. . .

Zabezpieczenie konstrukcji przeciw poderwaniu i obrotowi – złącza kotwiące

Opublikowany artykuł stanowi fragment książki ?Podręcznik projektowania i budowania w systemie STEICO. Podstawy. Fizyka budowli. Zalecenia wykonawcze? pod redakcją Michała Komorowskiego.

Niezależnie od tego, czy konstrukcja ścian została zakotwiona do podłoża poprzez jedną lub dwie podwaliny, należy pamiętać, że prawidłowo wykonane ?standardowe? kotwienie zabezpiecza budynek jedynie przed zjawiskiem przesunięcia względem podłoża. Zjawisko przesunięcia występuje wówczas, gdy całkowite obciążenie bryły budynku wiatrem jest większe niż nośność połączeń z fundamentem. Z założenia suma nośności połączeń konstrukcji z fundamentem musi być zawsze większa niż całkowite obciążenie bryły budynku wiatrem.

Obrócenia i poderwania konstrukcji
Konstrukcja budynku jest narażona jednocześnie na zjawisko obrócenia oraz poderwania, o czym często zapomina się podczas projektowania detali posadowienia budynku. W celu przeciwdziałania obu potencjalnym niebezpieczeństwom konstrukcję ścian należy dodatkowo zabezpieczyć poprzez zastosowanie złączy kotwiących. Złącza te w przeciwieństwie do zwykłych kątowników charakteryzują się specyficzną budową, zaprojektowaną do przenoszenia dużych sił podrywających skierowanych do góry: dolne ramię złączy służy do kotwienia mechanicznego lub chemicznego w podłożu; górne ramię jest natomiast wykonane
w taki sposób, aby w słupek ścienny można było wbić maksymalnie dużo gwoździ. W efekcie już jedno złącze kotwiące może przenieść siłę podrywającą o wartości 20?40 kN.

Mocowanie gwoździ w słupku ściennym
W przypadku zwykłych kątowników ramię górne jest za krótkie, aby umożliwić umieszczenie gwoździ w słupku ściennym na wysokości zapewniającej ochronę przed poderwaniem. Norma Eurokod 5 jasno definiuje minimalne rozstawy gwoździ i ich odległości od boków i końców elementów drewnianych. Zgodnie z normą, w przypadku obciążonego końca belki, gwoździ nie należy mocować w odległości a3,t równej 15 × d (d ? średnica gwoździa) od obciążonego końca belki. Zakładając, iż średnica powszechnie stosowanych gwoździ wynosi 4,0 mm, minimalna odległość mocowania gwoździ w słupku wyniesie 60 mm (15 × 4,0 mm) od obciążonej krawędzi podrywanej ściany, w tym przypadku od dolnej krawędzi słupka. Łączniki mocowane w strefie do 60 mm od dolnej krawędzi słupka są uważane zatem za nienośne.
W związku z powyższym zastosowanie standardowych złączy kątowych, gdzie większość gwoździ przypada
w strefie nienośnej, nie może być traktowane jako zakotwienie przeciw poderwaniu i obrotowi konstrukcji.

Określenie typu i rozstawu złączy kotwiących
Podobnie jak w przypadku kotew, określenie typu i rozstawu złączy kotwiących należy do obowiązków konstruktora. Z reguły złącza kotwiące stosuje się w narożach budynków, na skrajnych słupkach elementów prefabrykowanych. W przypadku długich ścian złącza kotwiące nie powinny być umieszczane w rozstawie większym niż 240 cm.

Ściany prefabrykowane
W przypadku ścian prefabrykowanych, które są dostarczane na plac budowy w formie zamkniętej,
w celu wykluczenia konieczności wykonywania otworów rewizyjnych w płytach poszyciowych, zaleca się zastosowanie specjalnej dwuczęściowej wersji złączy kotwiących. Górna część takiego złącza jest mocowana do szkieletu podczas prefabrykacji w zakładzie produkcyjnym. Dolna część (oddzielna) jest z kolei kotwiona do podłoża betonowego. Kiedy prefabrykowana ściana zostanie umieszczona na swoim miejscu, obie części złącza nachodzą na siebie i można je połączyć przy użyciu samowiercących wkrętów do stali.