Łączniki

Jakie wkręty oraz inne elementy złączne zastosować do konstrukcji dachowej, a jakie do np. altany?

Jakie wkręty oraz inne elementy złączne zastosować do konstrukcji dachowej, a jakie do np. altany?

Chociaż na temat wkrętów czy innych elementów złącznych napisano już wiele artykułów, to jednak w dalszym ciągu w trakcie przeróżnych szkoleń, kursów czy rozmów na budowach pojawia się bardzo często następujące pytanie: „…to jakie wkręty lub inne elementy złączne zastosować do konstrukcji dachowej, a jakie do np. altany?”, stąd tak postawiony tytuł tego artykułu.

Odpowiedź na tak postawione pytanie powinna być tylko jedna. Tylko (i wyłącznie) takie, jakie zostały wyspecyfikowane w projekcie wykonawczym konstrukcji np. Marcopol. Jednak w zdecydowanej większości, z drobnymi wyjątkami, takiej specyfikacji nie znajdziemy w istniejących projektach dotyczących konstrukcji drewnianych. Dotyczy to zarówno konstrukcji dachowej, jak i konstrukcji altany, bo przecież altana także wymaga co najmniej zgłoszenia do właściwego organu, więc podlega przepisom prawa budowlanego. Oczywiście z uwagi na wielkości sił występujących w połączeniach, te elementy złączne mogą być różne.

Realizacja wszelkich drewnianych konstrukcji budowlanych bez projektu wykonawczego obejmującego przyjęte rozwiązanie połączeń węzłów konstrukcji nie powinna być dopuszczona do realizacji, a projekt powinien być uznany za niekompletny.

Niewyobrażalne jest zaprojektowanie dachu (i nie tylko dachu) w konstrukcji stalowej bez projektu wykonawczego tj. zaprojektowanych połączeń, właściwie dobranych średnic śrub i ich klasy czy ich rozstawu, a w przypadku konstrukcji drewnianych brak takiego podejścia jest niemalże normą. Projektanci często omijają to wymaganie wpisując w projekcie „połączenia wykonać zgodnie ze sztuką budowlana”. Czyli jak? – jakoś sobie z tym cieśla poradzi. Cieśla wykonał już tyle dachów i „stoją”, to ten też będzie stał, ale czy na pewno, i kto za to będzie odpowiadał, gdy jednak będzie inaczej. Odpowiedzialność spadnie na kierownika budowy.

Nie jest rolą wykonawcy rozwiązywać połączenia, ale je wykonać zgodnie z projektem wykonawczym. Normą jest także stosowanie drewna niekonstrukcyjnego na konstrukcje dachowe, co skutkuje tym, że konstrukcja wykonana z drewna nieklasyfikowanego to samowola budowlana, ale to już temat na oddzielny artykuł. Jednak problem jest podobny.

Zastosowanie złączy czy wkrętów nie dopuszczonych do stosowania w budownictwie lub źle dobranych także może skutkować koniecznością rozbiórki konstrukcji, a tym samym narazić wykonawcę czy inwestora na duże koszty z tym związane.

By ułatwić projektowanie i wykonywanie konstrukcji z drewna, polska firma MARCOPOL opracowała nie tylko szeroką gamę wkrętów konstrukcyjnych, złączy ciesielskich, śrub czy gwoździ przewidzianych do łączenia konstrukcyjnych elementów drewnianych, których jakość i bezpieczeństwo potwierdzają europejskie oceny techniczne, europejskie certyfikaty oraz krajowe aprobaty techniczne, a także opracowała katalog połączeń i nośności w konstrukcjach drewnianych typowych rozwiązań (Fot. 1).

Rys. 1. Rozstawy i odległości łączników wzdłuż i w poprzek włókien oraz od boków elementu.
Rys. 1. Rozstawy i odległości łączników wzdłuż i w poprzek włókien oraz od boków elementu.

Jak już wspomniano wcześniej, projektując połączenie, ilość łączników nie może być dobierana w przypadkowy sposób, ale musi być wyznaczona obliczeniowo zgodnie z aktualnymi przepisami normowymi z uwzględnieniem sił występujących w węźle, jak również charakteru i czasu ich oddziaływania.

Tablica 1. Minimalne rozstawy i odległości gwoździ oraz wkrętów o średnicy ≤ 6 mm, obciążonych poprzecznie.
Rozstawy i odległości
(patrz rysunek 2)
Kąt oddziaływania
siły w łączniku
w odniesieniu
do osi elementu [α]
Minimalne rozstawy i odległości
bez nawierconych otworówz nawierconymi otworami
ρk≤420420<ρk≤500
ρk w kg/m³
Rozstaw a1
(wzdłuż włókien)
0°≤α≤360°d<5 mm: (5+5|cosα|)d
d≥5mm: (5+7|cosα|)d
(7+8)|cosα|d(4+|cosα|)d
Rozstaw a2
(w poprzek włókien)
0°≤α≤360°5d7d(3+sinα)d
Rozstaw a3,t
(koniec obciążony)
–90°≤α≤90°(10+5cosα)d(15+5cosα)d(7+5cosα)d
Rozstaw a3,c
(koniec nieobciążony)
90≤α≤270°10d15d7d
Odległość a4,t
(bok obciążony)
0°≤α≤180°d<5mm: (5+2sinα)d
d≥5mm: (5+5sinα)d
d<5 mm: (7+2sinα)d
d≥5mm: (7+5sinα)d
d<5mm: (3+2sinα)d
d≥5mm: (3+4sinα)d
Odległość a4,c
(bok nieobciążony)
180°≤α≤360°5d7d3d

O ile dostępne oprogramowanie inżynierskie umożliwia dobre i właściwe dobranie przekrojów drewnianych elementów konstrukcji, to niewiele powszechnie dostępnych programów komputerowych umożliwia projektowanie połączeń, szczególnie trzpieniowych (gwoździe, wkręty, śruby). Problem ten bardzo widoczny jest w projektowaniu najbardziej powszechnych konstrukcji, czyli więźb dachowych.

W projektach budynków z klasycznymi dachami drewnianymi praktycznie zawsze znajdziemy obliczenia statycznowytrzymałościowe przekrojów elementów więźby drewnianej, jednak bardzo rzadko zamieszczone są tam detale połączeń oraz ich obliczenia, brakuje rysunków wykonawczych połączeń, pozostawiając ten problem wykonawczy konstrukcji.

Inne często zadawane na budowach pytanie brzmi: „jak prawidłowo rozmieszczać łączniki?”. Tu także powinna być odpowiedź jedna, tylko tak jak zostały rozmieszczone na rysunku w projekcie wykonawczym konstrukcji. Jednak nie zawsze tak to wygląda.

Jeżeli jednak ilość i rodzaj łączników w połączeniu zostanie wyznaczona obliczeniowo lub dobrana na podstawie katalogów producenta a brakuje rysunku ich rozmieszczenia w węźle, to wykonawca musi pamiętać, by te łączniki były rozmieszczone zgodnie z przywołaną normą w obliczeniach. Aktualnie jest to norma PN-EN 1995-1-1 i jest to praktycznie jedyna norma, wg której można obecnie projektować konstrukcje drewniane z uwagi na zharmonizowanie jej z normami, wg których określamy klasy drewna konstrukcyjnego dostępne na rynku.

Tablica 2. Minimalne rozstawy i odległości śrub i wkrętów o średnicy > 6 mm, obciążonych poprzecznie.
Rozstawy i odległości
(patrz rysunek 2)
Oddziaływania siły w łączniku
w odniesieniu do osi elementu [α]
Rozstawy i odległości minimalne
Rozstaw a1
(wzdłuż włókien)
0°≤α≤360°(4+|cosα|)d
Rozstaw a2
(w poprzek włókien)
0°≤α≤360°4d
Rozstaw a3,t
(koniec obciążony)
–90°≤α≤90°max(7d;80mm)
Rozstaw a3,c
(koniec nieobciążony)
90°≤α≤150°
150°≤α≤210°
210°≤α≤270°
(1+6 sinα)d
4d
(1+6|sinα|)d
Odległość a4,t
(bok obciążony)
0°≤α≤180°max[(2+2sinα)d;3d]
Odległość a4,c
(bok nieobciążony)
180°≤α≤360°3d

Wykazany w projekcie wykonawczym układ łączników (gwoździ, wkrętów, śrub) w połączeniu nie może być zmieniany w dowolny sposób, a już na pewno nie wolno zmniejszać odległości pomiędzy łącznikami, jak i ich odległości od krawędzi bocznych elementu, bo wpływa to na nośność połączenia.

Niezachowanie natomiast minimalnych normowych rozstawów łączników oraz ich odległości od krawędzi bocznych, co na budowach jest często spotykane, dyskwalifikuje takie połączenie i uznaje się je za nienośne, dlatego w tym artykule na to zagadnienie zwrócono szczególną uwagę i podano warunki minimalnych rozstawów łączników (gwoździ, wkrętów i śrub).

W tabeli 1 podano minimalne rozstawy i odległości dla gwoździ oraz wkrętów do 6 mm (włącznie) obciążonych poprzecznie, a w tabeli 2 podano minimalne rozstawy i odległości dla śrub oraz wkrętów powyżej 6 mm obciążonych poprzecznie. Natomiast na rysunku 1 podano możliwe układy łączników.

W tym miejscu należy wspomnieć jeszcze o jednym aspekcie, dotyczącym złączy trójelementowych pokazanych na rys. 2, w szczególności dotyczących rozstawów gwoździ lub wkrętów zachodzących na siebie w środkowym elemencie.

Rys. 2. Złącze trójelementowe na gwoździe lub wkręty jednocięte – zachodzenie się gwoździ lub wkrętów w środkowym elemencie złącza.
Rys. 2. Złącze trójelementowe na gwoździe lub wkręty jednocięte – zachodzenie się gwoździ lub wkrętów w środkowym elemencie złącza.

Jeżeli (t-t2) jest większe od 4 średnic gwoździa lub wkręta, to układ gwoździ z jednej strony połączenia nie wpływa na rozmieszczenie gwoździ lub wkrętów z drugiej strony połączenia.

Jeżeli natomiast ten warunek nie zostanie spełniony, to rozstaw łączników z jednej strony połączenia musi być wyznaczony z uwzględnieniem układu łączników ze strony przeciwnej, to znaczy muszą być zachowane minimalne rozstawy pomiędzy łącznikami, nieważne z której strony zostały osadzone. Warunek ten może być bardzo istotny w przypadku wykonania złącza trójelementowego z wykorzystaniem łączników dłuższych niż zaprojektowano w projekcie wykonawczym, i może skutkować koniecznością zwiększenia minimalnych rozstawów i uwzględnienia w trasowani rozstawu łączników osadzonych z przeciwnej strony połączenia.

Powyższe uwarunkowanie nie wyczerpują wszystkich problemów związanych z połączeniami. Zwrócono jedynie uwagę na zagadnienia najczęściej występujące w konstrukcjach drewnianych, czyli na połączenia ścinane. By ułatwić wykonawcom właściwe wykonywanie połączeń Firma Marcopol planuje w kolejnych artykułach poruszać najbardziej nurtujące i najczęściej zadawane pytania przez wykonawców, w szczególności te dotyczącepołączeń, dlatego prosimy o ich zgłaszanie.

Dr inż. Janusz Brol
Politechnika Śląska w Gliwicach
email@janusz.brol@polsl.pl

Mgr inż. Janusz Kabała
Dyrektor Działu Rozwoju Produktów Marcopol


Data publikacji: 4 marca, 2022



Komentarze


Udostępnij artykuł

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Podobne artykuły