Konstrukcja stropów drewnianych jest znana od wieków. W miarę postępu cywilizacji i rozwoju technologii możliwości jej stosowania są coraz większe. Przy tym taką konstrukcję cechuje ujemny ślad węglowy: – 900 kg CO2/m3 (dla porównania żelbet ma 385 CO2/m3).
Tekst dr inż. WOJCIECH SIKORA
W stropach drewnianych elementami przenoszącymi obciążenia są belki, które są elementami konstrukcyjnymi (prętami) zginanymi. Pod wpływem obciążenia prosta oś ulega zakrzywieniu, przy czym włókna pręta od strony wypukłej ulegają wydłużeniu, a od strony wklęsłej skróceniu (rys. 1).
Najczęściej razem ze zginaniem w belkach występują siły ścinające. Moment zginający ma decydujące znaczenie, dlatego belki określa się mianem elementów (prętów) zginanych.
We wszystkich konstrukcjach stropów przekroje, długości i rozpiętości muszą być dobrane na podstawie obliczeń zgodnie z normą PN-EN 1995-1-1: 20101 i nie przekraczać Stanów Granicznej Nośności (SGN). Równocześnie jest konieczne sprawdzenie Stanu Granicznego Użytkowalności (SGU). SGU przez wyznaczenie wartości ugięć i porównanie ich z wartościami dopuszczalnymi określonymi przez normę. Wymieniona norma podaje w tabeli 7.2 dopuszczalne wartości ugięć.
Drewno użyte do konstrukcji musi mieć odpowiednią klasę wytrzymałości (norma PN- EN338: 20162), o wilgotności do 18% i zachowywać tolerancje wymiarowe według PN-EN 336: 20133. Konstrukcja stropów może być wykonana z drewna litego, klejonego (KVH, BSH lub klejonego warstwowo GL), belek drewnianych ze środnikiem, kratownic lub belek z metalowymi łącznikami. W zależności od ich układu i wymiarów rozróżniamy kilka typów stropów.
Strop belkowy. Jego konstrukcja nośna to belki z drewna litego lub klejonego o przekrojach (7÷20) x (20÷30) cm w rozstawie 60 cm, a nawet do 120 cm. Często belki stropowe są widoczne, wówczas warto zastosować drewno lite lub klejone BSH w klasie wizualnej. Belki układa się opierając ich końce na ścianach konstrukcyjnych. Przy dużej rozpiętości stropu i rozstawie belek jego wymiary muszą być znacznie większe.
Strop żebrowy. Konstrukcja tego stropu składa się z żeber wykonanych z drewna litego lub klejonego najczęściej o wymiarach 4,5 do 6,0 cm szerokości oraz od 18 do 24 cm wysokości. Żebra montuje się w rozstawie co 30-60 cm. Sztywność pomiędzy żebrami uzyskuje się za pomocą przewiązek (bloków) wykonanych z desek lub taśm stalowych.
Stropy belkowo-żebrowe. Ich żebra są podparte na większych belkach zwanych podciągami. Takie stropy stosuje się wtedy, gdy rozstaw ścian ma być na tyle duży, że oparte na nich żebra miałyby zbyt dużą rozpiętość (co mogłoby doprowadzić do nadmiernego ugięcia stropu). Podciągi mogą być drewniane lub stalowe. Podciągi drewniane mają przekroje prostokątne (z jednej lub kilku zbitych desek) bądź dwuteowe, zaś podciągi stalowe wykonuje się najczęściej z dwuteowników walcowanych.
Coraz większą popularnością cieszą się prefabrykowane stropy drewniane wytwarzane w fabrykach. Są to stropy:
- kratownicowe – wiązar o pasach równoległych z krzyżulcami połączonymi płytkami kolczastymi (fot. 1);
- z belek Posi Joist – pasy wykonane z drewna litego połączone łącznikami krzyżulcami stalowymi Posi Struts (rys. 2);
- z belek ze środnikiem z płyty OSB lub innych materiałów (fot. 2);
- z wykorzystaniem pasa dolnego w wiązarach z drewna litego łączonego za pomocą płytek kolczastych (fot. 3).
Technologia belek POSI JOIST4
Belki „posi” składają się z trzech głównych elementów: dwóch belek z litego drewna (pas dolny i górny) oraz elementów stalowych. Są to specyficzne łączniki będące połączeniem metalowego krzyżulca z płytką kolczastą. Elementy stalowe „posi” są produkowane w sześciu rodzajach – wysokościach: od 202 mm (PS8) po 421 mm (PS16).
Belek „posi” nie wytwarza się na placu budowy, lecz w warunkach przemysłowych, na specjalistycznych maszynach – prasach z naciskiem hydraulicznym. Są to urządzenia specjalnie przeznaczone do belek, lecz powszechne jest także produkowanie „posi” na prasach stołowych do wiązarów.
Belki stropowe „posi” mogą być stosowana nie tylko samodzielnie, ale też jako pas dolny wiązarów, zwłaszcza attykowych.
Główne zalety belek „posi”
Tendencją współczesnego budownictwa jest coraz szersze zastosowanie wentylacji mechanicznej oraz systemów rekuperacji ciepła. Dlatego architekci i konstruktorzy na całym świecie poszukują praktycznych rozwiązań w tym zakresie. Stąd też technologia „posi-joists”, pozwalająca łatwo prowadzić instalacje, cieszy się na świecie rosnącą popularnością. W strukturze krzyżulców „posi” można poprowadzić instalacje o dużych przekrojach i – jeśli potrzeba – tuż przy podporach. Dodatkową korzyścią jest łatwy dostęp do nich, przy wszelkich pracach rewizyjnych czy naprawczych.
Innymi zaletami belek „posi” są:
- możliwość odcinkowej redukcji grubości belki, na przykład pod brodzik (rys. 3);
- stabilne podłoże dla poszycia stropu – minimalna szerokość belek to 70 mm;
- łatwość poprowadzenia w strukturze stopu podciągów;
- proste stężanie i instalowanie żeber rozdzielczych.
Prefabrykowane kasety podłogowe
Odpowiedzią technologii „posi” na powszechne dążenie do redukcji zakresu prac wykonywanych na placu budowy i zastąpienie jej w maksymalnym stopniu produkcją przemysłową są „kasety/panel posi”. Są to całe segmenty stropów, będące połączeniem w jeden element belek „posi” oraz ich docelowego poszycia. Prefabrykowane kasety są scalane w miejscu ich produkcji. Są potem przywożone w całości transportem wielkogabarytowym, a następnie montowane bezpośrednio za pomocą dźwigu. Takie rozwiązanie znacznie przyspiesza wznoszenie obiektu.
Podział kaset do transportu ma już miejsce na etapie projektowania. Specjalistyczne oprogramowanie pozwala na zaprojektowanie pełnej dokumentacji kaset łącznie z ich podziałem do transportu, ułożeniem i doborem materiałów poszycia wraz z ich kontrolą magazynową, rodzajem stosowanych łączników lub ich rozstawu.
Bibliografia:
1 PN-EN 1995-1-1: 2010. Projektowanie konstrukcji drewnianych — Część 1-1: Postanowienia ogólne — Reguły ogólne i reguły dotyczące budynków plus załącznik krajowym NA.
2 PN-EN 338: 2016-06. Drewno konstrukcyjne
– Klasy wytrzymałości.
3 PN-EN 336. Drewno konstrukcyjne. Wymiary, odchyłki dopuszczalne, PKN 2004.
4 Robert Marx, MiTek Industries Polska Sp. z o.o.
WOJCIECH SIKORA
Dr inż. nauk technicznych (konstrukcje drewniane). Prezes zarządu firmy SAWE Sp. z o. o. Sp. K. www.sawe.pl produkującej od 40 lat konstrukcje drewniane. Specjalizuje się w wiązarach dachowych z litego drewna łączonego za pomocą płytek kolczastych oraz prefabrykacji domów szkieletowych.
