krokwiowe z płatwią kalenicową. W tym przypadku również należy zadbać o odpowiednie podparcie płatwi kalenicowej. Innym dobrym rozwiązaniem jest stosowanie wiązarów, tzw. „attykowych”. Wiązar taki pełni rolę więźby, stropu i ścianek kolanowych (zdj. 4). Co ważne takie rozwiązanie również nie generuje sił rozporu na ściany, bo są one równoważone przez pas dolny wiązara stanowiący konstrukcję stropu.

Ściany szczytowe

W przypadku bardzo popularnych dachów dwuspadowych będziemy mieli do czynienia ze ścianami szczytowymi. W przypadku budynków szkieletowych te trójkątne ściany o wysokości kilku metrów stanowią pewien problem. Tak wysoki element drewniany jest bardzo wiotki i podatny na obciążenia działające z jego płaszczyzny (zdj. 5).

W związku z tym należy zadbać o właściwe podparcie ściany szczytowej nie tylko w czasie budowy, ale także na czas użytkowania obiektu. W zasadniczy sposób ta sytuacja różni się w przypadku budynków murowanych. Murowane ściany szczytowe są często dodatkowo wzmacniane rdzeniami żelbetowymi, dzięki temu stanowią konstrukcję samonośną, mogącą przeciwdziałać parciu wiatru (zdj. 6).
Co więcej, uzupełniona o elementy żelbetowe ściana szczytowa może stanowić podparcie i swego rodzaju stężenie dla więźby dachowej. Wszelkie siły działające wzdłuż połaci mogą być przeniesione poprzez ścianę szczytową.

Mając do czynienia ze szkieletową ścianą szczytową, sytuacja się praktycznie odwraca. Ściana ta nie jest w stanie ustać samodzielnie, nie mówiąc już o przyjęciu poziomych obciążeń z więźby. W tym przypadku należy ścianę szczytową oprzeć o poprawnie stężoną więźbę dachową. Z tego powodu zastosowanie systemu stężenia wiatrowego jest bardzo istotne w przypadku dachów domów szkieletowych. Zainteresowanych szczegółami odsyłamy do artykułu „Systemy stężeń wiatrowych” (FDC2013/3).

Poza zapewnieniem podłużnej sztywności więźby przez poprawne jej stężenie, należy jeszcze w odpowiedni sposób połączyć więźbę z drewnianą ścianą szczytową. Można to połącznie wykonać stosując złącza ciesielskie, które będą zabezpieczały ścianę szczytową przed parciem i ssaniem wiatru. Złącza rozmieszcza się po górnym obrysie ściany, łącząc oczep z elementami więźby. Przykład takiego rozwiązania przedstawiono na zdjęciu 7. Często w miejscu połączenia montuje się podłużnice lub przewiązki miedzy krokwiami.

Omawiając połączenie ściany szczytowej z więźbą warto jeszcze zwrócić uwagę na inny detal połączenia. Chodzi o połączenie ścian działowych poddasza z konstrukcją więźby. Aby unikać pękań płyt wykończeniowych zaleca się stosowanie połączeń, które umożliwiają swobodną pracę więźby i jej pionowe ugięcie. Jednocześnie należy zapewnić podparcie górnej krawędzi ściany i zabezpieczyć ją przed wychyleniem z pionu. Aby spełnić te dwa warunki można zastosować złącze PWR (zdj. 8). Podłużny kształt otworów umożliwia swobodny pionowy przesuw przy jednoczesnym przenoszeniu obciążeń poziomowych.

W razie pytań dotyczących projektowania lub wznoszenia budynków szkieletowych, zachęcamy do kontaktu z inżynierami z działu wsparcia technicznego Simpson Strong-Tie. Z chęcią podzielimy się z Państwem wiedzą i doświadczeniami naszymi i naszej firmy. Tel: 22 865 22 00, e-mail: poland@strongtie.com

mgr inż. Tomasz Szczesiak
mgr inż. Rafał Roszczyc
Simpson Strong-Tie