Pękanie i rozwarstwienie murłaty

Zarysowanie i pękanie elementów więźby dachowej nie jest rzadkim zjawiskiem. Bardzo często zdarza się to w przypadku murłaty. Czy jest to powód do zmartwień? Czy można temu przeciwdziałać? Jak można próbować wzmocnić ten element, jeśli już dojdzie do rozwarstwienia? Na te i inne pytania postaram się odpowiedzieć w tym artykule.

Murłata jest elementem drewnianym mocowanym do żelbetowego wieńca na ścianach kolankowych. Jej główną funkcją jest wyrównanie poziomu przed montażem właściwych elementów więźby dachowej. Ułatwia też mocowanie krokwi – łatwiej zamontować krokiew do drewnianej murłaty, niż bezpośrednio do betonowego wieńca. Dość często murłata wysuwa się poza obrys ścian szczytowych, podpierając skrajne krokwie tworzące okap dachu. Typowy wymiar murłaty stosowany na polskich budowach to 14×14 lub 16×16 cm. Najczęstszym sposobem montażu murłaty do wieńca jest stosowanie stalowych szpilek, zatapianych w świeżej mieszance w czasie betonowania. Szpilka to nic innego jak pręt gwintowany z reguły klasy 5.8 i średnicy M12-M16, bywa często zagięty w kształt litery L.

Przyczyny pękania murłaty

Pojawiające się pęknięcia elementów drewnianych są zwykle wynikiem skurczu drewna występującego w czasie zmniejszania się wilgotności (schnięcia) elementu. Jest to zjawisko naturalne i w wielu przypadkach nie stanowi problemu. Problemem jest zbyt szybkie schnięcie, zwłaszcza elementów o wysokiej wilgotności początkowej (zdj. 1). Taka sytuacja może mieć miejsce, gdy na budowę dostarczane są elementy więźby o niedopuszczalnej (wysokiej) wilgotności. Norma do projektowania konstrukcji drewnianych Eurokod 5 w załączniki krajowym w punkcie NA.8.1 ogranicza dopuszczalną wilgotność drewna litego stosowanego na elementy konstrukcyjne do 18%. Sprawa jest niestety bardziej skomplikowana, bo nawet jeśli drewno o wilgotności do 18% nie ma pęknięć w momencie dostarczenia na budowę, to takie pęknięcia mogą się pojawić, jeśli na przykład finalnie element będzie pracował w środowisku o mniejszej wilgotności. Kwestia skurczu drewna jako materiału budowlanego jest bardzo złożona i powinni w tej kwestii wypowiadać się technologowie drewna. Faktem jest, że duża część drewna dostarczanego na budowy jest bardzo wilgotna, dotyczy to w szczególności elementów o krępych przekrojach, jak murłaty.

Z punktu widzenia konstrukcji więźby, możemy spotkać się jeszcze z jedną przyczyną pękania murłaty. Może ona pojawić się jeżeli mamy do czynienia z więźbami rozporowymi, czyli takim, które z krokwi na murłatę przekazują znaczące siły poziome. W przypadku, gdy krokiew zostanie połączona z podporą wkrętem ciesielskim lub gwoździem krokwiowym, może pojawić się pęknięcie murłaty. Nawiasem mówiąc, tradycyjny krępy wymiar murłaty wynikał także z konieczności wbicia w nią gwoździa krokwiowego na odpowiednią głębokość. Sposób działania połączenia krokwi z murłatą w przypadku pojedynczego dużego łącznika trzpieniowego (wkręt lub krokwiak) przedstawiony jest na zdj. 2.

Siła rozporu z krokwi przekazywana jest przez trzpień wkrętu w przekrój murłaty. W związku z tym, że wkręt jest zamontowany przez zacios w krokwi, nie sięga on dalej niż do połowy przekroju murłaty. Przekazując dużą siłę działającą na zewnątrz budynku, poprzez wkręt wprowadzamy naprężenia rozciągające w poprzek włókien murłaty. Spośród wszystkich parametrów wytrzymałościowych drewna, właśnie rozciąganie w poprzek włókien ma kilkukrotnie mniejszą wartość niż wszystkie pozostałe. Z drugiej strony wystarczy rozumieć jak zachowuje się element drewniany, żeby wiedzieć, że takie obciążenie będzie w łatwy sposób rozwarstwiało drewno. Na zdjęciu 3 przedstawione jest rozwarstwienie tego typu. Wyraźnie widać, że zewnętrzny fragment murłaty przesunął się względem podkładki szpilki. To zjawisko bardzo często towarzyszy awariom połączenia krokwi z murłatą. Niestety elementem sprzyjającym w tego typu rozwarstwieniach jest obecność samych szpilek rozmieszczonych w osi murłaty (zdj. 4).

Przeciwdziałanie zarysowaniu i rozwarstwieniu murłaty

Rozumiejąc przyczyny zarysowań można starać się je ograniczać jeszcze na etapie projektu i montażu konstrukcji. Warto zadbać, aby drewno stosowane na więźby było certyfikowane. Poza wypełnieniem wymogów formalnych, zwiększa to szanse otrzymania drewna o pożądanej wilgotności. Rozwiązaniem, które czasem, choć nie zawsze, można zastosować, jest zredukowanie przekroju murłaty do np. 5×15 cm. Aby móc zastosować taki przekrój murłaty musi zajść kilka warunków. Geometria połączenia wynikająca głównie z nachylenia połaci musi sprzyjać takiej zmianie. Problem może być następujący – jeśli zredukujemy wysokość murłaty o np. 10 cm może pojawić się kolizja krokwi z warstwą izolacji ściany. Dodatkowo, murłata o zredukowanym, płaskim przekroju praktycznie eliminuje wykorzystanie jej jako wspornik poza ścianę szczytową w celu stworzenia okapu. Oczywiście okap można wykonać w inny sposób, ale może być to pewne utrudnienie. Przy zredukowanym przekroju murłaty należy ją łączyć z krokwiami wyłącznie systemowymi złączami ciesielskim, przy użyciu gwoździ pierścieniowych o długości 40 lub 50 mm.

Jakie są korzyści ze zmiany przekroju murłaty z 16×16 do 5×15? Przekroje o takich wymiarach są łatwo dostępne o właściwej wilgotności. Dodatkowo, zredukowany przekrój nie kurczy się już w znaczący sposób. Obie te cechy wpływają pozytywnie na przeciwdziałanie pojawianiu się pęknięć. Inną korzyścią jest zmniejszenie ramienia siły rozporu względem powierzchni wieńca. Ułatwia to projektowanie rozstawu szpilek i redukuje ryzyko obracania się murłaty.
Idąc dalej, ryzyko pękania murłaty można całkowicie wykluczyć, eliminując murłatę. To rozwiązanie jest możliwe w sytuacji, gdy mamy pewność co do dużej dokładności robót betoniarskich. Eliminowanie murłaty i bezpośredni montaż do wieńca jest powszechnie stosowany w przypadku prefabrykowanych wiązarów kratowych (zdj. 5).

Zastąpienie wkrętów ciesielskich systemowymi złączami ciesielskimi wpływa pozytywnie na redukcję ryzyka rozwarstwienia. Eliminujemy mechanizm opisany wyżej i widoczny na zdj. 2.
Zastosowanie złączy z grupy SFH zabezpieczających krokiew przed rozporem, jednocześnie wzmacnia murłatę przed rozwarstwieniem. Przede wszystkim w przeciwieństwie do wkrętów ciesielskich obciążenie nie jest przekazywane w postaci siły skupionej, ale przez grupę mniejszych łączników rozłożonych na całym przekroju murłaty (zdj. 6). Dodatkowo blacha złącza montowana do górnej powierzchni murłaty pełni rolę płytki spinającej przekrój murłaty i zabezpieczającej przed rozwarstwieniem.

Zatrzymanie rozwarstwienia i wzmocnienie murłaty

W sytuacji gdy pęknięcia zauważymy w użytkowanym budynku, pozostaje ograniczenie dalszego rozwarstwienia i wzmocnienie murłaty. Dwa rozwiązania naturalnie nasuwają się same. Pierwsze to stosowanie perforowanych płytek stalowych w miejscu pęknięć i gwoździowanie części po obu stronach pęknięcia. Będzie to przeciwdziałało dalszej propagacji rysy i jej rozwarciu.
Problemem w zastosowaniu płytek może być ograniczona przestrzeń nad murłatą. Jeżeli mamy zamiar wzmocnić górną płaszczyznę murłaty, musimy mieć możliwość pionowego przybicia gwoździ. Często membrana dachowa i dalsze warstwy dachu uniemożliwiają swobodne operowanie młotkiem czy gwoździarką. Rozwiązaniem może być zastąpienie gwoździ wkrętami i stosowanie wkrętarki z nakładką kątową. Innym rozwiązaniem jest ściągnięcie rozwarstwionych części murłaty śrubami z dodatkowymi powiększonymi podkładkami. Śruby takie montuje się w poziomo nawierconych otworach w murłacie. Problem może stanowić dostęp do zewnętrznej strony murłaty w celu nałożenia podkładki i montażu nakrętki.

Rozwiązaniem, które jest bardzo łatwe w zastosowaniu, jest zamontowanie wkrętów od wewnętrznej strony murłaty. Z uwagi na różnicę nośności między wkrętami a śrubami, wymagane będzie zastosowanie większej ilości wkrętów niż śrub. Rozstaw wkrętów powinien być dostosowany do rozmieszczenia pęknięć. Powinien być zagęszczony w miejscach, gdzie problem jest największy. Ważne, aby stosowane wkręty posiadały gwint na całej długości (ESCRFTC lub ESCRFTZ), pozwoli to odpowiednio połączyć obie rozwarstwione części. Wkręty o gwincie częściowym w takim zastosowaniu zachowają się zdecydowanie gorzej. Alternatywnie można zastosować wkręty SWD o podwójnym gwincie. Są to specjalistyczne wkręty zaprojektowanie do uzyskania efektu dociągnięcia między łączonymi elementami. Uzyskuje się to przez zastosowanie na jednym wkręcie dwóch gwintów o różnych wartościach skoku. Dzięki temu w czasie wkręcania elementy łączone zbliżają się ku sobie.

Stosując to rozwiązanie należy tak dobrać długość wkrętu, aby gładka część trzpienia oddzielająca dwa gwinty znalazła się w szczelinie między elementami. Tylko wtedy uzyska się efekt dociągnięcia. Zastosowanie wkrętów dwugwintowych SWD nie oznacza, że szczelina po montażu całkowicie się zamknie. Zastosowanie wkrętów we wzmocnieniu murłaty przedstawiono na zdjęciu 7.

Podsumowując, rysy elementów drewnianych są czymś naturalnym, nie każda rysa powinna rodzić obawy i oznacza problem z konstrukcją. Niemniej jednak duże pęknięcia i rozwarstwienia elementów mogą stanowić problem konstrukcyjny.
W razie wątpliwości co do konkretnego przypadku warto zasięgnąć rady uprawnionych specjalistów. Kluczowym elementem jest zadbanie o odpowiednią wilgotność stosowanego drewna przeznaczonego na więźbę. Mam nadzieję, że przedstawione sposoby przeciwdziałania rozwarstwieniom i sposoby wzmocnień pomogą w razie tego typu problemów.

W przypadku pytań dotyczących konstrukcji drewnianych i sposobów łączenia ich poszczególnych elementów, zachęcam 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