docmgr inż. Michał Wilk - Stowarzyszenie DAFA
download 
Reklamacja Transkrypt
mgr inż. Michał Wilk - Stowarzyszenie DAFA
ID 5.04 Statyka Otwory w dachach wykonanych ze stalowych profili trapezowych Wskazówki dotyczące rozwiązań konstrukcyjnych Statyka i montaż Opracowanie polskie: mgr inż. Michał Wilk styczeń 2009 Otwory w dachach wykonanych ze stalowych profili trapezowych 03 04 ID 5.04 Spis treści strona treść PRZEDMOWA DO POLSKIEGO OPRACOWANIA ................................................ 5 1. Wstęp .......................................................... 7 2. Otwory dachowe / statyka ........................... 8 2.1. Małe otwory dachowe ................................. 8 2.2. Średnie otwory dachowe ............................ 8 2.3 Duże otwory dachowe ................................ 9 2.4. Otwory w dwupowłokowych konstrukcjach dachowych ................................................. 10 3. Ochrona antykorozyjna .............................. 10 4. Rozwiązania konstrukcyjne ....................... 10 4.1. Wymian podłużny i poprzeczny ................. 10 4.2 Połączenia ................................................. 11 4.3. Ofasowania ................................................ 11 4.4. Konstrukcyjna ochrona przeciwpożarowa . 11 treść strona 4.5. Projektowanie ............................................... 5. Wskazówki dotyczące montażu .................... 6. Przykłady obliczeń ........................................ 6.1. Mały otwór / metoda z wykorzystaniem wartości α ...................................................... 6.2. Ustalenie obciążeń dla otworów dachowych . 6.3. Otwory w strefie belek jednoprzęsłowych ..... 6.4. Otwory w strefie belek wieloprzęsłowych ...... 6.5. Otwory bez wymianów w strefie dźwigarów wieloprzęsłowych ......................................... 6.6. Otwory w strefie tarcz usztywniających ........ 7. Literatura ...................................................... 8 Spis rysunków .............................................. 9. Rysunki ........................................................ Wymagania, zalecenia i szkice konstrukcyjne niniejszej wytycznej stanowią odzwierciedlenie najnowszych osiągnięć techniki. Mają one stanowić bodziec do fachowego wykonawstwa w codziennych zastosowaniach. W szczególnych przypadkach mogą być konieczne działania bardziej zaawansowane lub bardziej ograniczone. Stosowanie się do niniejszej wytycznej nie zwalnia użytkownika z odpowiedzialności za własne działania. Według dotychczasowych danych jej przestrzeganie zapewnia jednak rzetelne wykonanie techniczne. Jakiekolwiek roszczenia dochodzone przed sądem w stosunku do IFBS e.V. z tytułu stosowania niniejszej publikacji są wykluczone. Powyższe oświadczenie dotyczy także roszczeń w stosunku do DAFA. Prawa autorskie zastrzeżone. DAFA 2009. Otwory w dachach wykonanych ze stalowych profili trapezowych 11 11 12 13 14 15 18 22 24 27 28 29 ID 5.04 P R Z E D M O WA D O OPRACOWANIA POLSKIEGO W końcu 2007 roku Stowarzyszenie Wykonawców Dachów Płaskich i Fasad DAFA rozpoczęło wydawanie publikacji, których celem jest podnoszenie kultury projektowej, wykonawczej i eksploatacyjnej lekkich metalowych obudów ścian i dachów poprzez przekazywanie informacji technicznej oraz przykładowych rozwiązań. Opracowanie „DAFA ID 5.04 Otwory w dachach wykonanych ze stalowych profili trapezowych” jest tłumaczeniem kolejnego zeszytu z biblioteki wydawniczej niemieckiego Stowarzyszenia ds. Przemysłowych Systemów Budowlanych w Lekkim Budownictwie Stalowym IFBS. Podobnie jak przy wydaniu poprzednich opracowań: 05 obecnie tych samych użytych materiałów oraz podobnych rozwiązań konstrukcyjnych.” Opracowanie „DAFA ID 5.04 Otwory w dachach wykonanych ze stalowych profili trapezowych” daje odpowiedź na często stawiane przez projektantów pytania: kiedy i jakie rozwiązania konstrukcyjne są konieczne w przypadku wystąpienia otworów w dachach z blach fałdowych? Ważnym aspektem, na który należy zwrócić uwagę w tej publikacji to: - modele obliczeniowe; - statyka; - rozwiązanie konstrukcyjne, są one bowiem niezależne od norm krajowych. - „DAFA ID 1.01 Stalowe blachy trapezowe jako konstrukcja nośna dachów płaskich” - „DAFA ID 1.05 Podręcznik oceny jakości wykonania lekkich metalowych obudów” W przyjętej metodzie należy wprowadzić obciążenia i współczynniki wynikające z właściwych norm krajowych oraz przeprowadzić obliczenia wytrzymałościowe również zgodnie z właściwymi normami krajowymi. Stowarzyszenie DAFA znalazło wsparcie w grupie wiodących firm produkujących i dystrybuujących materiały do lekkich metalowych obudów: A R C E L O R M I T TA L C O N S T R U C T I O N , PRUSZYŃSKI, ROCKWOOL, RUUKKI, SYSTEMY BUDOWLANE. Należy również pamiętać, że wytyczne zawarte w tym tłumaczeniu nie zostały zweryfikowane pod kątem zgodności z polskimi normami, aprobatami technicznymi, zaleceniami producentów oraz innymi przepisami w zakresie zabezpieczeń antykorozyjnych oraz fizyki budowli. Poniżej przytaczamy fragment z przedmowy do w/w polskich opracowań: „Przyjęliśmy generalną zasadę, że opracowania IFBS-u będą tłumaczone możliwie wiernie, mimo, że niektóre zawarte informacje (np. odnoszące się do norm i przepisów niemieckich) nie mogą być bezpośrednio wykorzystane w Polsce. W tłumaczeniu pozostawiono wszystkie rysunki oraz tabele. Hasło: „Każde zadanie staje się prostsze gdy mamy pod ręką dobry przykład” jest motywem działalności publikacyjnej S t o w a r z y s z e n i a D A FA . Chcielibyśmy, aby nasze wydawnictwa, będące tłumaczeniem opracowań IFBS dały początek kolejnym opracowaniom, dostosowanym do polskich norm i wzbogaconym o nasze doświadczenia i przykłady. Z tego względu liczymy na informacje zwrotne ze strony inżynierów i techników, zajmujących się produkcją, projektowaniem, montażem oraz odbiorem i eksploatacją lekkich obudów ścian i dachów, dotyczące opinii na temat formy i zakresu niniejszego opracowania jak również opracowań już wcześniej wydanych. Pozostawiono powołania na normy niemieckie (DIN) oraz cytaty niektórych przepisów niemieckich. Większość nazw instytucji, organizacji oraz formularzy podano w wersji oryginalnej. Zastosowana terminologia polska odpowiada powszechnie stosowanym sformułowaniom w literaturze, katalogach producentów oraz w projektach i na budowach. W języku niemieckim możliwe są bardziej jednoznaczne określenia, w tym też złożone z wielu słów. Tłumaczenie polskie musiało w wybranych przypadkach operować stylistyką skrótową, aby opisy w tabelach lub na rysunkach nie były zbyt obszerne. Tylko w szczególnych przypadkach używano synonimów, aby móc jednoznacznie zdefiniować użyte pojęcia, które w publikacjach poszczególnych polskich autorów są różne, a nawet ze sobą sprzeczne. Opracowania źródłowe, mimo, że odwołują się do norm i przepisów niemieckich, odbiegających często od norm i przepisów polskich, dotyczą mgr inż. Michał Wilk Adres dla korespondencji: Stowarzyszenie DAFA ul. Cygana 4 45-131 Opole [email protected] Otwory w dachach wykonanych ze stalowych profili trapezowych ID 5.04 07 1. WSTĘP Dachy w budownictwie przemysłowym i gospodarczym (np. w budynkach produkcyjnych i magazynowych) wykonane z profili trapezowych często tworzą duże powierzchnie, w wyniku czego do oświetlenia i wentylacji, jak również do zasilania zadaszonych pomieszczeń i odprowadzania z nich nieczystości potrzebna jest duża liczba otworów dachowych. Ze względów praktycznych otwory te wykonywane są w trakcie wznoszenia budynku. Wykonanie otworu w okresie późniejszym wiąże się zazwyczaj z wyższymi kosztami i większym nakładem pracy. Rozmiary tych otworów mogą być niewielkie, na przykład pod małe przepusty pod rury, ale mogą także wynosić wiele metrów kwadratowych - najczęściej prostokątnych powierzchni (patrz rys. 1-5). Na skutek wykonania otworów w powierzchni dachowej, w układzie statycznym stalowych profili trapezowych, wykorzystywanych jako powierzchnia nośna, powstają nieregularności w przyjmowaniu i przenoszeniu zewnętrznych obciążeń (np. ciężaru własnego, obciążenia ssaniem wiatru, ciężaru śniegu). Prawidłowe rozwiązania konstrukcyjne powinny zagwarantować odpowiednie przeniesienie obciążeń ze strefy otworów na konstrukcję nośną (np. podporę drewnianą, stalową lub żelbetową). Odbywa się to z reguły poprzez instalowanie na krawędziach otworów skutecznych pod względem statycznym wymianów wykonanych z profili giętych, które są odpowiednie do przenoszenia obciążeń. Oprócz prawidłowego zaprojektowania pod względem statycznym i konstrukcyjnym, do wykonania otworów w powierzchniach dachowych konieczne jest uwzględnienie szczególnych wymagań w zakresie techniki połączeń z pokryciem dachu, termoizolacją oraz paroizolacją, tak aby uzyskać konstrukcje odporne na działanie czynników atmosferycznych, zawierające małą ilość mostków cieplnych oraz stanowiące barierę dla konwekcji i utrudniające dyfuzję pary wodnej. Ponadto należy wziąć pod uwagę aktualne przepisy dotyczące konstrukcyjnej ochrony przeciwpożarowej (DIN 18234 [10], IndBauRL [11]), w ramach których przy pomocy odpowiednich środków konstrukcyjnych należy wykluczyć możliwość przenoszenia pożaru, zwłaszcza w strefie przepustów dachowych. W przypadku otworów w dachach o powierzchni ponad 2.500 m² muszą być spełnione wymogi i regulacje zawarte w DIN 18234 [10], które są bliżej wyjaśnione w publikacji IFBS 6.01 [8]. Pod względem rozmiarów otwory można podzielić według [10] na trzy kategorie, wymagające pod względem statycznym różnych rozwiązań wykonania. Poniższe zalecenia odnoszą się głównie do otworów wykonanych w jednopowłokowych dachach wykonanych z profili trapezowych z ułożoną u góry termoizolacją. Zasadniczo znajdują one zastosowanie także w stosunku do dwupowłokowych konstrukcji dachowych. Szczegóły konstrukcyjne dotyczące tych systemów konstrukcji dachów przedstawione są przykładowo na rysunkach 13 i 14. Otwory w dachach wykonanych z płyt warstwowych są szczegółowo opisane w publikacjach IFBS 4.02 [16] i 8.01 [17]. Otwory w dachach wykonanych ze stalowych profili trapezowych 08 ID 5.04 2. OTWORY DACHOWE / STATYKA 2.1. Małe otwory dachowe Jako małe otwory lub przepusty dachowe określa się elementy konstrukcyjne o rozmiarze maks. 300 mm x 300 mm lub średnicy wynoszącej maks. 300 mm, które przebijają poszycie nośne dachu (np. wpusty dachowe, przewody rurowe, stopki podporowe). W takich przypadkach strefa otworu usztywniana jest wyłącznie poprzez wykonanie odpowiednich zabiegów konstrukcyjnych (patrz rys. 1 i 2). Wymiany nie są potrzebne, jeśli otwory usztywnione są blachą wzmacniającą (określaną w normie mianem „blachy osłonowej”) i jeśli dla strefy otworu wykonane zostały obliczenia statyczne, określone szczegółowo w normie DIN 18807 część 3 [2], rozdział 4.8.3. Oznacza to m.in. następujące wymogi: Otwór należy usztywnić blachą osłonową, której grubość znamionowa -t- równa się przynajmniej 1,5-krotnej grubości blachy -t N - profilu trapezowego i wynosi przynajmniej 1,25 mm. Blachę osłonową należy połączyć z górnymi półkami profili trapezowych przynajmniej w sposób określony w [2], rozdział 4.8.3. Szerokość (prostokątnej) blachy osłonowej, poprzeczną do kierunku tworzących fałdy należy dobrać w zależności od geometrii profilu, tak aby blacha osłonowa po każdej stronie otworu zakrywała przynajmniej dwa pełne środniki lub w przypadku otworów o rozmiarze ok. 125 mm x 125 mm, przynajmniej po połowie wyciętego przekroju (patrz rys. 1, przykład b) Blacha wzmacniająca musi mieć rozmiar co najmniej 600 mm x 600 mm. Blacha osłonowa musi zostać połączona z profilami trapezowymi zgodnie z wymogami określonymi w [2], rozdział 4.8.4. Zakłada się, że obciążenia powierzchni dachowej występują tylko w formie obciążeń powierzchniowych. W przypadku wielu otworów, odstęp w świetle między nimi musi wynosić przynajmniej 1.000 mm pod kątem prostym do kierunku tworzących fałdy blachy. W kierunku tworzących fałdy blachy, w polu między punktami zerowymi momentów może być wykonany tylko jeden otwór. Obliczenia statyczne wykazujące dostateczną nośność (patrz przykład obliczeń nr 6.1. oraz rys. 1, przykład b) nienaruszonych fałd profili przykrytych blachą osłonową należy wykonywać dla obciążenia dachu zwiększonego o współczynnik α; wartość α zależy od położenia i rozmiaru otworu (patrz DIN 18807 część 3 [2], rozdział 4.8.3). Otwory wykonane w strefie momentów podparcia są dopuszczalne tylko pod warunkiem wykonania specjalnych obliczeń lub dodatkowych czynności. Przepusty w dachu służące odprowadzaniu wody powinny być wykonane ze względów statycznych w bezpośrednim sąsiedztwie punktu zerowego momentów układu nośnego. Z uwagi na spowodowane wykonaniem otworów osłabienia przekrojów i ich skutki, średnica otworów powinna być możliwie niewielkich rozmiarów. Ponadto należy pamiętać, że w strefie usztywnianych krawędzi podłużnych należy zachować minimalny odstęp między otworem a strefą krawędzi, tak aby zachowane zostały przynajmniej dwie pełne fałdy profili trapezowych. Montaż blachy wzmacniającej (usztywniającej) możliwy jest zasadniczo także od spodu dachu, pod warunkiem przestrzegania wyżej wymienionych reguł. Rozwiązanie takie stosowane jest najczęściej w trakcie remontów dachów lub w przypadku dodatkowego wykonywania przepustów w dachu już po oddaniu obiektu do użytku. Jeśli wykonanie wyżej wymienionego usztywnienia (osłony) lub obliczeń statycznych wykazujących dostateczną nośność nie jest możliwe, wówczas w otworze należy zainstalować wymiany zgodnie z rozdziałem 2.2. 2.2. Średnie otwory dachowe 2.2.1. Informacje ogólne W przypadku otworów dachowych średnich rozmiarów (ponad 300 mm x 300 mm, jednak nie więcej niż 3.000 mm x 3.000 mm lub o średnicy do 3.000 mm) zawsze konieczne jest wykonanie obliczeń statycznych pokazujących, w jaki sposób obciążenia strefy otworu przekazywane są dalej na konstrukcję nośną. Otwory tego rodzaju są najczęściej stosowane pod świetliki, klapy dymowe i otwory wentylacyjne, urządzenia wentylacyjne lub klimatyzacyjne oraz potrzebne do produkcji agregaty maszynowe. Należy przy tym sprawdzać odkształcenia profilowanych blach trapezowych, powstałe pod wpływem obciążeń w strefie otworów dachowych oraz w sąsiednich strefach dachu, a także odkształcenia wymianów. Należy zapewnić, aby Otwory w dachach wykonanych ze stalowych profili trapezowych ID 5.04 występujące ugięcia dachu były mniej więcej równomierne, żeby w ten sposób uniknąć uszkodzeń poszycia dachu w sąsiedztwie otworu (np. świetlik lub instalacja oddymiania i odprowadzania ciepła zainstalowane na wieńcu nasadowym). Dlatego też wymiany są zazwyczaj potrzebne na krawędziach otworów, tak jak przedstawiono to schematycznie na rys. 3 do 6. Prostopadle do kierunku tworzących fałd blachy trapezowej umieszczamy dwa wymiany poprzeczne, które łączymy krawędziami profili trapezowych. Wymiany poprzeczne łączymy z przebiegającymi równolegle do fałd profilu wymianami podłużnymi, które oparte są na konstrukcji nośnej dachu - wiązarach dachowych lub płatwiach. Założenia przyjęte dla ustalenia rozkładu sił i obliczeń obciążeń wymianów zależą od: układu statycznego istniejącego w sąsiedztwie profili trapezowych, układu statycznego, który wynika lub jest przyjmowany w strefie otworu dla profili trapezowych nieprzebiegających w sposób ciągły od podpory do podpory, sposobu przenoszenia obciążeń z otworu dachowego bądź świetlików na profile wymianów (np. w przypadku wieńców nasadowych świetlików, ze względu na ich własną sztywność, do przenoszenia obciążeń można użyć jedynie wymiany poprzeczne). Wymiany projektowane są z reguły z profili zimnogiętych o grubości przynajmniej 1,5 mm. Ich wymiarowanie odbywa się stosownie do obowiązujących norm i przepisów budownictwa stalowego (np. wytyczna DAST 016 [6], DIN 18800 [1]). Jeśli wymiany zaprojektowane zostały z przekrojów niesymetrycznych, wówczas przy wykonywaniu obliczeń statycznych nośności należy uwzględnić dwuosiowe, ukośne zginanie, o ile rozwiązania konstrukcyjne (np. połączenie nakładkowe, patrz rys. 5 i 6) nie zapewniają zginania jednoosiowego. W koniecznych obliczeniach statycznych przyjmuje się zazwyczaj następujące układy i schematy statyczne: 2.2.2. Belki jednoprzęsłowe Profile trapezowe ułożone są w strefie otworu jako belki jednoprzęsłowe o rozpiętości sięgającej od wiązara do poprzecznej krawędzi otworu. Obliczenia statyczne wykazujące maksymalne obciążenia jakie mogą zostać przyjęte oraz oczekiwane odkształcenia, są proste w realizacji; można je wykonać zgodnie z przykładem obliczeń 09 przedstawionym w rozdziale 6.3. 2.2.3. Belki wieloprzęsłowe Ułożone w strefie otworu profile trapezowe pełnią funkcję dźwigarów wspornikowych z wysięgiem wspornika rozciągającym się od wiązara do poprzecznej krawędzi otworu. Do wykonania obliczeń maksymalnych sił jakie mogą zostać przyjęte, wybierany jest statycznie niewyznaczalny układ połączeń /schemat/, jaki przedstawiono w rozdziale 6.4. Zaletą takiego układu konstrukcyjnego jest mniejsze obciążanie wymianów podłużnych dzięki zazwyczaj odciążającemu działaniu wspornika, co z kolei pozwala na zastosowanie mniejszych przekrojów wymianów. 2.2.4. Układ w równowadze Poprzez dopasowanie położenia otworu do statycznego układu nośnego profili trapezowych można w wyjątkowych wypadkach zrezygnować z użycia profili nośnych wymianów. W takich przypadkach należy wykonać obliczenia potwierdzające przede wszystkim fakt, że odkształcenia powstające pod wypływem obciążenia będą mniej więcej takie same zarówno na końcach wysięgu wspornika w strefie otworu, jak i na obydwu sąsiednich ciągłych profilach trapezowych (patrz rozdział 6.5). Do stabilizacji krawędzi otworów można użyć np. konstrukcji łączących - w przypadku świetlików mogą to być wieńce nasadowe. 2.2.5. Tarcze usztywniające Jeśli otwory znajdują się w strefach dachu wykonanych w postaci tarcz usztywniających, wówczas należy wykazać, że obciążenia działające na tarczę usztywniającą mogą zostać przejęte przez konstrukcję wymianów, a następnie przekazane dalej. Dlatego też miejsca połączeń wymianów należy wykonać jako sztywne narożniki, mogące przyjąć siły tnące wywołane uwolnionymi siłami poprzecznymi (patrz przykład obliczeń nr 6.6. lub IFBS 3.06 [15]). 2.3. Duże otwory dachowe Jako duże otwory dachowe (np. pasma świetlne) określa się otwory o rozmiarach ponad 3.000 mm długości bocznej lub o średnicy > 3.000 mm. Zasadniczo treści zawarte w rozdziale 2.2. znajdują zastosowanie także w stosunku do tego rodzaju otworów. Jeśli wolna krawędź podłużna nie ma żadnych Otwory w dachach wykonanych ze stalowych profili trapezowych 10 ID 5.04 dodatkowych podpór, wówczas strefy te należy z reguły usztywnić kątownikami krawędziowymi mocowanymi do górnej półki blachy trapezowej (patrz rys. 10-11, poz.13). Do pasm świetlnych często wykorzystywane są samonośne podstawy, które można wykorzystać ewentualnie do stabilizacji krawędzi podłużnych i poprzecznych powłoki wykonanej z profili trapezowych. W poszczególnych przypadkach należy dla powyższych układów wykonać obliczenia statyczne. Zaleca się także konsultacje między zainteresowanymi stronami (producent świetlika / firma montażowa). 2.4. Otwory w dwupowłokowych konstrukcjach dachowych W przypadku dwupowłokowych ustrojów dachowych, konstrukcje wymianów uzależnione są od kierunku tworzących fałd blachy powłoki nośnej wykonanej z profili trapezowych - wyróżnia się zazwyczaj dwa modele: Warstwa nośna i warstwa kryjąca przebiegają równolegle do siebie/kierunek tworzących fałd blachy powłoki nośnej wykonanej z profili trapezowych przebiega równolegle do deski szczytowej, bądź od kalenicy do okapu/ (patrz rys. 13). Warstwa nośna i warstwa kryjąca są obrócone względem siebie o 90°C /kierunek tworzących fałd blachy powłoki nośnej wykonanej z profili trapezowych przebiega równolegle do kalenicy/ (patrz rys. 14). W powyższych modelach konstrukcyjnych obciążenia dachu przenoszone są często z pokrycia zewnętrznego na przekrycie wewnętrzne poprzez profile dystansowe, w wyniku czego przenoszące obciążania wymiany poprzeczne i podłużne potrzebne są tylko w warstwie wewnętrznej. Ich montaż powinien zostać wykonany tak jak w przypadku konstrukcji jednopowłokowej. Obliczenia przeprowadzane są w sposób analogiczny do przypadków przedstawionych w rozdziałach 2.2.2. 2.2.5. 3. OCHRONA ANTYKOROZYJNA Profile wymianów traktowane są jako elementy nośne. Z tego też względu muszą zostać zabezpieczone przed korozją. Szczegóły regulują przepisy norm DIN 18807, część 1 [2], DIN 55928, część 8 [5] oraz DIN EN ISO 12944, część 2 i 5 [4]: Tabela 1 zawiera wykaz systemów ochrony antykorozyjnej, spełniających wymagania różnych klas zabezpieczenia przed korozją. Dla blach stalowych z warstwą metaliczną, np. Z 275 oraz dodatkową powłoką wykonywaną metodą ciągłą o grubości znamionowej 25 µm lub dla blach stalowych z warstwą AZ 185 bez dodatkowej powłoki organicznej (Aluzink) uzyskiwana jest z reguły klasa III ochrony antykorozyjnej. Aby uzyskać klasę II ochrony antykorozyjnej, wymagana dla klasy III znamionowa grubość powłoki wykonywanej metodą ciągłą może zostać zredukowana do 12 µm - dla klasy I ochrony antykorozyjnej wystarczy jedynie warstwa metaliczna. Tabela 2 opisuje klasy zabezpieczenia przed korozją miarodajne dla chronionych profili wymianów, w zależności od zagrożenia korozją i łatwości dostępu do nich w celu wykonania kontroli i konserwacji. Grubość dostępnych systemów ochrony antykorozyjnej z dodatkową powłoką wykonywana metodą ciągłą lub bez takiej powłoki wynosi z reguły maks. 3,0 mm. Informacje o innych właściwych, posiadających atest systemach ochrony antykorozyjnej można uzyskać od producentów. W każdym wypadku konieczne jest zasięgnięcie porady dotyczącej przyporządkowania danego elementu konstrukcyjnego do konkretnej klasy ochrony antykorozyjnej stosownie do jego obciążenia korozyjnego. W przypadku stosowania profili wymianów o grubości materiałowej powyżej 3,0 mm należy wybrać właściwe systemy ochrony antykorozyjnej stosownie do [4]. 4. ROZWIĄZANIA KONSTRUKCYJNE 4.1. Wymian podłużny i poprzeczny Na rysunku 4 i 6 przestawiono schematycznie rozwiązania konstrukcyjne wymianów dla średnich otworów dachowych o rozmiarach ponad 300 mm x 300 mm. Konieczne ze względów statycznych wymiany podłużne montowane są równolegle do kierunku tworzących fałd blachy. Z reguły stosowane są stalowe profile gięte o przekrojach zetowników, ceowników, o przekrojach „kapeluszowych” /omegowych/ oraz w kształcie dostosowanym do sąsiednich profili - przy czym zawsze o wysokości konstrukcyjnej równej wysokości wymienianych profili trapezowych. Grubości blach dostępne w zakładach zajmujących się obróbką plastyczną wynoszą zazwyczaj do 4,0 mm. Jeśli konieczne jest przeniesienie większych obciążeń, wówczas stosowane są ramy z zamkniętych profili stalowych (rur prostokątnych) lub z profili walcowanych. Nośność i przydatność użytkową wybranych profili należy potwierdzić właściwymi obliczeniami statycznymi. Konieczne ze względów statycznych wymiany Otwory w dachach wykonanych ze stalowych profili trapezowych 11 ID 5.04 poprzeczne wykonywane są z reguły w postaci zimnogiętych ceowników, które mogą być montowane zarówno w płaszczyźnie profili trapezowych, jak i ponad nimi. Wymiany poprzeczne łączone są z wymianami podłużnymi, tworząc układ zamknięty „siłowo” (patrz przykłady obliczeń 6.3 i 6.4). Zamiast zwykle stosowanego dotychczas wykonania wymianów poprzecznych w świetlikach w postaci impregnowanych kantówek drewnianych, które służyły jednocześnie za element połączeniowy dla wieńca nasadowego świetlika, stosowane są obecnie, z uwzględnieniem wymagań dotyczących ochrony przeciwpożarowej, wymiany poprzeczne (służące jednocześnie jako element podwyższenia płaszczyzny profili trapezowych) w postaci kształtowników wykonanych z blachy stalowej. Między wymianami poprzecznymi należy ze względów konstrukcyjnych (dla wyrównania różnic, wynikających z grubości izolacji oraz pozostałych warstw),zamontować równolegle do wymianów podłużnych odpowiednie profile gięte, które trzeba odpowiednio połączyć z wymianami poprzecznymi (wcześniej: wieniec z kantówek). Dzięki temu krawędzie otworów uzyskują dodatkową stabilność. 4.2. Połączenia Wymiany poprzeczne i podłużne skręcane są ze sobą w czterech narożnikach z użyciem kątowników połączeniowych. Wymiany poprzeczne łączone są z każdą półką profilu jednokrotnie lub wielokrotnie. Wymiany podłużne są łączone (na górze i na dole) z przylegającymi pólkami profili trapezowych w sposób ciągły w odstępach maks. 666 mm (patrz także rys. 4 i 6) i dodatkowo mocowane są na podporach. Jako elementy złączne stosowane są z reguły posiadające atest łączniki samogwintujące oraz nity jednostronne (patrz IFBS 7.01 [9]). Rodzaj i usytuowanie elementów mocujących w całej strefie otworów dachowych należy wybrać w taki sposób, aby spełniały one wymagania określone dla danego obiektu w obliczeniach statycznych i nie stanowiły przeszkody dla późniejszych rodzajów robót (np. ostrza łączników w strefie paroizolacji). Wszystkie elementy mocujące powinny być zaznaczone schematycznie na projekcie montażowym i wykonawczym lub dokładnie opisane w instrukcji montażowej. 4.4. Konstrukcyjna ochrona przeciwpożarowa Część 3 normy DIN 18234 [10] zawiera definicje, wymagania i kontrole dotyczące przepustów, połączeń i elementów wykończeniowych, mające na celu zapobieganie przedostawaniu się gazów pożarowych do konstrukcji dachowej. Część 4 zawiera katalog rozwiązań technicznych - m.in. dla przepustów dachowych - które spełniają wymagania określone w DIN 18234-3 [10] bez specjalnych obliczeń statycznych. W dachach wykonanych z profili trapezowych oraz w przypadku dwupowłokowych dachów metalowych wokół otworów i przepustów dachowych należy dodatkowo zainstalować grodzie lub kształtki z materiałów niepalnych o minimalnej grubości 120 mm w kierunku profili, przy czym wszystkie wydrążone przestrzenie profili wokół przepustu należy oddzielnie uszczelnić w sposób wypełniający formę profilu. Przykłady przedstawione są na rysunkach 7-14. 4.5. Projektowanie W ramach projektowania powierzchni dachowej posiadającej charakter przemysłowy lub gospodarczy należy uwzględnić cały szereg aspektów konstrukcyjnych, ekonomicznych oraz kwestii podyktowanych względami użytkowymi. Aby ograniczyć nakład pracy konstrukcyjnej i różnorodność materiałów oraz zoptymalizować produkcję i montaż elementów budowlanych (np. sortowanie i rozprowadzanie na budowie), należy stosować się do kilku zaleceń: l Należy dążyć do ograniczenia liczby otworów dachowych o różnej wielkości. l W przypadku dużej liczby prostokątnych otworów na powierzchni dachowej (np. pod świetliki, instalacje oddymiające i odprowadzające ciepło) należy dążyć w zakresie ich usytuowania, do tego, aby ich dłuższy bok przebiegał równolegle do kierunku tworzących fałd blachy. Rozwiązanie takie pozwala m.in. na mniejsze przekroje profili wymianów. l Należy unikać wykonywania otworów w strefie specjalnych elementów konstrukcyjnych poszycia nośnego dachu (sztywne styki, poprzeczne styki zakładkowe, podwójne warstwy). l Należy zapewnić uregulowany przepływ wody w ramach późniejszych robót. 4.3. Ofasowania 5. WSKAZÓWKI DOTYCZĄCE MONTAŻU Ze względów optycznych krawędzie otworów są najczęściej zasłaniane ofasowaniami z blachy. W przypadku odpowiedniej konstrukcji funkcję tę mogą pełnić także wymiany poprzeczne. W nowo powstających budowlach montaż wymianów w przewidzianych w projekcie otworach budynków odbywa się równolegle z montażem stalowych profili trapezowych. Otwory w dachach wykonanych ze stalowych profili trapezowych 12 ID 5.04 Montaż i wykonanie dachu, a w szczególności otworów dachowych, musi przebiegać zgodnie z przepisami BHP. W przypadku wystających blach profilowanych nie mogą powstawać żadne „dźwignie”. Swobodne krawędzie należy niezwłocznie zabudować wymianami - powstałe w powierzchni dachowej otwory należy odpowiednio zabezpieczyć przed upadkiem (patrz IFBS 8.02: informatory branżowych zakładów ubezpieczeń BGI 815 / 807 [13], BGR 179 [14]). Należy uwzględnić i stosownie do wymogów statycznych odpowiednio wykonać specyficzne rozwiązania konstrukcyjne, np. połączenia wkrętowe wymianów podłużnych w strefie styków podłużnych. Jeśli otwory wykonywane są w późniejszym okresie w gotowych już powierzchniach dachowych, wówczas należy najpierw zdefiniować systemy statyczne powstające w wyniku wyżej wymienionych robót a następnie określić w projekcie wykonawczym dachu potrzebne wymiany stosownie do ich rozmiarów i usytuowania. Należy ponadto sprawdzić, czy dach został zaprojektowany i wykonany jako tarcza usztywniająca, ponieważ w takim przypadku muszą zostać przeprowadzone specjalne obliczenia statyczne przez projektantów obeznanych z tego rodzaju rozwiązaniami, aby rozważyć możliwość umieszczenia tam otworów i określić niezbędne w tym zakresie czynności. Poza tym należy sprawdzić, czy konieczne wymiany mogą zostać zamontowane na dolnej stronie dachu (miejscowe uwarunkowania), czy też muszą zostać wprowadzone do otworu od góry. W takim przypadku obecne już elementy wykończenia dachu muszą zostać zdemontowane na całym przęśle wiązarowym na szerokości planowanego otworu, aby np. umożliwić wprowadzenie wymianów podłużnych w profile trapezowe. Montaż wymianów powinien zostać wykonany przez firmy specjalistyczne zatrudniające przeszkolony personel - uszczelnienie dachu należy zlecić dekarzowi. 6. PRZYKŁADY OBLICZEŃ Przedstawione przykłady obliczeń służą do celów poglądowych i bazują na układach idealnych. Możliwość zastosowania przykładów w konkretnej inwestycji budowlanej należy zweryfikować oddzielnie dla każdego przypadku. Przykład 6.1: Dla częstego przypadku zastosowania, jakim jest wykonanie małego otworu (otwór odpływowy lub wentylacyjny), przedstawiono przykład metody obliczeniowej. Obliczany jest współczynnik zwiększenia obciążenia α, o jaki musi zostać podwyższone obciążenie dachu w strefie rozpatrywanej powierzchni osłabionego przekroju. Przykład 6.2: Przedstawiono tutaj ogólne rodzaje obciążeń, jakie należy uwzględnić przy otworach dachowych. Przykład 6.3: W tym przykładzie pokazano metodę obliczeń dla typowego otworu pod świetlik w strefie belek jednoprzęsłowych wraz z wymiarowaniem wymianów podłużnych i poprzecznych; zawarto tu również obliczenia elementów złącznych. Wymian poprzeczny znajduje się nad płaszczyzną profili trapezowych. Przykład 6.4: W tym przykładzie przedstawiono metodę obliczeń dla typowego otworu pod świetlik w strefie belek wieloprzęsłowych wraz z wymiarowaniem wymianów podłużnych i poprzecz-nych; zawarto tu również obliczenia elementów złącznych. Wymian poprzeczny znajduje się w płaszczyźnie profili trapezowych. Przykład 6.5: W tym przykładzie obliczeń wykazano nośność profili trapezowych ze średnim otworem dachowym w „układzie w równowadze”, wykonanym bez stosowania wymianów. Tego rodzaju specjalne rozwiązanie należy rozpatrzyć ze szczególną uwagą, ponieważ zmienne warunki brzegowe bądź przemieszczenie obciążeń dachowych (np. nasypka ze żwiru) mogą doprowadzić do przekroczenia maksymalnej nośności. Przykład 6.6: W strefie tarcz usztywniających otwory dachowe mogą być wykonywane tylko wówczas, jeśli w obliczeniach zostanie wykazane, że konstrukcja jest w stanie przejąć działanie sił tnących. Przykładowe ustalenie wartości sił tnących ma za zadanie przedstawić różnice między wymianami połączonymi przegubowo a sztywną ramą. Otwory w dachach wykonanych ze stalowych profili trapezowych
