Dlaczego złącza kotwiące, a nie kątowniki?  

Odpowiadając na to pytanie łatwo jest udowodnić, że tylko poprawnie zaprojektowane złącze kotwiące, a nie standardowy kątownik jest w stanie pełnić rolę zakotwienia przeciw obrotowi i poderwaniu ściany. Trzeba zwrócić uwagę na jeden dość restrykcyjny zapis normowy. Obowiązująca norma do konstrukcji drewnianych – Eurokod 5 określa minimalne rozstawy gwoździ i ich odległości od boków i końców elementów drewnianych. 

Największą wartość przyjmuje odległość od pierwszego gwoździ do obciążonego końca drewna. Czyli w naszym przypadku jest to dolna krawędź słupka podrywanej ściany.  

• Wartość ta wynosi a_{3, t} = 15d, gdzie „d” to średnica gwoździa, z reguły 4,0 mm.  
• Co daje a_{3, t} = 15 x 4,0 = 60 mm.  

Co to oznacza?  

Dokładnie to, że nie powinniśmy wbijać gwoździ w strefie do 60 mm od końca słupka. Gwoździe takie uważane są za nienośne. Dlatego też stosowanie kątowników, których większość gwoździ trafia w strefę nienośną nie może być traktowane jako zakotwienie przeciw podrywaniu.

 Na zabezpieczenie integralności konstrukcji ma wpływ wiele czynników na które powinieneś zwrócić uwagę. Połączenie podwaliny kotwami z fundamentem nie może być traktowane jako zabezpieczenie przed poderwaniem. Ściana szkieletowa nie jest monolitem. Kotwiąc jedynie podwalinę tworzymy wytrzymałe połączenie, ale gwarantuje ono jedynie zabezpieczenie podwaliny, a nie całej ściany. Dlatego też tak ważne jest kotwienie bezpośrednio do fundamentu elementów nośnych ściany jakimi są słupki konstrukcyjne z zastosowaniem odpowiednich złączy kotwiących. 

Mocowanie ścian szkieletowych złączami kotwiącymi na przesuw

Należy wyraźnie rozróżnić dwa typy kotwienia. 

1. Pierwszy, przeciw przesunięciu budynku powodujące ścinanie połączeń między ścianami szkieletowymi a fundamentem.

Z reguły kotwienie na przesuw przez podwalinę odbywa się przy użyciu kotew mechanicznych, chemicznych lub śrub kotwiących. Wybór konkretnego rozwiązania wynika z decyzji projektanta, jak również z preferencji lub dostępnych narzędzi wykonawcy.

Każde z tych rozwiązań ma jedno podstawowe ograniczenie. Rozwiązania te wymagają pozostawienia wielu otworów montażowych w warstwach wewnętrznych ściany i konieczność ich późniejszego zamknięcie i wykończenia na budowie.

Aby tego uniknąć można zastosować kątowniki przeznaczone do zabezpieczenia ścian szkieletowych przed przesuwem. 

Rozwiązanie polega na tym, aby zamiast kotwić podwalinę wewnątrz ściany, zamontować wzdłuż niej kilka kątowników. Kątowniki będą przybite do boku podwaliny i zakotwione do fundamentu, dzięki temu będą zabezpieczały budynek przed przesuwem. Dzięki temu, wykonanie połączenia nie wymaga pozostawiania w ścianie otworów montażowych.

2. Drugi typ kotwienia ma za zadanie przeciwdziałać poderwaniu, i obrotowi wynikającemu z usztywnienia ściany. 

Samo zabezpieczenie przeciw przesuwowi nie wystarczy. Pamiętajmy, że podrywanie w przypadku lekkiej konstrukcji budynku szkieletowego może dotyczyć całego domu, a nie tylko samej więźby. Budynek szkieletowy należy zabezpieczyć i zakotwić przeciw poderwaniu. 
Aby to zrobić, konieczne jest zastosowanie przewidzianych do tego celu złączy nazywanych złączami kotwiącymi.

Przykładowe nośności obliczeniowe złączy kotwiących na przesuw

* (NP - nailing pattern) podane nośności obliczeniowe dotyczą wybranych schematów gwoździowania. Więcej schematów znajdziesz w naszej aprobacie technicznej.

Jak i gdzie montować złącza kotwiące? 

Co do samego umiejscowienia złącza kotwiącego względem słupka, mamy dość dużą dowolność. Poza kilkoma złączami, które wymuszają montaż do boku ściany, większość złączy można montować do boku lub wewnątrz ściany. Montaż do boku ściany wymusza konieczność ukrycia dolnej części złącza. Można to osiągnąć ukrywając złącze w warstwach wykończenia posadzki lub na przykład w wewnętrznej warstwie instalacyjnej ściany. W przypadku montażu wewnątrz ściany otwartej taki problem nie występuje. Rozmieszczenie złączy kotwiących na planie ścian danej kondygnacji wynika z obliczeń konstrukcyjnych.  

Przykładowe rozmieszczenie złączy kotwiących w budynku szkieletowym przedstawiono na zdjęciu. 

Analizując sztywność budynku szkieletowego należy rozpatrywać dwa prostopadłe kierunki oddziaływania wiatru. W przykładowym budynku na kierunku wiatru północ-południe, za ściany usztywniające uznaje się ściany zaznaczone na niebiesko. W przypadku wiatru na kierunku wschód-zachód role ścian usztywniających pełnią ściany zaznaczone na czerwono.  

Układ złączy kotwiących na rzucie budynku wynika z konieczności ich zastosowania na początku i końcu każdej ściany usztywniającej. Każdy otwór okienny lub drzwiowy jest przerwaniem ściany usztywniającej.  Dodatkowo przerwanie ciągłej ściany na przykład dla celów transportowych także dzieli ścianę na dwa elementy konstrukcyjne. W takim przypadku przerwaną ścianę należy rozpatrywać jako dwie oddzielne ściany usztywniające oddzielnie kotwione.  

Przedstawiony na schemacie wybór ścian usztywniających nie jest jedynym poprawnym rozwiązaniem.  

Od obliczeń i decyzji projektanta zależy, które ściany należy uwzględniać jako usztywniające. Należy pamiętać, że każda kolejna ściana wymaga dodatkowego użycia złączy kotwiących. W analizie uwzględniono dwie ściany wewnętrzne w każdym kierunku jako ściany usztywniające. Może to wynikać z niedostatecznej sztywności ścian zewnętrznych względem pojawiających się obciążeń. 

Przykładowe nośności obliczeniowe złączy kotwiących na obrócenie (poderwanie) 

Ciągła ścieżka obciążenia

Fragmentacja jako mechanizm zniszczenia dotyczy nie tylko połączenia więźby dachowej (wiązarów) ze ścianą budynku szkieletowego ale również  piętrowych budynków szkieletowych. Polega on na zniszczeniu połączeń pomiędzy poszczególnymi kondygnacjami. 

Najważniejszym zagadnieniem w budynkach kondygnacyjnych pod względem projektowym i wykonawczym jest sposób połączenia ze sobą poszczególnych kondygnacji. Należy sobie zdawać sprawę z faktu, że budynki o konstrukcji szkieletowej nie są monolitem. Stanowią zestaw poszczególnych elementów konstrukcyjnych, w przypadku konstrukcji platformowej, w naprzemiennym układzie ściany - strop - ściany itd. Aby myśleć o budynku jak o spójnym układzie konstrukcyjnym należy zapewnić współpracę między tymi elementami.

Sprowadza się to do odpowiedniego zaprojektowania i wykonania połączeń między sąsiadującymi kondygnacjami. Jest to kwestia niezwykle istotna i decydująca o nośności budynku jako całego układu konstrukcyjnego. Wieloletnie doświadczenia w USA pokazują, że nie wystarczy poszczególnych kondygnacji przybijać/przykręcać do stropu poniżej. Należy zapewnić niezawodne połączenia, przenoszące obciążenia z kondygnacji najwyższych, przez kondygnacje pośrednie do fundamentu. Wymaga to poprawnego zaprojektowania połączenia dach-oczep, połączenia miedzy ścianami sąsiadujących kondygnacji i połączenia dolnej kondygnacji z fundamentem.

Dwuczęściowe złącza kotwiące do prefabrykowanych domów szkieletowych

Coraz więcej domów drewnianych powstaje w formie prefabrykowanej. W sytuacji, gdy mamy na budowie do zakotwienia prefabrykat ścienny, zamknięte warstwami wykończeniowymi, kotwienie staje się dodatkowym problemem. Absolutnie nie jest dopuszczalne kotwienie przez warstwy poszycia ściany. Każde złącze ciesielskie projektuje się tak, aby przylegało bezpośrednio do elementu konstrukcyjnego. Poza wieloma błędami montażowymi, których może dopuścił się wykonawca, najbardziej rażącym jest montaż przez płytę poszycia wewnętrznego.

Aby unikać takich błędów, jak również wyeliminować konieczność tworzenia otworów rewizyjnych, wymyślono dwuczęściowe złącza kotwiące. 

Produkt ten składa się z dwóch części, górnej montowanej do szkieletu drewnianego w zakładzie prefabrykacji i dolnej montowanej do fundamentu na budowie. Kiedy prefabrykowana ściana znajdzie się na swoim miejscu, dwie części złącza dochodzą do siebie i można je połączyć tworząc kompletne złącze kotwiące. Połączenie następuje przy użyciu samowiercących wkrętów do stali. Samo złącze występuje w wielu wariantach części górnych i dolnych. Wykonawca może dobrać taki wymiar i typ złącza, który będzie idealnie pasował do jego technologii budowy.