Kotwienie murłaty do wieńca

Murłata – drewniana belka montowana na wieńcach ścian, stanowi podporę dla całego lub dużej części tradycyjnych więźb dachowych. Łączona jest z wieńcem prętami gwintowanymi, nazywanymi szpilkami, zatapianymi w mieszance betonowej. Co więcej można dodać? Czy można na tym etapie popełnić jakieś błędy? Wydaje się, że temat jest tak oczywisty, że nie jest warty poświęcenia jemu całego artykuły. Okazuje się jednak, że jest kilka szczegółów, na które warto zwrócić uwagę projektując i wykonując kotwienie murłaty do wieńca.

Murłata w większości przypadków montowana jest do wieńca przez zastosowanie gwintowanych prętów (szpilek). Szpilki mogą być przygotowane równolegle ze zbrojeniem wieńca (zdj. 2).

Równie często szpilki rozmieszczane są dopiero w świeżo ułożonej mieszance betonowej. Średnica szpilki, jej klasa i rozstaw na długości murłaty powinny być wyspecyfikowany przez projektanta w dokumentacji. Niestety, już na tym etapie pojawiają się często błędy. Przede wszystkim spora cześć projektantów w ogóle nie zastanawia się nad sposobem mocowania murłaty do wieńca i kopiuje z projektu na projekt formułkę typu: „Murłatę kotwić szpilkami w rozstawie 1,5 – 1,8m”. Zdarza się, że nie pojawia się żadna informacja na temat średnicy szpilki i jej klasy. Sam rozstaw, też czasami odnoszę wrażenie, jest wzięty z powietrza i nie jest poparty żadnymi obliczeniami. W przypadku niektórych typów więźb dachowy jest to szczególnie niebezpieczne, ale o tym w dalszej części artykułu. Ze strony wykonawcy pojawiają się błędy polegające na całkowitym ignorowaniu zapisów projektu w zakresie sposobu kotwienia murłaty.

Kilkukrotnie widziałem różne ekipy rozmieszczające szpilki w świeżo ułożonej mieszance betonowej wieńca. Nie przypominam sobie, żeby ktokolwiek w czasie tej czynności używał miary i zastanawiał się nad rozstawem szpilek. Chciałoby się powiedzieć, że zapis projektowy o rozstawie szpilek co 1,5 m powinno się z praktycznego punktu widzenia zastąpić zdaniem „szpilka co dwa-trzy kroki”. Ignorowanie zapisów projektów nie dotyczy jedynie gęstości rozmieszczenia szpilek, ale także ich średnicy i klasy wytrzymałości. „Spontaniczne” rozmieszczenie szpilek skutkuje bardzo często jeszcze jednym problemem, który pojawi się w momencie montażu krokwi. Chodzi o sytuacje kolizji elementów, gdy pozycja szpilki pokrywa się z pozycją krokwi na murłacie. Można ten problem łatwo wyeliminować, przewidując pozycję krokwi i rozmieszczając szpilki między nimi. Jeżeli już dochodzi do kolizji, wykonawcy mają kilka sposobów, aby poradzić sobie z tą sytuacją. Najczęstszym rozwiązaniem jest przesunięcie krokwi o kilka centymetrów na murłacie. Minimalna zmiana rozstawu na pojedynczej krokwi nie powinna mieć konstrukcyjnie i obliczeniowo większego znaczenia. Niestety, gdy krokiew montujemy przy użyciu złączy ciesielskich, należy także uniknąć kolizji szpilki ze złączem. Może to oznaczać przesunięcie krokwi o kilkanaście centymetrów. Bywają sytuacje, gdy nie jest możliwe przesunięcie krokwi także z innych powodów, jak na przykład pozycja okna, komina itp. Wtedy część wykonawców decyduje się na „docinanie” krokwi. Niestety może to prowadzić do dużego osłabienia przekroju i zmniejszenia pola podparcia na murłacie (zdj. 3).

Innym często zachodzącym błędem jest ścięcie szpilki na wysokości murłaty. Unikamy wtedy kolizji, jednakże likwidujemy połączenia murłaty z wieńcem i tym samym miejscowo podwajamy rozstaw szpilek. Rozwiązaniem chyba najczęściej stosowanym jest demontaż nakrętki i podkładki i ścięcie szpilki do górnej krawędzi murłaty. Następnie ręcznie wykonuje się gniazdo wokół pręta na głębokość umożliwiającą ponowny montaż nakrętki i podkładki. Jest to chyba najlepsze rozwiązanie z wykonawczego i konstrukcyjnego punktu widzenia, choć można doszukać się pewnego mankamentu. W zależności od wielkości gniazda, może ono prowadzić do znacznego zmniejszenia powierzchni podparcia krokwi. Wymagane pole docisku pomiędzy krokwią i murłatą powinno być obliczane w projekcie, dlatego to rozwiązanie może stanowić pewien problem. Osobiście uważam, że najbezpieczniejszym rozwiązaniem tej kolizji jest wycięcie pręta szpilki i zastąpienie go dwoma dodatkowymi prętami gwintowanymi zamontowanymi przy użyciu kotwy chemicznej po obu stronach krokwi. Pomimo że problem, jak widać, można rozwiązać, zachęcam do zaplanowanego rozmieszczania szpilek, aby takich sytuacji po prostu unikać.

Kotwienie murłaty w przypadku dachów rozporowych

Sposób mocowania murłaty do wieńca nabiera szczególnego znaczenia w przypadku dachu o konstrukcji rozporowej. Są to głównie dachy krokwiowe i krokwiowo- jętkowe. Temat połączenia krokwi do murłaty w przypadku dachów rozporowych opisywałem w co najmniej trzech artykułach FD&C (2017/3 – „Wzmocnienie połączenia krokiew-murłata na przykładzie awarii więźby”, 2019/3 – „Awaria połączenia krokwi z murłatą w skutek ignorowania zapisów projektu”, 2020/3 – „Oparcie krokwi na murłacie w dachu rozporowym”). Zachęcam do zapoznania się z tymi artykułami, ponieważ nie sposób omawiać sposobów kotwienia murłaty do wieńca bez przeanalizowania połączenia krokwi z murłatą. Mówiąc o rozporze więźby dachowej mamy na myśli siłę poziomą o zwrocie na zewnątrz budynku, przekazywaną z krokwi na murłatę. Jeżeli zastosujemy odpowiednie złącze ciesielskie, które bezpiecznie przeniesie poziome siły na murłatę, nie oznacza to jeszcze pełnego rozwiązania problemu rozporu dachu. W związku z tym, że rozpór działa na wysokości górnej krawędzi murłaty, pojawia się ryzyko obrotu murłaty (zdj. 4).

Jest to dość częste zjawisko, niestety problem jest bardziej złożony, niż na pierwszy rzut oka może się wydawać. Kilka czynników może przyczynić się do takiej awarii. Przede wszystkim na nośność połączenia murłaty z wieńcem wpływa rozstaw, średnica i klasa wytrzymałości szpilek kotwiących. Dlatego też te parametry powinny być ustalane przez projektanta w oparciu o pojawiające się obciążenia i ściśle przestrzegane przez wykonawcę. Każdy pręt kotwiący ma określoną nośność. Wartość momentu obracającego murłatę określa się na podstawie wartości siły rozporu i ramienia tej siły, równego wysokości przekroju murłaty. Na nośność tego połączenia wpływa także pole docisku podkładki pod nakrętką szpilki. Niestety pojawia się tu kolejny problem związany ze skurczem drewna. Dobrze dokręcona nakrętka i dociśnięta podkładka do murłaty w dniu montażu nie pozostanie dokręcona po pierwszym lecie lub sezonie grzewczym. Skurcz może postępować nierównomiernie z uwagi na różny stopień nasłonecznienia połaci. Problem w Polskich realiach jest powszechny, ponieważ typowe przekroje murłat (14×14, 16×16 cm) są trudno dostępne w odpowiedniej wilgotności. Bardzo często montowane są zawilgocone murłaty, będzie to skutkowało skurczowi o wartości finalnej w granicach 5-10 mm (zdj. 5).

W efekcie podkładka będzie poluzowana i zanim dociśnie murłatę, ta już w pewnym stopniu obróci się pod wpływem sił rozporu. Aby temu przeciwdziałać, należy ponownie dokręcić nakrętki szpilek po nastąpieniu skurczu murłaty. Jest to wymaganie normowe określone przez normę Eurokod 5: 10.4.3 (3) „(…) jeśli jest to konieczne, śruby i wkręty należy ponownie dokręcić, gdy drewno osiągnie wilgotność równowagową.”. Paradoksalnie może się okazać, że aby ograniczyć ryzyko obrotu murłaty, korzystniejsze jest stosowanie niższych przekrojów murłat. Przede wszystkich zmniejszając wysokość murłaty ograniczamy ramię siły obracającej. Dodatkowo mniejszy przekrój skurczy się proporcjonalnie mniej. Co także bardzo ważne, mniejsze przekroje prostokątne są łatwiej dostępne w wymaganej wilgotności. Wszystkie te czynniki złożą się na mniejsze ryzyko obrotu murłaty. Pamiętajmy, że nie zawsze mamy możliwość zmniejszenia przekroju murłaty. Często murłata wystaje poza ścianę szczytową, stanowiąc podparcie dla skrajnych krokwi. Kolejną kwestią jest sam docisk podkładki do drewna. Przy stosowanych standardowo podkładkach może pojawić się tak duży docisk, że albo podkładka zacznie wciskać się w murłatę, albo podkładka odkształci się. W przypadku dachów o dużych siłach rozporu sugeruję zastosowanie dodatkowych indywidualnych podkładek dociskowych. Mogą to być stalowe płytki o grubości min 5 mm i wymiarach 50×100 mm z otworem na szpilkę (zdj. 6).

Umożliwi to zwiększenie powierzchni kontaktu łącznika z drewnem, ale także dociśnięcie murłaty bliżej krawędzi obracanej. Innym rozwiązaniem z jakim kilkukrotnie się spotkałem w projektach jest zastosowanie kształtownika (np. ceownika) dociskającego murłatę, połączeniowego z wieńcem szpilką w kształcie litery „U” (zdj. 7.)

Jest to niewątpliwie bardzo skuteczne rozwiązanie, ale zdecydowanie bardziej skomplikowane niż wersja ze stalową płytką dociskową. Problemem może być kolizja U-szpilki ze zbrojeniem głównym wieńca, jak również konieczność przygotowania indywidualnych U-szpilek. To połączenie świetnie zapobiega obrotowi, ale nie zapewnia przeciwdziałania przesunięciu się murłaty. Z tego powodu powinno być stosowane naprzemiennie z rozwiązaniem klasycznym. Dodatkową zaletą tego rozwiązania jest mniejsza ilość wierconych otworów w osi murłaty, które często są punktem inicjacji pęknięcia murłaty wzdłuż jej osi (zdj. 8).

Ryzyko pękania murłaty zwiększa się wraz z zagęszczaniem punktów kotwienia (wierconych otworów) w murłacie. Ryzyko dodatkowo zwiększa murłata o dużej wilgotności w czasie wbudowania. Warto w tym miejscu wspomnieć, że w przypadku dachów rozporowych często stosuje się bardzo gęste kotwienie murłaty (np. co 50-60 cm). Oczywiście wynika to z obliczeń konstrukcyjnych i informacja taka powinna znajdować się w projekcie. Warto również wspomnieć o kilku newralgicznych miejscach, o których czasem wykonawcy zapominają. Poza przestrzeganiem rozstawu szpilek określonego przez projektanta, należy zwrócić szczególną uwagę na kotwienie miejsc połączeń poszczególnych fragmentów murłat, jeśli składają się one z kilku łączonych elementów (zdj. 9).

Ważnym miejscem kotwienia jest też koniec murłaty. Kilkukrotnie spotkałem się z awaria obrotu murłaty występującą miejscowo tylko na jej końcu. Można temu w łatwy sposób przeciwdziałać, kotwiąc murłatę w ostatnim jej fragmencie. Warto pamiętać, że jednym z najłatwiejszych sposobów wzmocnienia połączenia murłata-wieniec jest nawiercenie dodatkowych otworów w murłacie i wieńcu i zakotwienie prętów gwintowanych przy użyciu kotwy chemicznej. W tym przypadku należy zwrócić szczególną uwagę na kwestię czyszczenia otworu po wierceniu w betonie. Szczegóły podają producenci poszczególnych kotew chemicznych w instrukcjach montażu.

Jak widać tak prosta, wydawać by się mogło, kwestia jak połączenie murłaty z wieńcem obejmuje kilka kluczowych szczegółów, na które powinni zwrócić uwagę projektanci i wykonawcy. Projektantów zachęcam do przeliczenia wymaganej nośności szpilek i specyfikowanie kompletnej informacji zawierającej rozstaw, średnicę i klasę. Szczególną ważne jest odpowiednie kotwienie murłaty w przypadku dachów rozporowych.

W razie pytań i wątpliwości dotyczących sposobów kotwienia murłat, ale też rozwiązań w zakresie łączenia innych elementów więźb dachowych, 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
Kierownik techniczny oddziału
Simpson Strong-Tie