Pobierz DACHOWE WIĄZARY KRATOWE i więcej Prezentacje w PDF z Transport tylko na Docsity!
Budownictwo o zoptymalizowanym potencjale energetycznym 1(9) 2012, s. 68-
Maciej MAJOR, Izabela MAJOR Politechnika Częstochowska
DACHOWE WIĄZARY KRATOWE - EKONOMICZNE ROZWIĄZANIE
WSPÓŁCZESNYCH WIĘŹB DACHOWYCH
W pracy przedstawiono analizę porównawczą kosztów wykonania więźby dacho- wej dla dachu dwu- i czterospadowego o konstrukcji kratownicowej i krokwiowej. Omówiono korzyści z zastosowania nowoczesnych belek dachowych dla realizacji budownictwa jednorodzinnego. Analiza wykazała, że w przypadku dachów dwuspa- dowych możemy osiągnąć znaczne oszczędności, stosując konstrukcję w postaci wią- zara kratowego. Nieco mniejsze korzyści uzyskuje się dla dachów czterospadowych, ale udowodniono, że nowoczesny wiązar krokwiowy jest zdecydowanie bardziej ko- rzystny przy realizacji dachów domów. Słowa kluczowe: dachy dwu- i czterospadowe, wiązary kratownicowe, wiązary krok- wiowe, analiza ekonomiczna
WPROWADZENIE
Konstrukcje dachów budownictwa jednorodzinnego, pomimo dużego postępu technologicznego i materiałowego w budownictwie, nadal są wykonywane z drewna. Drewniane wiązary dachowe należą do najstarszych konstrukcji, wykonywanych praktycznie od stuleci [1, 2]. W obecnych czasach dysponujemy zaawansowanymi łącznikami ciesielskimi oraz bardzo rozwiniętą bazą metod numerycznych do obli- czania drewnianych konstrukcji dachowych. To pozwala na zoptymalizowanie prac projektowych oraz ciesielskich. Dach przy zastosowaniu odpowiedniego pokrycia ma zapewnić wymaganą ochro- nę przed czynnikami zewnętrznymi: wiatrem, deszczem, śniegiem oraz zmianami temperatury [3]. Te podstawowe i zarazem niezbędne funkcje można uzyskać, sto- sując różne rodzaje konstrukcji dachów. Najczęściej stosowanymi są dachy dwu- i czterospadowe (rys. 1), niejednokrotnie z możliwością wykonania dodatkowych lukarn, które zapewniają odpowiednie doświetlenie poddasza. Decyzja co do kształtu dachu jest określona dla inwestora w „warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu”, jednak dobór rozwiązania konstrukcyjnego należy do projektanta. Nie- wątpliwie, gabaryty domu decydują o rodzaju więźby, jaką należy zastosować, jednak niezależnie od tradycyjnych rozwiązań można zdecydować się na współ- cześnie realizowane wiązary dachowe o konstrukcji kratownicowej, które powstają
Dachowe wiązary kratowe - ekonomiczne rozwiązanie współczesnych więźb dachowych 69
w procesie prefabrykacji przez połączenie poszczególnych elementów za pomocą płytek kolczastych [4].
a) b)
Rys. 1. Dachy domów w widoku z góry: a) dwuspadowy, b) czterospadowy [5]
1. WIĄZARY KROKWIOWE
Drewniane więźby dachowe to najpopularniejszy rodzaj konstrukcji stosowanej przy budowie domów jednorodzinnych. Najczęściej do budowy wiązarów wyko- rzystuje się drewno miękkie, a więc sosnowe lub świerkowe. Budowa wiązarów jest bardzo prosta. W zależności od rodzaju budynku, jego rozpiętości, konstrukcji, spadku połaci dachowej czy też planowanej adaptacji poddasza zastosować należy odpowiedni rodzaj konstrukcji więźby dachowej [6]. Najpopularniejsze z nich to wiązary krokwiowe, jętkowe i płatwiowo-kleszczowe. Dachy o konstrukcji krokwiowej składają się z par krokwi oraz belki poprzecz- nej (zwanej belką stropową), na której krokwie oparte są na wrąb czołowy.
Rys. 2. Wiązar krokwiowy: 1 - krokiew, 2 - belka, 3 - murłata, 4 - wiatrownica [5]
Dachowe wiązary kratowe - ekonomiczne rozwiązanie współczesnych więźb dachowych 71
oraz słupami jednej połaci z drugą, słupów tworzących z płatwiami i podwalinami ramy podpierające krokwie oraz mieczy, które służą do przejęcia sił od parcia wiatru i usztywniają dach w kierunku podłużnym. Wiązary płatwiowo-kleszczowe stosowane są w dachach o rozpiętości od 8 do nawet 16 m. W zależności od rozpiętości wymagają jednak odpowiedniej ilości podpór. W wiązarach o rozpiętości do 8 m wystarczy jedynie płatew kalenicowa, przy rozpiętości do 12 m należy zastosować podparcie w postaci dwóch słupów, a powyżej 12 m wymagane jest podparcie w kalenicy (płatew kalenicowa) oraz podparcie pośrednie (rys. 4).
Rys. 4. Konstrukcja dachu płatwiowo - kleszczowa z płatwią kalenicową i płatwiami pośrednimi: 1- krokiew, 2 - kleszcze, 3 - płatew pośrednia, 4 - płatew kalenicowa, 5 - miecz, 6 - słup, 7 - płatew podwalinowa, 8 - murłata [5]
W przypadku braku możliwości obciążenia stropów na konstrukcję więźby da- chowej stosuje się wiązary płatwiowo-kleszczowe z kozłami. W takim przypadku obciążenie od dachu jest przekazywane na ściany za pomocą słupków pochyłych.
2. WIĄZARY KRATOWNICOWE
Wiązary kratownicowe to płaskie ustroje prętowe, składające się z elementów zewnętrznych, które stanowią pasy (dolny i górny) oraz wewnętrznych (słupków i krzyżulców) - rysunek 5. Podobnie jak belki pełnościenne, kratownice mogą być swobodnie podparte, wieloprzęsłowe ciągłe i przegubowe, przy tym o różnych kształtach stanowiących kryterium podziału. Wiązar kratownicowy produkowany jest z drewna sosnowego, poddanego pro- cesowi suszenia i impregnacji. Impregnacja zapewnia całkowitą ochronę drewna przed korozją biologiczną i zwiększa odporność ogniową konstrukcji. Wymagane jest, aby drewno w procesie produkcji nie posiadało wilgotności powyżej 15%. Podstawową zaletą kratownic drewnianych jest ich lekkość. Dzięki temu mogą być stosowane w domach drewnianych oraz murowanych z małogabarytowych elemen- tów ceramicznych.
72 M. Major, I. Major
a) b)
Rys. 5. Prefabrykowane wiązary attykowe: a) z pasem dolnym stanowiącym konstrukcję stropu, b) dla dachu kopertowego z widocznym brakiem słupów na poddaszu [7]
Kratownice drewniane są idealnym rozwiązaniem dla domów, w których pod- dasze jest nieużytkowe, a dach dwuspadowy zaprojektowano z niewielkim spad- kiem połaci. W przypadku domu z poddaszem gospodarczym dźwigary kratowni- cowe również zyskują coraz większą popularność (rys. 6, 7).
Rys. 6. Poddasze użytkowe z sześcioma lukarnami zaprojektowane w technologii kratownicowych wiązarów drewnianych [7]
Niewątpliwie najtańsze rozwiązania obejmować będą dachy wykonane z kratow- nic jedno- lub dwuspadowych. Nie znaczy to, że bardziej skomplikowane dachy budowane z kratownic nie będą konkurencyjne w stosunku do tradycyjnych roz- wiązań więźb dachowych. Główne zalety dźwigarów kratownicowych to: prosta realizacja, szybki montaż, lekka konstrukcja oraz możliwość budowania wiązarów dla dużych rozpiętości dachów. Ponadto nie ma potrzeby wykonywania stropów betonowych, ponieważ w rozwiązaniach konstrukcyjnych od razu uzyskujemy drewnianą konstrukcję stropu.
74 M. Major, I. Major
Rys. 8. Wykres porównawczy kosztów realizacji więźby dachowej domu jednorodzinnego o dachu dwuspadowym (koszty wg [8])
Przykład nr 2 - dom jednorodzinny z dachem czterospadowym o powierzchni użytkowej wynoszącej ok. 135 m^2. Porównanie ceny konstrukcji wykonywanej na placu budowy w stosunku do kosztów zakładu prefabrykacji prezentuje rysunek 9.
Rys. 9. Wykres porównawczy kosztów realizacji więźby dachowej domu jednorodzinnego o dachu czterospadowym (koszty wg [8])
Można zauważyć, że większe korzyści otrzymujemy, opierając realizację więź- by dachowej na rozwiązaniu wykonanym przez zakład prefabrykacji. W przypadku pierwszym, tj. dla dachu dwuspadowego, koszty realizacji wiązarów kratownico- wych będą mniejsze o 12 768 zł w stosunku do tradycyjnej więźby krokwiowej. Natomiast w przypadku drugim, tj. dla dachu czterospadowego, zyskujemy kwotę 5 768 zł (koszty wg [8]) Nie ulega wątpliwości, że jest to wynik wyraźnie wskazujący na korzyści wy- nikające z zastosowania współczesnych więźb dachowych opartych na prefabryka- cji wykonania wiązarów kratowych łączonych na płytki kolczaste.
Dachowe wiązary kratowe - ekonomiczne rozwiązanie współczesnych więźb dachowych 75
PODSUMOWANIE I WNIOSKI
Podsumowując, można stwierdzić, że stosowanie prefabrykacji drewnianej konstrukcji dachowej obniża koszty budowy domu jednorodzinnego. Oszczędności będą uzależnione od ilości połaci dachu (rys. 10).
Rys. 10. Procentowy udział kosztów więźby dachowej kratownicowej w stosunku do więźby krokwiowej dla dachu dwuspadowego (przypadek I) oraz czterospadowego (przypadek II)
W stosunku do tradycyjnej konstrukcji więźby dachowej w przypadku dachu dwuspadowego koszty będą na poziomie 59% ceny tradycyjnej więźby, a w przy- padku dachu czterospadowego na poziomie 81%. Przeprowadzona w pkt. 3 niniej- szego opracowania analiza wykazała zasadność ekonomiczną preferowanych współ- cześnie drewnianych kratownicowych więźb dachowych. Ponadto można wskazać niewątpliwe zalety systemu prefabrykacji więźby kratownicowej:
- dodatkowe oszczędności uzyskiwane przy projektowaniu dolnego pasa kratow- nicy jako konstrukcji stropu, co eliminuje kosztowny strop betonowy,
- eliminacja stropu betonowego na etapie projektu „odciąża” konstrukcję i pozwala uzyskać oszczędności poprzez zastosowanie lżejszych ścian i fundamentów,
- zmniejszenie zakresu robót montażowych na obiekcie, co wydatnie skraca czas realizacji budowy,
- umożliwienie budowy dachu w okresie zimowym,
- znajomość ostatecznego kosztu więźby już w fazie projektowania,
- optymalizacja przy wykorzystaniu programu komputerowego zużycia tarcicy, co powoduje oszczędności rzędu 20÷40% w stosunku do klasycznych kon- strukcji,
- możliwość dostarczenia konstrukcji dokładnie przed montażem,
- możliwość tworzenia znacznych rozpiętości dźwigarów rzędu do 30 m przy elementach prostoliniowych i do 40 m w elementach łukowych, co może się przełożyć na realizację dachu, eliminując droższe materiały, jak stal, żelbet czy drewno klejone.
