Konstrukcja drewnianego domu szkieletowego.
W niniejszym tekście prezentujemy typowe rozwiązania w zakresie konstruowania ścian szkieletowych drewnianych. Powstały one na fundamencie dobrych praktyk stosowanych przez ekspertów z danej dziedziny. Nie zawsze są one spisane – często jest to po prostu wiedza, jaką początkującym adeptom przekazują bardziej doświadczeni wykonawcy czy projektanci.
Oczywiście zasady, jakie prezentujemy poniżej, nie są jedyną możliwą drogą postępowania, a wiele z nich ma alternatywne rozwiązania detali konstrukcyjnych. Warto jednak się z nimi zapoznać – zwłaszcza jeśli nie ma się jeszcze dużego doświadczenia w dziedzinie prefabrykacji.
Stopień/ poziom prefabrykacji
Budownictwo szkieletowe – w tym również konstrukcje drewnianych ścian szkieletowych – w sposób oczywisty łączą się z technologią prefabrykacji, która sukcesywnie zdobywa coraz większą popularność. Można powiedzieć, że ile firm świadczących usługę prefabrykacji, tyle też różnych stopni / poziomów prefabrykacji drewnianych ścian szkieletowych. Konstrukcje te wykonywane są na takim poziomie, na jaki pozwalają możliwości produkcyjne i park maszynowy, jakim dysponuje producent. Zasadniczo można wyróżnić cztery ogóle stopnie prefabrykacji:
- Brak prefabrykacji – mówimy o nim, gdy wszystkie materiały i komponenty trafiają na miejsce docelowe, w którym odbywa się cały proces budowlany.|
- Prefabrykacja panelowa otwarta – w firmie prefabrykującej powstają jedynie konstrukcje poszczególnych ścian (szkielet) wraz z jednostronną płytą poszycia. Następnie przygotowane w ten sposób elementy trafiają na budowę, gdzie wykonywane są kolejne prace.
- Prefabrykacja panelowa zamknięta – konstrukcje ścian szkieletowych drewnianych prefabrykuje się w najwyższym stopniu zaawansowania, na który pozwala park maszynowy. Tego typu prefabrykacja obejmuje często izolacje, instalacje, wszelkie warstwy wykończenia, stolarkę itp. Na miejsce docelowe przegrody budynku transportowane są w formie paneli. Konieczne jest tylko ich zestawienie połączenie.
- Prefabrykacja modułowa – to najwyższy możliwy stopień prefabrykacji. W zakładzie świadczącym takie usługi powstają gotowe pomieszczenia, które mają dwa stropy i ściany. Na budowę trafiają moduły – prostopadłościany, które po połączeniu stanowią cały budynek. Tego typu prefabrykacja umożliwia nie tylko wykończenie „pod klucz”, ale nawet transport z wyposażeniem.
Im wyższy stopień prefabrykacji, tym szybszy montaż, a co za tym idzie – brak ekspozycji materiałów na zewnętrzne warunki pogodowe oraz wysoka precyzja wykonania. Jednocześnie bardziej zaawansowana technologia oznacza większe nakłady finansowe na specjalistyczny sprzęt i infrastrukturę zakładu. Wymusza ponadto konieczność przygotowania bardzo dokładnej i precyzyjnej dokumentacji warsztatowej.
Od stopnia prefabrykacji zależą przyjęte rozwiązania konstrukcyjne. W przypadku prefabrykacji zamkniętej trudnością jest ograniczony dostęp do warstwy nośnej ściany (szkielet drewniany). Konstrukcja może więc wymuszać na projektantach i wykonawcach zastosowanie innych rozwiązań (m.in. instalacji, elementów wykończeniowych) niż w przypadku prefabrykacji otwartej lub gdy cały proces budowlany realizowany jest w miejscu docelowym.
Podział ścian pod względem funkcji
Podstawowy podział ścian wewnętrznych w budynkach obejmuje ściany konstrukcyjne i niekonstrukcyjne. W obrębie pierwszej grupy, uwzględniając pełnione przez ściany konstrukcyjne funkcje, wyróżniamy ściany nośne i usztywniające. W budynkach drewnianych szkieletowych ściany konstrukcyjne nośne to te, które przenoszą obciążenia pionowe, tj. ciężar własny, obciążenia użytkowe itp. Z kolei ściany usztywniające przenoszą obciążenia poziome (od oddziaływania wiatru lub efektów sejsmicznych) na niższe kondygnacje lub fundament (w tym ostatnim przypadku mowa o ścianach parteru).
Możliwe są też takie ściany, które pełnią jednocześnie funkcję nośną i usztywniającą, co oznacza, że przenoszą zarówno obciążenia pionowe, jak i poziome.
Ściany niekonstrukcyjne to przeważnie ściany działowe, czyli takie przegrody, które w budynku wydzielają poszczególne pomieszczenia.
Poniższy rysunek ilustruje podział na ściany. Zielona oś odzwierciedla kierunek układu belek stropowych nad ścianami przedstawionej kondygnacji.
fot. SIMPSON Strong-Tie | Przykład podziału ścian z uwagi na funkcję nośną i usztywniającą.
Podział zaznaczonych ścian z uwzględnieniem funkcji przez nie pełnionych może być następujący: ściany A i B, o układzie prostopadłym względem belek stropowych, będą pełnić rolę nośną, natomiast rolę usztywniającą może pełnić już tylko jedna z nich, np. ściana A. O tym, czy ściana pełni funkcję usztywniającą, decyduje sposób jej poszycia i rodzaj zakotwienia w fundamencie.
Usytuowane równolegle do belek stropowych ściany C i D nie muszą być nośne, mogą jednak odgrywać rolę ścian usztywniających. Oznacza to, że w domu szkieletowym mogą być ściany nienośne, która będą jednak pełnić funkcję usztywniającą. Oczywiście można nazywać je ścianami nośnymi, ale rozróżnienie „nośna” – „usztywniająca” wyraźnie precyzuje, jakie obciążenia pionowe/poziome ma przenosić.
Zanim przejdziemy do szczegółowych zagadnień związanych z budową ścian szkieletowych drewnianych, warto zwrócić uwagę na jeszcze jedną kwestię. Otóż ściany usztywniające łączy się z fundamentem za pomocą specjalnych złączy kotwiących, które często bywają mylone ze standardowymi kątownikami. Pomyłki te nie są przypadkowe – otóż część z nich rzeczywiście ma formę kątownika nierównoramiennego.
W odróżnieniu od zwykłego kątownika, złącze kotwiące przenosi duże siły podrywające skierowane do góry. W tym celu jest też ono projektowane, dlatego w jego dolnym ramieniu znajduje się otwór na kotwienie mechaniczne lub chemiczne. Z kolei górne ramię ma konstrukcję, która pozwala wbić w słupek ściany maksymalnie dużo gwoździ.
Wszystkie te elementy sprawiają, że złącza kotwiące mogą przenosić siły podrywające o wartości 20-40 kN, czyli 2-4 tony.
Dzięki takiej budowie jedno złącze kotwiące może przenieść siłę podrywającą o wartości 20-40kN (2-4 tony), w zależności od typu i rozmiaru.
fot. SIMPSON Strong-Tie | Przykłady najbardziej popularnych złączy kotwiących: HTT, AKR, AH.
Do ścian o pełnej prefabrykacji wykorzystuje się zazwyczaj złącza, które pozwalają zakotwić ścianę do fundamentu bez konieczności kłopotliwego otwierania ściany na budowie. Są to tzw. dwuczęściowe złącza kotwiące.
fot. SIMPSON Strong-Tie | Dwuczęściowe złącze kotwiące stosowane w przypadku ścian w pełni prefabrykowanych.
Konstrukcja ściany szkieletowej drewnianej
fot. SIMPSON Strong-Tie | Elementy składowe konstrukcji ściany szkieletowej.
Słupek standardowy – jest to główny element konstrukcyjny ściany szkieletowej drewnianej. W naszym kraju nie obwiązują jednolite standardy dotyczące wymiarów przekroju poprzecznego słupków. Najczęściej stosuje się słupki o szerokości od 45 do 80 mm, natomiast wysokość przekroju w znacznej części uzależniona jest od grubości izolacji, jaką planujemy zmieścić w ścianie, co wpływa na parametry izolacyjne przegrody.
Grubości ścian zewnętrznych wynoszą zazwyczaj od 140 do nawet 300 mm. Ściany wewnętrzne natomiast, co do których nie ma wymagań termicznych (izolacja występuje w nich jedynie w roli izolatora akustycznego), powstają z przekrojów o mniejszych wysokościach.
Aby zminimalizować odpady podczas budowania ścian szkieletowych drewnianych, należy dopasować rozstaw słupków do szerokości stosowanych płyt pokrycia. Pozwala to również na przyspieszenie prac.
fot. SIMPSON Strong-Tie
Typowe rozstawy słupków poszywanych płytą OSB o szerokości 1250 mm. Dodatkowe kilka milimetrów w rozstawie stosuje się z uwagi na konieczności zachowania szczeliny między krawędziami sąsiadujących płyt. Jeżeli stosowane są inne płyty poszycia, rozstaw słupków należy dostosować do ich modułu szerokości.
Słupki zwielokrotnione pojawiają się w konstrukcji drewnianych ścian szkieletowych jako słupki dodatkowe (poza standardowymi). Ich funkcją jest podparcie tych elementów stropu, które generują duże siły skupione (wymiany, podciągi). Ich przekrój tworzą zazwyczaj te same elementy, co słupki standardowe zestawione w pakiet kilku słupków. Za wyznaczenie ilości potrzebnych słupków odpowiada projektant całej konstrukcji.
Słupki okienne/ drzwiowe – pojawiają się przy otworach okiennych i drzwiowych, tworząc konstrukcję nośną otworu. Istnieją różne sposoby formowania tego fragmentu ściany – najbardziej typowym rozwiązaniem jest słupek pełny, słupek podpierający nadproże oraz słupek podokienny.
Podwaliny – to element, który najczęściej ma taki sam przekrój jak słupek. Podwaliny leżą na fundamencie lub stropie i stanowią dolną krawędź ściany. W przypadku ścian parteru stosuje się często podwójne podwaliny, gdzie jedna z nich (montażowa) montowana jest do fundamentu. Odpowiada ona za wypoziomowanie powierzchni pod ściany oraz wyznaczenie ich pozycji. Jest bardzo narażona na wilgoć, dlatego często poddaje się ją impregnacji.
Druga podwalina, która funkcjonuje też pod nazwą „pas dolny”, stanowi fragment prefabrykowanej drewnianej ściany szkieletowej, który umożliwia połączenie słupków w element wysyłkowy.
Oczepy – są to poziome elementy usytuowane na górnej krawędzi ściany, które często stosowanie są podwójnie. Oczep pierwszy (tzw. pas górny) stanowi składowy element ściany jako prefabrykatu. Drugi oczep montuje się na budowie, a jego rolą jest dodatkowe powiązanie górnej krawędzi łączonych ścian.
Podwójne oczepy stosuje się też wtedy, gdy belki stropowe nie pokrywają się za słupkami ściany. W takiej sytuacji podwójny oczep pełni rolę belki zginanej, która przenosi obciążenia na słupki.
fot. Dietrich’s | Sposób łączenia górnej krawędzi ścian dodatkowym oczepem
Przewiązki – są to poziome elementy, które znajdują się między sąsiadującymi słupkami. Pełnią one kilka funkcji, z których zazwyczaj jest to podparcie krawędzi płyty poszycia. Konieczne jest to w przypadku dużej wysokości kondygnacji, gdy dochodzi do sytuacji, w której pojedynczy arkusz płyty poszycia nie sięga od podwaliny do oczepu. Wówczas na wysokości ściany pojawia się dodatkowa krawędź, którą podpiera się z wykorzystaniem przewiązki.
Połączenia ścian szkieletowych
Ściany szkieletowe drewniane na budowie trzeba ze sobą połączyć. Zazwyczaj w tym celu wykonywane są połączenia typu „L” (naroża) i typu „T” (skrzyżowanie ściany zewnętrznej i wewnętrznej).
Są różne sposoby konstruowania połączeń ścian danej kondygnacji, a wybór konkretnej metody zależy w znacznej mierze od stopnia prefabrykacji i możliwości dostępu montażysty do słupków szkieletu. Czasem specjalnie zostawia się ściany niewykończone w miejscach połączeń z innymi ścianami.
fot. SIMPSON Strong-Tie | Typowe połączenia typu L ścian jednej kondygnacji.
fot. SIMPSON Strong-Tie | Typowe połączenia typu T ścian jednej kondygnacji.
Zebrane powyżej dobre praktyki w konstruowaniu ścian szkieletowych drewnianych to oczywiście jedynie zalecenia. Ich przestrzeganie nie jest wcale gwarancją, że konstrukcja będzie zaprojektowana i zbudowana poprawnie. Warto jednak wykorzystywać je do wstępnych założeń, natomiast dalsze kroki podejmować już z uwzględnieniem odpowiednich obliczeń.
W razie pytań dotyczących projektowania lub wznoszenia budynków szkieletowych, zachęcamy do kontaktu z inżynierami z działu wsparcia technicznego Simpson Strong-Tie (Tel:22 8652200; e-mail: [email protected])
Źródło:
mgr inż. Tomasz Szczesiak
mgr inż. Rafał Roszczyc
Simpson Strong-Tie
Więcej informacji na stronie: www.strongtie.pl
