Lata 90-te XX wieku to okres, w którym konstrukcje szkieletowe zostały przeniesione z budownictwa przemysłowego do wznoszenia obiektów handlowych, usługowych i administracyjnych. Wpływ na to miała szybkość realizacji obiektów ze szkieletową konstrukcją stalową lub betonową, w połączeniu z lekką obudową ścian i dachów. Obecnie na rynku budowlanym można spotkać bogaty wybór materiałów przeznaczonych dla tego typu budownictwa.

Stowarzyszenie DAFA, które powstało w roku 2006, skupia w swoich szeregach czołowych wykonawców realizujących obiekty w systemie lekkiej obudowy, jak również producentów elementów i systemów do realizacji tych obiektów. Głównym celem, które Stowarzyszenie postawiło przed sobą to optymalizacja działań oraz określenie pewnych standardów jakości, zarówno dla materiałów używanych w lekkiej obudowie jak i wykonania obiektów. Kolejnym celem jest szkolenie i podnoszenie kwalifikacji osób związanych bezpośrednio z wykonawstwem i projektowaniem. W tym celu DAFA rozpoczęła wydawanie publikacji, których zadaniem jest podniesienie ogólnej wiedzy technicznej wykonawców i projektantów, zajmujących się lekkimi obudowami obiektów. Stowarzyszenie działa tutaj dwutorowo.

Po pierwsze, DAFA, jako członek IFBS (Międzynarodowe Zrzeszenie Lekkiego Budownictwa Metalowego) przenosi na rynek polski w postaci tłumaczeń wytyczne wydane przez IFBS w Europie zachodniej. Wytyczne te szeroko rozpowszechnione szczególnie w Niemczech stanowią wręcz normy wykonawcze dla lekkich obudów w tym kraju. W tłumaczeniach zastosowano polską terminologię powszechnie stosowaną w literaturze co powinno pomóc w wykorzystaniu tych materiałów na naszym rynku budowlanym.

Po drugie Stowarzyszenia DAFA podjęło się  wydania własnych materiałów i wytycznych dotyczących materiałów i technologii wykorzystywanych przy lekkich obudowach. Materiały te powstają przy współpracy wiodących na rynku polskim firm, producentów i wykonawców, a jednocześnie członków stowarzyszenia DAFA. W wydawnictwach tych wykorzystywana jest: wiedza, doświadczenie oraz materiały techniczne. Nie są to jednak katalogi wyrobów czy poradniki projektowe, a jedynie materiały ujednolicające terminy i sformułowania, oraz określające pewne minimalne wymagania dla stosowanych materiałów oraz zasady ich montażu. Stanowią zatem obiektywną pomoc dla osób uczestniczących w procesie projektowania i wykonawstwa tego typu obiektów.

Pierwszym z cyklu opracowań DAFA dotyczącym Techniki Mocowań są „Wytyczne doboru łączników do montażu stalowych blach profilowych dachów i ścian”. Wytyczne te powstały przy współpracy Członków Stowarzyszenia, producentów elementów mocujących EJOT, ESSVE, KOELNER i SFS intec.

Opracowanie to zawiera przykłady podstawowych wymagań dla elementów mocujących oraz wytyczne stosowania ich w lekkiej obudowie dachów i ścian przy montażu blach. Poniżej kilka kwestii zawartych w materiale.

W celu łatwiejszego wyszukania odpowiednich danych w konkretnym zastosowaniu w opracowaniu dokonano podziału według położenia blachy. Kryterium to wyróżnia trzy główne grupy:

• blachy na dachu,
• blachy na ścianie,
• blachy fasadowe.

Zastosowanie blach na dachu to przede wszystkim mocowanie ich jako warstwy podstawowej, wewnętrznej w układach dachowych z ociepleniem i zewnętrznym pokryciem na bazie membran dachowych, takich jak: bitumiczne (papowe) lub typu PCV - wariant dla dachów płaskich. Innym rozwiązaniem dla lekkiej obudowy dachów jest mocowanie blach zarówno jako spodnich - wewnętrznych jak i poszyć wierzchnich - zewnętrznych (wariant dla układ typu: blacha - izolacja - blacha).

Mocowanie blach może być realizowane do różnych elementów konstrukcyjnych takich jak: ramy, dźwigary, kratownice oraz płatwie lub elementy pośrednie w przypadku układów warstwowych na dachu.

Grupa związana z mocowanie blach na ścianie dotyczy bezpośredniego ich mocowania do elementu konstrukcyjnego i obejmuje również przypadki lekkiej obudowy na bazie stalowych kaset wzdłużnych. W tych przypadkach elementy konstrukcyjne, do których mocujemy blachę to słupy nośne, pośrednie a także rygle i belki. Wyodrębnienie blach fasadowych w tym opracowaniu wynika z faktu, iż stawiane są im inne wymagania co wpływa zasadniczo na wytyczne dla elementu mocującego. Wyróżniamy wtedy takie elementy konstrukcyjne, do których mocujemy blachę jak: słupy, rygle, profile pośrednie a także kasety wzdłużne.

Drugim, zasadniczym kryterium podziału dla zastosowania, przyjętym w opracowaniu, jest rodzaj elementu konstrukcyjnego, do którego mocowana jest blacha w danym przypadku. Mówimy tutaj o następujących typach konstrukcji:

• stalowa cienkościenna,
• stalowa gorącowalcowana,
• z drewna klejonego,
• z elementów betonowych.

Stalowe elementy konstrukcyjne cienkościenne charakteryzują się przede wszystkim niewielką grubością ścianki profilu stalowego (najpopularniejszy podział wskazuje granicę dla grubości ścianki na poziomie ok. 3,0mm). W tej grupie krytycznym, z punktu widzenia systemu mocowania są profile stalowe o grubości ścianki w zakresie od 0,7 do 2,0mm. W uzasadnionych przypadkach możemy mówić także o mocowaniu - złożenia dwóch blach - np.2 x 1,0mm.

Pod pojęciem elementów konstrukcyjnych gorącowalcowanych przyjęto wszelkie profile stalowe, dla których grubość ścianki przekracza 5,0 mm. Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na profile o znacznych wymiarach geometrycznych (typu HEA, HEB jak i specjalne indywidualnie zaprojektowane blachownice) zarówno co do przekroju poprzecznego profilu jak i jego grubości ścianki w miejscu mocowania. Dla typowych, małogabarytowych wyrobów hutniczych mamy do czynienia ze zmienną grubością ścianki profilu (np. dwuteowniki).

Elementy konstrukcyjne wykonane z drewna klejonego występują coraz powszechniej i to zarówno dla układów z blachami dachowymi (np. dźwigary klejone, kratowe lub płatwie) jak i blachami w ścianie (np. słupy, belki lub dźwigary).  

Elementy betonowe to wszelkiego rodzaju elementy żelbetowe, prefabrykowane, przygotowywane w zakładzie produkcyjnym oraz wylewane bezpośrednio na placu budowy. Dotyczy to zarówno słupów jak i belek betonowych.

Przykład elewacji obiektu handlowego wykonanego z kaset stalowych z ociepleniem z wełny mineralnej

Osobno wyróżniono przypadek tak zwanego szycia blach czyli łączenia ze sobą dwóch elementów stalowych niewielkiej grubości np. 2 x 0,75. Występuje on w różnych przypadkach: zarówno przy zakładzie pomiędzy nachodzącymi na siebie blachami dachowymi, szyciu kaset wzdłużnych między sobą, także „zszywaniu” blach elewacyjnych na zakładzie jak i mocowaniu obróbek blacharskich do blach fasadowych.

Do podstawowych sposobów mocowania wykorzystywanych w lekkiej obudowie zalicza się takie metody, jak:

• mocowanie w technice samowiercącej przy pomocy łączników samowiercących;
• mocowanie w technice samogwintującej przy pomocy łączników samogwintujących;
• innych sposobów takich, jak wstrzeliwanie, nitowanie i przy pomocy elementów rozprężnych.

Mocowanie elementów elewacyjnych za pomocą łączników samowiercących odbywa się w jednym cyklu technologicznym, czyli wierceniem otworu przez element mocowany, tzw. połączenie przelotowe. W tej technologii mocowania wiertło zintegrowane jest z łącznikiem a gwintowanie zachodzi w podłożu.

Przy metodzie mocowania elementów elewacyjnych metodą łączników samogwintujących należy wcześniej wykonać w podłożu otwór wstępny, a następnie wkręcić łącznik, jednocześnie następuje nacinanie gwintu w podłożu.

W metodzie wstrzeliwania, łączniki wtłaczane są do podłoża przy wykorzystaniu sił wybuchu ładunku prochowego lub chemicznego, poprzez element pośredniczący (tłok). Metoda ta nie wymaga wstępnego nawiercania mocowanych elementów oraz podłoża.

Przy mocowaniu nitami należy na wstępie wykonać otwór w materiałach łączonych. Metoda ta obecnie wykorzystywana jest przy montażu wszelkiego rodzaju obróbek blacharskich w miejscach widocznych.

Ważnym kryterium prawidłowego doboru łącznika jest jego nośność na wyrywanie z podłoża, jego ścinanie oraz przeciąganie przez materiał mocowany. Parametry te, zawarte są w Aprobatach Technicznych producentów łączników oraz producentów zasadniczych elementów elewacyjnych – blach, płyt warstwowych itp. lub w ich materiałach technicznych.

Przy doborze łączników mocujących blachy do konstrukcji należy zwrócić uwagę na następujące parametry:

• minimalna grubość podłoża dla danego rodzaju łącznika;
• maksymalna zdolność wiercenia - przewiercalność (dla łączników samowiercących) czyli łączna grubość przewiercanych materiałów;
• maksymalna grubość mocowania, szczególnie przy łączeniu elementów z dodatkowymi warstwami pomiędzy nimi (np. przekładka izolacyjna),
• rodzaju podłoża do jakiego jest mocowany element.

Łączniki samowiercące jak i samogwintujące wykonane są ze stali węglowej, ocynkowane, lub ze stali nierdzewnej. Dobór łącznika w wersji ocynkowanej lub nierdzewnej winien być uzależniony od środowiska w jakim ma być zastosowany - zgodnie z  PN-EN – ISO 12944-2:2001, PN – EN – 10152 – 2005.

Łączenie blach profilowych do konstrukcji nośnych bardzo często wykorzystywane jest przez projektantów jako dodatkowe usztywnienie konstrukcji. Dlatego metody łączenia mogą być dobierane przez konstruktorów na etapie obliczeń. W układzie mocowania do konstrukcji nośnych należy więc ściśle przestrzegać zaleceń konstrukcyjnych jeżeli takowe znajdują się w projekcie, a ewentualne zmiany konsultować z projektantem.

Przy montażu łączników pracujących na zewnątrz (w bezpośrednim kontakcie z warunkami atmosferycznymi lub w specjalnych warunkach) należy szczególną uwagę zwrócić na:

• zabezpieczenie antykorozyjne łącznika dobrane w zależności od typu atmosfery, w której dany łącznik pracuje;
• zastosowanie elementów uszczelniających (podkładek z uszczelniających) zapobiegających penetracji wilgoci do wewnątrz w miejscu zainstalowania łącznika; istotne znaczenie ma tutaj prawidłowe zamontowanie podkładki z elementem uszczelniającym.

„Wytyczne doboru łączników do montażu stalowych blach profilowych dachów i ścian” to jedno z pierwszych opracowań stworzonych i wydanych przez Stowarzyszenie DAFA. Do tej pory wydanych zostało już 18 własnych publikacji, w których poruszane są różne zagadnienia związane z budownictwem, w szczególności budownictwem szkieletowym i lekką obudową. Z zakresu techniki zamocowań poza opisanym wydawnictwem powstały jeszcze dwie pozycje: „Wytyczne doboru łączników do montażu na dachach płaskich” oraz „Wytyczne doboru łączników do montażu płyt warstwowych”.

Wszystkie wydane dotąd publikacje Stowarzyszenia jak i informacje na nasz temat możecie Państwo znaleźć w Księgarni Technicznej DAFA na  www.dafa.com.pl.

Autor jest ekspertem Stowarzyszenia DAFA – organizacji działającej aktywnie na rzecz ujednolicenia i podniesienia standardów wykonawczych oraz rozwoju wiedzy o technologiach i funkcjonowaniu dachów płaskich i fasad. Artykuł powstał na bazie publikacji technicznej, opracowanej przez ekspertów DAFA: „Bezpieczeństwo pożarowe dachów”, dostępnej na www.dafa.com.pl