Złącza ciesielskie w połączeniach w masywnych konstrukcjach drewnianych (CLT)

Masywne konstrukcje drewniane stają się coraz bardziej popularne, zwłaszcza w krajach Europy zachodniej. Ta technologia daje ogromne możliwości wznoszenia budynków nawet do kilkudziesięciu pięter. Podobnie jak w wielu innych konstrukcjach drewnianych, połączenia i ich jakość często są decydującym czynnikiem nośności całej konstrukcji. Bez zaprojektowania i wykonania odpowiednich połączeń, budynek będzie tylko zestawem prefabrykowanych elementów. Dopiero powiązanie ich ze sobą sprawia, że możemy mówić o układzie konstrukcyjnym.

Na wstępie warto zaznaczyć, że drewniane konstrukcje masywne to nie tylko CLT (cross laminated timber). Jest to ogólna nazwa elementów konstrukcyjnych (płyty, tarcze) tworzących lite powierzchnie, które powstają z zespolenia mniejszych lameli w duży prefabrykat. Połączenie między lamelami może być klejone lub mechaniczne. W przypadku połączeń mechanicznych najczęściej stosuje się gwoździe (nails) lub sworznie (dowels). Stąd pojawią się określenia typu NLT (nail laminated timber), DLT (dowel laminated timber). Technologii jest wiele, ale efekt końcowy podobny – uzyskanie zespolonych elementów, które można używać do budowy ścian i stropów. Z tego powodu, czasami można spotkać potoczne określenie „drewniana wielka płyta”. Takie prefabrykaty są dostarczane na budowę i montowane do wcześniej przygotowanych złączy ciesielskich (zdj. 2). W niniejszym artykule, będę odnosił się do najpopularniejszej wersji masywnego drewna, jaką jest CTL – drewno klejone krzyżowo, jednakże większość rozwiązań można stosować do wszelkich innych masywnych technologii.

Połączenie z fundamentem

Łącząc ściany CLT z betonowym fundamentem z reguły stosuje się złącza ciesielskie. Oparcie ściany na fundamencie może być bezpośrednie, lub pośrednie z wykorzystaniem podwaliny montażowej. Zastosowanie podwaliny ułatwia poziomowanie ścian i wyrównywanie nierówności po robotach betoniarskich. Łącząc ściany CLT z fundamentem zabezpiecza się je zarówno przed przesunięciem, jak i przed obrotem. Aby zrealizować te dwa warunki, z reguły łączy się ściany CLT przy zastosowaniu kątowników (zdj. 3) i złączy kotwiących (zdj. 4).

Zastosowanie odpowiednich złączy zależy od wielkości oddziaływań na ścianę i jest decyzją projektową. Typowe rozmieszczenie przedstawiono na zdjęciu 5. Kątowniki działające przeciw przesunięciu ściany są z reguły rozmieszczane w okolicach środka szerokości ściany. Złącza kotwiące, przeciwdziałające obrotowi, są lokalizowane na skrajach prefabrykatu (zdj. 5).

Innym sposobem połączenia z fundamentem jest zastosowanie kotwienia od zewnątrz. W takim przypadku, ściana CLT jest zlicowana z zewnętrzną krawędzią fundamentu. Zamiast kątowników stosuje się płytki NPB i proste złącza kotwiące MAH (zdj. 6). To rozwiązanie niestety wymaga dużej precyzji robót betoniarskich. Każda niedokładność będzie powodowała odchylenie płaszczyzny fundamentu od płaszczyzny ściany. Duże niedokładności mogą wręcz uniemożliwiać ten sposób montażu.

Połączenia wyższych kondygnacji

W przypadku połączeń ścian wyższych pięter do stropów poniżej, stosuje się podobne połączenia. Typowe złącza to znowu kątowniki na przesuw i złącza kotwiące przeciw przesuwowi. Pojawiają się jednak pewne komplikacje. W przypadku parteru opierając ściany na betonowym fundamencie, nie ma problemu z wykonaniem kotwienia (mechanicznego lub chemicznego). Na wyższych kondygnacjach aby uzyskać podobną nośność stosuje się inne rozwiązania. Na przykład w przypadku złączy kotwiących stosuje się symetryczny układ pary złączy kotwiących połączonych śrubą przez strop kondygnacji (zdj. 7).
Typowe kątowniki stosowane w połączeniu ścian pięter z drewnianymi stropami przedstawiono na rysunku 8.

Alternatywnym sposobem połączeń, podobnie jak w przypadku ścian parterowych, jest łączenie od zewnątrz przy użyciu płytek i taśm perforowanych (zdj. 9). Na wyższych kondygnacjach taki sposób łączenia stosuje się dużo częściej. Wynika to z łatwości zapewnienia licowania się zewnętrznych płaszczyzn łączonych elementów CLT. Na parterze problemem była niedokładność wykonania podkonstrukcji betonowej. W przypadku CLT problem niedokładności elementów praktycznie nie występuje.

Sposoby łączenia prefabrykatów CLT nie powinny przysporzyć specjalnych problemów. Podobne rozwiązania można stosować na parterze łącząc ściany z fundamentem, jak i na wyższych kondygnacjach, łącząc wzajemnie ściany i stropy CLT.

W razie pytań dotyczących projektowania lub montażu połączeń w masywnych konstrukcjach drewnianych, 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