Dobór łączników do montażu stalowych blach profilowych dachów i ścian

Lata 90-te XX wieku to okres, w którym konstrukcje szkieletowe zostały przeniesione z budownictwa przemysłowego do wznoszenia obiektów handlowych, usługowych i administracyjnych. Wpływ na to miała szybkość realizacji obiektów z konstrukcją szkieletową, stalową lub betonową, w połączeniu z lekką obudową ścian i dachów. Obecnie na rynku budowlanym można spotkać bogaty wybór materiałów przeznaczonych dla tego typu budownictwa.

Przy współpracy członków Stowarzyszenia DAFA, a jednocześnie wiodących na polskim rynku firm produkujących elementy mocujące: EJOT, ESSVE, KOELNER i SFS Intec powstały: „Wytyczne doboru łączników do montażu stalowych blach profilowych dachów i ścian”, rozpoczynając tym samym cykl trzech publikacji w zakresie techniki mocowań obejmujące również:
„Wytyczne doboru łączników do montażu na dachach płaskich”.
„Wytyczne doboru łączników do montażu płyt warstwowych”.

Dla przejrzystości opracowania i łatwiejszego wyszukania odpowiednich danych w konkretnym zastosowaniu w opracowaniu dokonano podziału według kryterium podłoża. Dodatkowo zostały wyszczególnione trzy podstawowe zastosowania:

• blachy na dachu,
• blachy na ścianie,
• blachy fasadowe.

Zastosowanie blach na dachu to przede wszystkim mocowanie jej jako warstwy podstawowej, wewnętrznej w układach dachowych z ociepleniem i zewnętrznym pokryciem hydroizolacyjnym na bazie elastycznych membran dachowych, takich jak: bitumiczne (papowe) lub typu PCV. Wariant wykorzystywany tylko dla dachów płaskich. Innym rozwiązaniem dla lekkiej obudowy dachów jest mocowanie blach zarówno jako spodnich – wewnętrznych jak i poszyć wierzchnich – zewnętrznych (wariant dla układ typu: blacha – izolacja – blacha).

Mocowanie blach może być realizowane do różnych elementów konstrukcyjnych takich jak: ramy, dźwigary, kratownice oraz płatwie lub elementy pośrednie w przypadku układów warstwowych na dachu.

Grupa zastosowań związana z mocowanie blach na ścianie dotyczy bezpośredniego ich mocowania do elementu konstrukcyjnego i obejmuje również przypadki lekkiej obudowy na bazie stalowych kaset wzdłużnych.

W tych przypadkach elementy konstrukcyjne, do których mocujemy blachę to słupy nośne, pośrednie a także rygle i belki. Wyróżnienie blach fasadowych w tym opracowaniu wynika z faktu, iż stawiane są im inne wymagania co wpływa zasadniczo na wytyczne dla elementu mocującego.

Wyróżniamy tutaj również elementy konstrukcyjne, do których mocujemy blachę czyli słupy, rygle, profile pośrednie, a także kasety wzdłużne.

Drugim, zasadniczym kryterium podziału dla zastosowania, przyjętym w opracowaniu, jest rodzaj elementu konstrukcyjnego, do którego mocowana jest blacha w danym przypadku. Mówimy tutaj o następujących typach konstrukcji:

• stalowa cienkościenna,
• stalowa gorącowalcowana,
• z drewna klejonego,
• z elementów betonowych.

Stalowe elementy konstrukcyjne cienkościenne charakteryzują się przede wszystkim niewielką grubością ścianki profilu stalowego (najpopularniejszy podział wskazuje granicę dla grubości ścianki na poziomie ok. 3,0 mm). W tej grupie krytycznym, z punktu widzenia systemu mocowania są profile stalowe o grubości ścianki w zakresie od 0,7 do 2,0 mm. W uzasadnionych przypadkach możemy mówić także o mocowaniu – złożenia dwóch blach – np. 2 x 1,0 mm.

Blacha perforowana jako elewacja. Źródło arch. KOELNER S.A.

Pod pojęciem elementów konstrukcyjnych gorącowalcowanych przyjęto wszelkie profile stalowe, dla których grubość ścianki przekracza 5,0 mm. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na profile o znacznych wymiarach geometrycznych (typu HEA, HEB jak i specjalne indywidualnie zaprojektowane blachownice) zarówno co do przekroju poprzecznego profilu jak i jego grubości ścianki w miejscu mocowania. Dla typowych, małogabarytowych wyrobów hutniczych mamy do czynienia również ze zmienną grubością ścianki profilu (np. dwuteowniki).

Elementy konstrukcyjne wykonane z drewna klejonego występują coraz powszechniej i to zarówno dla układów z blachami dachowymi (np. dźwigary klejone, kratowe lub płatwie) jak i blachami w ścianie (np. słupy, belki, dźwigary).

Elementy betonowe to wszelkiego rodzaju elementy żelbetowe, prefabrykowane, przygotowywane w zakładzie produkcyjnym oraz wylewane bezpośrednio na placu budowy. Dotyczy to zarówno słupów jak i belek betonowych.

Osobno wyróżniono przypadek tak zwanego szycia blach czyli łączenia ze sobą dwóch elementów stalowych niewielkiej grubości np. 2 x 0,75. Występuje on w różnych przypadkach:

• zakładzie pomiędzy nachodzącymi na siebie blachami dachowymi,
• szyciu kaset wzdłużnych między sobą,
• „zszywaniu” blach elewacyjnych na zakładzie,
• mocowaniu obróbek blacharskich do blach fasadowych.

Do podstawowych sposobów mocowania wykorzystywanych w lekkiej obudowie zalicza się takie metody, jak:

• mocowanie w technice samowiercącej przy pomocy łączników samowiercących;
• mocowanie w technice samogwintującej przy pomocy łączników samogwintujących;
• innych sposobów takich, jak wstrzeliwanie, nitowanie i przy pomocy elementów rozprężnych.

Mocowanie elementów elewacyjnych za pomocą łączników samowiercących odbywa się w jednym cyklu technologicznym, czyli przy pomocy jednego urządzenia. W technologii tej wiertło zintegrowane jest z łącznikiem, co pozwala na: w fazie pierwszej wiercenie otworu wstępnego pod łącznik poprzez materiał mocowany, a w fazie drugiej wkręcanie z jednoczesnym gwintowaniem otworu w podłożu.

Przy metodzie mocowania elementów elewacyjnych za pomocą łączników samogwintujących należy wcześniej wykonać w podłożu otwór wstępny, a następnie wkręcić łącznik. Wykonujemy tutaj dwie niezależne operacje: pierwsza to wiercenie otworu wstępnego przy użyciu urządzenia wyposażonego w wiertło, druga to wkręcanie łącznika do otworu z jednoczesnym gwintowaniem otworu w podłożu. Wiercenie otworu wstępnego może być wykonane przez element mocowany.

W metodzie wstrzeliwania, łączniki wtłaczane są do podłoża przy wykorzystaniu sił wybuchu ładunku prochowego, chemicznego lub porcji gazu, bądź przy pomocy sprężonego powietrza. Urządzenia z reguły wyposażone są w element pośredniczący tak zwany tłok. Metoda ta z reguły nie wymaga nawiercania mocowanych elementów oraz wykonania otworu wstępnego w podłożu.

Przy mocowaniu nitami należy wykonać otwór wstępny w materiałach łączonych przy pomocy odpowiedniego urządzenia wyposażonego w wiertło, a następnie osadzić łącznik. Metoda ta obecnie wykorzystywana jest przede wszystkim przy montażu wszelkiego rodzaju obróbek blacharskich w miejscach widocznych.

Ważnym kryterium prawidłowego doboru łącznika jest jego nośność na wyrywanie z podłoża, jego ścinanie oraz przeciąganie przez materiał mocowany. Parametry te, zawarte są w Aprobatach Technicznych producentów łączników oraz producentów zasadniczych elementów elewacyjnych – blach, płyt warstwowych itp. lub w ich materiałach technicznych. Przy doborze łączników mocujących blachy do konstrukcji należy zwrócić uwagę na następujące parametry:

• minimalna grubość podłoża dla danego rodzaju łącznika;
• maksymalna zdolność wiercenia – przewiercalność (dla łączników samowiercących) czyli łączna grubość przewiercanych materiałów;
• maksymalna grubość mocowania, szczególnie przy łączeniu elementów z dodatkowymi warstwami pomiędzy nimi (np. przekładka izolacyjna),
• rodzaju podłoża do jakiego jest mocowany element.

Łączniki samowiercące jak i samogwintujące wykonane są ze stali węglowej, ocynkowane, lub ze stali nierdzewnej. Dobór łącznika w wersji ocynkowanej lub nierdzewnej winien być uzależniony od środowiska w jakim ma być zastosowany – zgodnie z PN-EN – ISO 12944-2:2001, PN – EN – 10152 – 2005.

Łączenie blach profilowych do konstrukcji nośnych bardzo często wykorzystywane jest przez projektantów jako dodatkowe usztywnienie konstrukcji. Dlatego metody łączenia mogą być dobierane przez konstruktorów na etapie obliczeń. W układzie mocowania do konstrukcji nośnych należy więc ściśle przestrzegać zaleceń konstrukcyjnych jeżeli takowe znajdują się w projekcie, a ewentualne zmiany konsultować z projektantem.

Przy montażu łączników pracujących na zewnątrz (w bezpośrednim kontakcie z warunkami atmosferycznymi lub w specjalnych warunkach) należy szczególną uwagę zwrócić na:

• dobrane w zależności od typu atmosfery, w której dany łącznik pracuje;
• zastosowanie elementów uszczelniających (podkładek uszczelniających) zapobiegających penetracji wilgoci do wewnątrz w miejscu zainstalowania łącznika; istotne znaczenie ma tutaj prawidłowe zamontowanie podkładki z elementem uszczelniającym.

Mgr inż. Marian Bober
KOELNER S.A.

Publikacje są dostępne na portalu stowarzyszenia: www.dafa.com.pl