Biblioteka

Wybór konstrukcji dachowej

Dodano: poniedziałek, 11 października 2010 07:23

Warto pamiętać, że w zależności od kształtu dachu, czy rodzaju pokrycia można diametralnie zmienić wygląd i charakter każdego budynku. Aby się o tym przekonać wystarczy porównać domy o jednakowych rzutach, ale różnych dachach.

Spis treści
» Rodzaje konstrukcji dachowych
» Czynniki wpływające na wybór więźby
» Więźby z drewna, ale jakiego?
   »Pokaż wszystko

Stosując dach płaski, dwuspadowy lub wielopołaciowy, kryty papą, dachówką, blachą, gontem, czy trzciną, łatwo można dopasować wygląd budynku do otaczającej zabudowy lub spełnić marzenia inwestora. Oczywiście w najlepszej sytuacji są osoby zamawiające projekt indywidualny, ponieważ mogą uzyskać rozwiązanie spełniające ich wymagania estetyczne i funkcjonalne nawet przy dość ograniczonych środkach finansowych.

Schemat konstrukcji więźby krokwiowej

Jednocześnie należy unikać "poprawiania" projektanta, czyli powiększania poddasza przez podwyższanie ścianek kolankowych, czy zmianę kąta nachylenia połaci. Pogarszają się bowiem proporcje poszczególnych elementów budynku (ścian, dachu), a tym samym wygląd domu. Na dodatek często wzrastają koszty wykonania. Trzeba jeszcze wiedzieć, że największy wpływ na końcowy efekt i poziom wydatków ma dobór odpowiedniej konstrukcji więźby dachowej.

Schemat konstrukcji więźby krokwiowo-jętkowej

Wprawdzie w domach jednorodzinnych wykonuje się je niemal wyłącznie z drewna, ale nie bez znaczenia jest to, ile tego drewna zostanie użyte i jaki będzie stopień skomplikowania konstrukcji. Zwykle prostota oznacza niewielkie koszty, brak problemów wykonawczych i eksploatacyjnych oraz zadowalający wygląd. Najlepszym przykładem są domy z dwuspadowymi dachami - bazujące na wielowiekowych doświadczeniach wiejskich chałup. Ich przeciwieństwem są budynki z tak modnymi dachami wielopołaciowymi.


Rodzaje konstrukcji dachowych

Jest kilka powszechnie stosowanych typów więźby dachowej. Ich wspólną cechą jest geometryczna niezmienność konstrukcji osiągana dzięki zastosowaniu układów trójkątnych. W ten sposób nawet, tak lekkie konstrukcje, jak wiązary kratownicowe są wystarczająco sztywne i odporne na porywy huraganowych wiatrów lub nierównomierne obciążenie śniegiem. Oczywiście układy konstrukcji dachowych znacznie się różnią w zależności od liczby podpór, rozpiętości pomiędzy nimi, rodzaju pokrycia, strefy klimatycznej itp.

Schemat konstrukcji więźby płatwiowo-kleszczowej

Wiązary krokwiowe i jętkowe - są najprostszymi, najtańszymi i najłatwiejszymi do wykonania konstrukcjami dachowymi. Nic zatem dziwnego, że są bardzo często stosowane nie tylko w domach jednorodzinnych. W zasadzie tworzą je zaledwie 2 elementy, tzw. krokwie połączone na kształt odwróconej litery V. Czasami bywają wzmocnione (usztywnione) dodatkowymi belkami poziomymi, czyli jętkami umieszczonymi w 1/3 długości krokwi. Układy te obciążają podpory (ściany) nie tylko siłami pionowymi, ale i poziomymi i dlatego nazywane są rozporowymi.

Konieczne jest zatem zastosowanie dodatkowych elementów będących w stanie przenieść siły rozciągające. Mogą to być drewniane belki stropowe (pełniące rolę ściągów), na których oparte są końce krokwi, ale znacznie częściej stropy żelbetowe oparte na ścianach zewnętrznych. Wiązary krokwiowe zaleca się stosować przy rozstawie ścian do 7,2 m oraz przy kącie nachylenia dachu wynoszącym 30- 50º, a wiązary jętkowe przy rozpiętości podpór 5-12 m i nachyleniu połaci 25-67º. Więźby rozporowe najlepiej sprawdzają się w budynkach o nieskomplikowanym rzucie, z dachem dwuspadowym i bez ścianek kolankowych.

Schemat konstrukcji więźby z wiązarów kratowych

Wiązary płatwiowo-kleszczowe - to z kolei konstrukcje najbardziej uniwersalne. Niestety są dość skomplikowane, ponieważ tworzy je wiele różnych elementów. Oprócz krokwi i jętek są jeszcze słupy, płatwie, kleszcze, miecze, podwaliny, czasami drewniane ścianki kolankowe. Tak duża liczba elementów oznacza nie tylko skomplikowane obliczenia statyczne, ale również określone trudności wykonawcze - w konsekwencji znaczne koszty. Zwłaszcza, że zwykle wymagane są dodatkowe wzmocnienia niżej położonych stropów przez słupy, podciągi lub ściany.

To dlatego, że w układach płatwiowo-kleszczowych reakcje pionowe osiągają znaczne wartości. Za to siły poziome są minimalne, co oczywiście jest bardzo dużą zaletą tego typu wiązarów. Konstrukcje płatwiowo-kleszczowe wykonuje się w budynkach o rozstawie ścian do 16 m i przy kącie nachylenia dachu 6-70º. Stosowanie tego rodzaju więźby zalecane jest w budynkach z użytkowym poddaszem, ścianami kolankowymi (brak sił poziomych), o skomplikowanym rzucie (na planie krzyża, litery L) lub w dachach wielopołaciowych.

Od szerokości budynku zależy długość głównych elementów konstrukcyjnych dachu – krokwi. Przy dugości przekraczającej 4,5 m znacznie wzrastają naprężenia, a tym samym wymiary przekroju poprzecznego, co oczywiście jest nieekonomiczne. Z tego względu dachy krokwiowe opiera się na ścianach o rozstawie nie większym niż 7 m. Przy większej rozpiętości podpór zewnętrznych stosuje się dodatkowe podparcie krokwi jętkami lub płatwiami. Dzięki temu wymiary krokwi pozostają w rozsądnych granicach

Wiązary kratownicowe - to nowoczesny rodzaj konstrukcji dachowych, które mają mnóstwo zalet. Pozornie są skomplikowane, jednak w rzeczywistości przypominają więźby rozporowe tylko z krzyżulcami zamiast jętek. Są dość łatwe do wykonania, lekkie i tanie, ponieważ wykonuje się je z desek, a nie bali. Poza tym stanowią jednoczesne podparcie dla pokrycia dachowego i sufitów nad ostatnią kondygnacją, co pozwala na znaczne oszczędności czasu i robocizny.

Na dodatek ich wykonania może się podjąć nawet majsterkowicz. Wiązary kratownicowe stosuje się głównie w domach o rozpiętości ścian zewnętrznych do 12 m i kącie nachylenia dachu 14-23º. Idealnie sprawdzają się w budynkach bez użytkowego poddasza z dachami jedno lub dwuspadowymi. To najlepszy rodzaj więźby w domach parterowych (także piętrowych) zaprojektowanych na planie wydłużonego prostokąta. Doskonale nadają się do prefabrykacji.



Czynniki wpływające na wybór więźby

Kształt i wygląd dachu zależy od wielu parametrów. Najważniejsze są warunki zapisane w miejscowym planie zagospodarowania przestrzennego, ponieważ trzeba się do nich dostosować. Mogą określać np. kąt nachylenie dachu, wysokość kalenicy, a nawet kolor i rodzaj pokrycia dachowego.

Kąt nachylenia dachu przede wszystkim zależy od sposobu wykorzystania poddasza. Przy usytuowaniu mieszkania pod skosami, wskazana jest jętkowa lub płatwiowo-kleszczowa konstrukcja dachu. Jeśli jest poddasze nieużytkowe, można zdecydować się na dach kratownicowy. Ważny jest również dobór pokrycia dachowego, styl budynku oraz lokalne przepisy

Kolejnym czynnikiem, z którym trzeba się liczyć jest wizja architekta. W końcu każdy twórca chce zrealizować (przeforsować) swoje pomysły. Następnym są wymagania inwestorów - niestety nie zawsze racjonalne. Nie można też zapomnieć o warunkach regionalnych, czyli klimacie, terenie, lokalnej architekturze. Trzeba również uwzględnić i inne ważne elementy.

Rozpiętość ścian nośnych - dobierana jest przez projektanta i zależy głównie od przeznaczenia budynku oraz jego wielkości, a w konsekwencji ma wpływ na rodzaj konstrukcji dachowej.

  • 6-7 m oznacza niedużą rozpiętość podpór (ścian), która jest najbardziej odpowiednia dla najprostszych wiązarów krokwiowych, jętkowych lub kratownicowych. Oznacza łatwość wykonania wszelkich konstrukcji oraz niewielki koszt wykonania dachu.
  • 10-12 m to spora rozpiętość w domu jednorodzinnym, która ogranicza wybór konstrukcji dachu, najczęściej do płatwiowo- kleszczowej lub kratownicowej. Zwykle dość znacznie komplikuje wykonanie dachu.

Tradycyjny sposób łączenia krokwi w kalenicy na nakładkę

Współczesny sposób łączenia krokwi w kalenicy za pomocą płytek stalowych

Kąt nachylenia dachu - może być narzucony odgórnie przez decyzję o warunkach zabudowy i zagospodarowania terenu lub dostosowany do stylu budynku (np. płaskie dachy w domach modernistycznych, strome, czterospadowe w dworkach), czy uwarunkowany rodzajem pokrycia dachowego (papa, strzecha, różne rodzaje blachy, dachówek).

  • 2-10º to bardzo mały spadek, niemal wymusza stosowanie stropodachu, czyli konstrukcji bardziej przypominającej strop niż dach. Wiązary wykonuje się zazwyczaj z drewnianych belek dwuteowych lub kratownicowych, czasami z drewna klejonego. Z uwagi na zachowanie szczelności wybór pokrycia ograniczony jest do wszelkiego rodzaju materiałów bitumicznych lub pokryć blaszanych. Tak mały kąt nachylenia dachu stosuje się głównie w domach piętrowych lub o nowoczesnej architekturze.
  • 14-23º to spadek idealny dla trójkątnych wiązarów kratowych. Wybór materiałów pokryciowych jest wtedy znacznie większy. Mogą to być blachy i blachodachówki, płyty włóknowo-cementowe, czy dachówki ceramiczne i cementowe (z pewnymi ograniczeniami). Dachy o takim spadku szczególnie dobrze wyglądają w budynkach parterowych, ale można je stosować również w domach piętrowych. Przestrzeń poddasza doskonale nadaje się do przechowywania różnych rzeczy (np. sanek, rowerów) oraz na zainstalowanie urządzeń wentylacji mechanicznej z rekuperatorem.
  • 30-60º to kąt nachylenia dachu najlepszy dla tradycyjnych rozwiązań konstrukcyjnych. Oczywiście krokwie oraz inne elementy więźby można wykonywać z belek dwuteowych, czy kratownic, a nie tylko z drewnianych bali. Pokrycie dachu można wykonać z każdego materiału także z gontu, trzciny, czy wiórów osikowych. Przy takim nachyleniu połaci sensownym rozwiązaniem jest projektowanie poddasza użytkowego.

Zagospodarowanie poddasza - na mieszkalne - często jest wynikiem niewielkiej szerokości i wielkości działki budowlanej, a czasami wyraźnym życzeniem inwestora. Trzeba jednak pamiętać, że stanowi spore utrudnienie konstrukcyjne przy oferowaniu bardzo ograniczonego komfortu. Zapewnienie wysokości użytkowej (min. 2,5 m), oraz odpowiedniego oświetlenia pomieszczeń (okna połaciowe, lukarny lub okna w ścianach szczytowych) oczywiście ma wpływ na wybór konstrukcji dachowej. Tradycyjne więźby jętkowe, a zwłaszcza płatwiowo- kleszczowe (w ograniczonym stopniu kratownicowe) są najkorzystniejszym rozwiązaniem.

Tradycyjne połączenie krokwi z jętką na półjaskółczy ogon

Współczesny sposób łączenia krokwi z jętką za pomocą płytek stalowych

Liczba połaci - w zasadniczy sposób wpływa na wygląd budynku oraz stopień skomplikowania konstrukcji dachowej. Zależy od decyzji architekta, a czasami inwestora. Oczywiście dachy jedno- lub dwuspadowe są najłatwiejsze do wykonania i najtańsze. Najczęściej są to konstrukcje rozporowe lub kratownicowe. Z kolei dachy wielopołaciowe należą do najdroższych i dość trudnych zarówno przy projektowaniu, jak i realizacji. W tym przypadku korzystniejsze są tradycyjne więźby jętkowe i płatwiowo-kleszczowe.


Więźby z drewna, ale jakiego?

Do tej pory konstrukcje dachowe domów jednorodzinnych najczęściej wykonywano z litych bali drewnianych. To bardzo dobre rozwiązanie pod warunkiem, że stosuje się materiał w projektowanej klasie (z ograniczoną liczbą sęków) o wilgotności nie przekraczającej 18%. Niestety takie drewno jest drogie i trudno dostępne. Wiedzą o tym projektanci i dlatego bardzo często przewymiarowują konstrukcję. Oczywiście ma to odzwierciedlenie w końcowym koszcie wykonania więźby. Szukając oszczędności nie tylko pieniędzy, ale także robocizny i czasu, warto rozważyć trzy warianty.

Tradycyjne połączenie krokwi z murłatą

Współczesny sposób łączenia krokwi z murłatą stalowymi łącznikami

  1. Wykonanie połączenia poszczególnych elementów konstrukcji nie na tradycyjne wiązania ciesielskie, ale za pomocą stalowych, ocynkowanych łączników do drewna np. firmy Simpson (dawniej BMF). To dlatego, że cieśla wykonujący więźbę dachową powinien być fachowcem o wysokich kwalifikacjach i sporym doświadczeniu. Niestety, obecnie zatrudnienie takich pracowników jest dość kosztowne. Poza tym bardzo trudno ich znaleźć i namówić do pracy na budowie domu jednorodzinnego. Dobrym rozwiązaniem jest zatem, takie zaprojektowanie więźby, aby mógł ją wykonać każdy, nawet niewykwalifikowany robotnik. Umożliwiają to odpowiednio wyprofilowane kształtki z ocynkowanej blachy, z fabrycznie przygotowanymi otworami na gwoździe lub wkręty. Ich stosowanie umożliwia docinanie elementów konstrukcyjnych "na styk" - bez żadnych skomplikowanych połączeń ciesielskich. Są tak skonstruowane, że po wbiciu gwoździ w zaznaczone przez projektanta otwory (nie zawsze we wszystkie wykonane otwory) zapewniają odpowiednią wytrzymałość połączeń węzłowych.
  2. Wykonanie elementów więźby z gotowych drewnianych belek dwuteowych, które zwykle charakteryzują się lepszymi parametrami od odpowiedników z litego drewna i jednocześnie są od nich 2-3 krotnie lżejsze. To dlatego, że półki belek dwuteowych wykonane są z czterostronnie struganych i fazowanych listew sosnowych, a środniki najczęściej z płyt OSB, wiórowych lub pilśniowych. Przy tym długość dostępnych elementów wynosi nawet 12 m, czyli prawie dwukrotnie więcej od wymiarów standardowych bali drewnianych (max. 6,3 m). Dodatkowymi zaletami tego rozwiązania są: możliwość łączenia belek za pomocą stalowych łączników oraz znaczne ograniczenie powstawania liniowych mostków termicznych. Natomiast pewnym utrudnieniem konieczność stosowania dodatkowych usztywnień w węzłach konstrukcyjnych.
  3. Zamówienie sprefabrykowanej konstrukcji dachowej w specjalistycznym zakładzie, co najczęściej jest opłacalne w przypadku stosowania dużej liczby jednakowych wiązarów kratowych. Oszczędza się głównie na robociźnie, ponieważ ich wykonanie jest dość pracochłonne, choć niezbyt skomplikowane. Trzeba też liczyć się z pewnymi ograniczeniami. Budynek powinien mieć kształt wydłużonego prostokąta, na budowę powinna prowadzić utwardzona droga (konieczność dojazdu dźwigu i dużych samochodów ciężarowych). Istotna może być także odległość budowy od zakładu prefabrykacji.

Uwaga! Każda więźba dachowa musi być zaprojektowana przez uprawnionego konstruktora. Nie wolno jej zmieniać we własnym zakresie, gdyż grozi to katastrofą budowlaną. Wszystkie drewniane elementy konstrukcji dachowej powinny być impregnowane preparatami przeciwgrzybicznymi i ogniochronnymi (najlepiej metodą ciśnieniowo-próżniową).

opr.: Redakcja