Detale połączeń w projektach konstrukcji drewnianych

Jak ważne są poprawnie wykonane połączenia dla bezpieczeństwa konstrukcji drewnianej, nie trzeba prawdopodobnie żadnemu doświadczonemu cieśli tłumaczyć. Aby połączenia pełniły swoją rolę niezbędna jest współpraca konstruktora na etapie projektu i cieśli w czasie realizacji. W tym artykule chciałem poruszyć temat specyfikacji detali połączeń konstrukcyjnych w projektach konstrukcji drewnianych. Jak powinien wyglądać kompletnie wykonany detal połączenia i gdzie wykonawca może szukać pomocy, jeśli takich informacji nie uzyskuje z projektu.

Jak wygląda idealny proces budowlany? Inwestor zamierza zbudować dom, projektant przygotowuje projekt, wykonawca wznosi konstrukcję zgodnie z projektem, a nad tym procesem czuwa kierownik budowy. Tyle teorii, która szybko jest weryfikowana przez realia polskich budów, zwłaszcza domów jednorodzinnych.
Jakość projektów w zakresie konstrukcyjnym, jak również każdym innym, bywa bardzo różna. Oczywiście najpopularniejsze są realizacje z katalogów projektów gotowych. Cześć budowlańców, automatycznie takie projekty ocenia krytycznie. Prawda jest taka, że wśród projektów gotowych można znaleźć takie, których zakres i dokładność opracowania pozytywnie zaskakują. Widziałem projekty z katalogu, które swoją szczegółowością przewyższały projekty indywidualnie realizowane.
Podobnie rzecz się ma z funkcją kierownika budowy. Znam wielu, którzy do swoich obowiązków podchodzą profesjonalnie i wspierają wykonawcę radą w całym procesie budowy. Jednakże są i tacy, których obecność na placu budowy ogranicza się do dwóch wizyt – budowy na poziomie fundamentu i kalenicy.

Skrajnie niekorzystny układ może wyglądać następująco: brak szczegółowych rozwiązań w projekcie i nieobecny kierownik budowy. Dodajmy do tego niechęć projektanta do uszczegółowienia lub zaakceptowania propozycji wykonawcy rozwiązania konkretnego problemu. Jeśli kierownik budowy zamiast zasugerować rozwiązanie odpowiada: „Proszę zrobić tak, jak Pan uważa, przy następnej wizycie to podbiję”, mamy do czynienia z sytuacją, w której wykonawca ze swoimi dylematami i problemami jest pozostawiony sam sobie. Znam awarie więźb, do których dochodziło po ułożeniu dachówki, w kilka dni lub tygodni po wykonaniu więźby, czyli w czasie, kiedy kierownik jeszcze nie dotarł na budowę. Projektant mówi, że połączenia wykonano niezgodnie z projektem, nawet jeśli w projekcie detali nie było, to trzeba było konsultować realizowane rozwiązania. Kierownik budowy twierdzi, że trzeba było chociaż uzgodnić rozwiązanie z nim. Generalny wniosek jest taki, że winny jest wykonawca, bo awaria jest skutkiem jego, niczym nie popartej, samowoli wykonawczej.

Detale połączeń konstrukcyjnych w projektach

Aby unikać wyżej opisanej sytuacji wykonawca powinien przestrzegać zapisów projektu lub uzyskiwać akceptację swoich rozwiązań u kierownika budowy. Jak wspomniałem we wstępie, jakość specyfikacji detali konstrukcyjnych w projekcie może być bardzo różna. Różne stopnie szczegółowości detali, z jakimi możemy się spotkać, przedstawiam poniżej.

• Brak jakichkolwiek detali konstrukcyjnych w projekcie.
• Notatka na rysunku „Wybór konkretnych rozwiązań detali połączeń do ustalenia na budowie przez wykonawcę i kierownika budowy”.
• Sugerowanie producenta bez jakichkolwiek dodatkowych informacji np. „Połączenia wykonać w oparciu o system złączy ciesielskich Simpson Strong-Tie”.
• Sugerowanie ogólnego typu złącza np.„Połączenie belka-belka wykonać przy użyciu wieszaka belki”.
• Specyfikacja typu złącza np. „Połączenie belka-belka wykonać przy użyciu wieszaka belki BSNN Simpson Strong-Tie”.
• Dokładna specyfikacja konkretnego modelu złącza i łączników np. „Połączenie belka-belka wykonać przy użyciu wieszaka belki BSNN80/120 i gwoździ CNA4,0x50 Simpson Strong-Tie”.
• Pełna specyfikacja jw. wraz z detalem konstrukcyjnym (zdj. 2).

Zrzucanie decyzyjności w zakresie doboru złączy na wykonawcę i kierownika budowy nie ma większego sensu. Wybór odpowiedniego połączenia odbywa się z reguły w oparciu o zadane obciążenia (wynikające z obliczeń statyczno-wytrzymałościowych). Nie jest to odpowiedzialność kierownika budowy, tym bardziej wykonawcy. Zakładając nawet dobrą wolę i zaangażowanie kierownika w ten proces, nie dysponuje on kompletnymi danymi, na podstawie których mógłby rzetelnie taką decyzję podjąć.

Wzmianka o konkretnym producencie złączy, bez żadnych dodatkowych informacji, ma prawdopodobnie na celu zasugerowanie kontaktu z działem wsparcia technicznego. Może to przynieść rozwiązanie problemu w przypadku oczywistych połączeń. Jednakże należy mieć na uwadze to, że doradcy techniczni nie są wróżbitami i mimo dobrych chęci, bez pewnych konkretnych danych nie zawsze będą w stanie zasugerować jakiekolwiek rozwiązanie.

Dlaczego tak ważne jest dokładne specyfikowanie typu i modelu złącza, jak również łączników stosowanych do montażu? Należy pamiętać, że poprawnie wykonane połączenie to zestaw złącza ciesielskiego i odpowiednich łączników, ich ilości i rozmieszczenia. Tylko pod warunkiem spełnienia tych wymagań producent deklaruje nośności określone na podstawie badań laboratoryjnych. Gwoździe (CNA4,0x…) i wkręty (CSA5,0x…) stosowane do złączy ciesielskich są nieodłącznym elementem systemu połączenia (zdj. 3).

Specyfikacja ich typu, ilości i rozmieszczenia jest niezwykle ważna, ponieważ nagminnie zdarzają się na budowach błędy w tym zakresie (zdj. 4).

Błędy te wynikają z niewiedzy lub oszczędności wykonawcy. Co więcej, w przypadku niektórych złączy mamy możliwość montażu na kilka sposobów. Dlatego też tak ważne jest, aby projektant przekazywał na budowę kompletną informację w tym zakresie. Maksymalizuje to szansę poprawnego wykonania połączenia. Czy rysowanie detalu połączenia jest konieczne? Oczywiście, że nie jeśli sposób zastosowania złącza nie budzi żadnych wątpliwości i kompletny opis załatwia sprawę. Zdarzają się jednak połączenia, pozostawiające wykonawcy pewną dowolność, która w pewnych sytuacjach może skutkować redukcją nośności połączenia. Przykład takiego połączenia przedstawiam poniżej. Połączenie krokwi z murłatą przy pomocy pary kątowników może rodzić pewne błędy wykonawcze. Ustawiając kątowniki na murłacie, odruchowo ustawiamy je w osi murłaty, wydaje się to logiczne i jak najbardziej poprawne. Niestety dość często bywają sytuację, w których konkretna geometria tego połączenia sprawi, że taki montaż kątowników nie będzie optymalny. Wynika to z faktu, że wznosząca się krokiew, w połączeniu z płytkim zaciosem, uniemożliwi wbicie wymaganej ilości gwoździ. Po prostu otwory w złączu przeznaczone na gwoździe znajdą się poniżej dolnej krawędzi krokwi. Aby zwiększyć pole kontaktu i nakładania się kątownika i krokwi, można przesunąć złącza w kierunku zewnętrznej krawędzi murłaty. W większości przypadków umożliwi to wbicie wszystkich gwoździ w krokiew, ale może skutkować innym błędem. Mam na myśli zachowanie normowej odległości skrajnego gwoździa od krawędzi drewna (murłaty) (zdj. 5).

Warto przypomnieć, że gwoździe wbijane w drewno muszą zachowywać normowe, minimalne odległości od boków i końców elementów drewnianych. Nie wdając się w szczegóły, skrajny gwóźdź od krawędzi murłaty musi być oddalony o min. 28 mm (7 x 4,0 mm średnica gwoździa). Ten sam warunek dotyczy zachowania minimalnej odległości od dolnej krawędzi krokwi. Zainteresowanych szczegółami odsyłam do normy Eurokod 5 „Tablica 8.2 – Minimalne rozstawy i odległości gwoździ” i punktu „8.3.1.4 Złącza stal–drewno”. Aby jednocześnie zrealizować te dwa warunki, czasami należy wykonawcy wskazać dokładną pozycję kątownika w połączeniu (zdj. 6).

W takim przypadku detal połączenia wydaje się niezastąpiony. Innym przykładem typowego błędu, który może być skutecznie wyeliminowany rysunkiem połączenia, jest to samo połączenie i kwestia orientacji kątownika względem elementów. Część kątowników posiada dwa inaczej perforowane ramiona. Ustawienie kątownika określonym ramieniem względem krokwi/murłaty jest kluczowym elementem (zdj. 7).

Jeżeli projektant dochodzi do wniosku, że przygotowanie rysunku połączenia będzie konieczne, warto posiłkować się gotową biblioteką plików w odpowiednich formatach udostępnianych przez producentów złączy. W przypadku złączy Simpson Strong-Tie dostępne są pliki w wersji 2d i 3d, w różnych formatach, w tym najpopularniejszy „dwg”. Biblioteka zawiera kompletny zbiór plików adekwatny do oferowanego zakresu produktów (zdj. 8).

Aby być w stu procentach uczciwym, należy zaznaczyć, że brak specyfikacji w projektach detali połączeń może wynikać z ich ograniczonego zakresu. Zdarza się, że projekt budowalny takich informacji nie zawiera i przed realizacją należałoby przygotować projekt wykonawczy. Część inwestorów chcąc oszczędzić decyduje się na pominięcie tego kroku i budowę w oparciu o projekt budowlany.

Osobiście uważam, że nawet jeśli projektant przygotowuje projekt o zakresie nie zawierającym detali połączeń, to dla kilku kluczowych newralgicznych połączeń powinien zrobić wyjątek, choćby z uwagi na inżynierską etykę i odpowiedzialność za konstrukcję w czasie użytkowania. Odrobina pracy wykraczającej poza zakres umowy może projektantowi oszczędzić dużej ilości pytań w dalszym etapie i przyczynić się do poprawnego wykonania konstrukcji. Na tym powinno zależeć wszystkich uczestnikom procesu budowlanego.

W razie pytań dotyczących projektowania lub poprawnego montażu złączy ciesielskich w połączeniach, 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.
Pamiętajmy jednak, że doradztwo techniczne nie może zastąpić szczegółowej pracy projektowej, a inżynierowie wsparcia technicznego swoje rekomendacje opierają na dostarczonych im danych.

mgr inż. Tomasz Szczesiak
Kierownik techniczny oddziału Simpson Strong-Tie