[Rozmiar: 13908 bajtów]
[Rozmiar: 1947 bajtów[Rozmiar: 4313 bajtów]

[Rozmiar: 6047 bajtów]

[Rozmiar: 5581 bajtów]

[Rozmiar: 5679 bajtów]

[Rozmiar: 6609 bajtów]

[Rozmiar: 5793 bajtów]

[Rozmiar: 5114 bajtów]

Złącza ciesielskie metalowe

Do połączeń elementów w drewnianych konstrukcjach budowlanych, np. więźby dachowej, coraz częściej stosuje się specjalne metalowe łączniki w formie płytek lub kształtowników, eliminują one tradycyjne złącza ciesielskie, dzięki ich zastosowaniu drewniane elementy konstrukcyjne można łączyć na styk.

Informacje ogólne

Złączem nazywa się zespolenie elementów za pomocą łączników, zapewniające współpracę łączonych elementów. Jego zadaniem jest przenoszenie obciążeń. W tradycyjnym budownictwie drewnianym elementy łączono sposobem ciesielskim, teraz można stosować perforowane profile z wysokogatunkowej blachy stalowej grubości od 1 do 8 mm. Dzięki ich zastosowaniu drewniane elementy konstrukcyjne można łączyć na styk. Niewielkie otwory na śruby i gwoździe nie osłabiają przekroju elementów. Od projektantów konstrukcji drewnianych wymaga się, aby proponowane przez nich rozwiązania połączeń elementów były tanie i dawały gwarancję długiego użytkowania bez konieczności remontu. Jest to możliwe przy dobrej znajomości właściwości mechanicznych i fizycznych drewna oraz jego pracy. Zastosowanie gotowych złączy skraca czas projektowania. Przy projektowaniu nie trzeba przeliczać każdego połączenia, ponieważ korzysta się z gotowych katalogów producentów. Można efektywniej wykorzystać materiał i ograniczyć jego zużycie. Oszczędności przynosi także uproszczenie i skrócenie czasu montażu, który mogą wykonywać pracownicy mniej doświadczeni.

Budowa

Złącza, które wykorzystuje się do zamocowania wewnątrz konstrukcji, wycina się z ocynkowanej taśmy grubości do 4 mm. Ich krawędzie nie są wtedy zabezpieczone antykorozyjnie. Łączniki montowane w odsłoniętych częściach konstrukcji, narażone na działanie czynników atmosferycznych, po zakończeniu obróbki mechanicznej (wycinanie, wyginanie, spawanie) zabezpiecza się przez ocynkowanie. Wszystkie krawędzie i powierzchnie są pokryte cynkiem. Elementy mają grubość większą niż 4 mm. Gdy połączenia są narażone na rdzewienie, w konstrukcjach takich jak most, molo, itp. łączniki zabezpiecza się przez nałożenie warstwy metalu ochronnego (chromu, niklu, miedzi, cynku) metodą galwanizacji elektrolitycznej. W konstrukcjach specjalnych, czyli na statkach, w halach przemysłowych oraz w elementach pracujących w agresywnym środowisku kwaśnym stosuje się.złącza z nierdzewnej, kwasoodpornej stali (A4). Tam, gdzie ważna jest łatwość i precyzja montażu a także estetyka używa się złączy z blachy aluminiowej. Najczęściej są one ukryte w konstrukcji znajdującej się wewnątrz pomieszczeń. Do mocowania złączy do drewna najczęściej używa się gwoździ karbowanych. W górnej części gwoździe te mają pogrubiony przekrój, dzięki czemu zwiększa się ich wytrzymałość na ścinanie. Do połączeń rozbieralnych stosuje się wkręty. Stalowe kołki znajdują zastosowanie w złączach o dużych otworach, np. wspornikach belek i słupów.

Typy złączy

Wybór złącza zależy od kształtu połączenia i rodzaju łączonych elementów (np. krokiew-jętka, krokiew-płatew, belka-murłata), a także od siły, jaka będzie działać w połączeniu. W typowej ofercie producentów jest ponad 450 złączy. Są one wykonane z blach różnej grubości, mają inne wymiary oraz liczbę i średnicę otworów. Najczęściej używane złącza to:

- złącza płaskie (płytki, blachy i taśmy perforowane) do łączenia dwóch elementów na styk za pomocą gwoździ. Stosuje się je głównie przy wykonywaniu więźby dachowej. Mają zazwyczaj grubość 1,5-2 mm. Złącza płytowe standardowo mają wymiary od 40x120 mm do 200x300 mm, ale można je zamówić w wymiarach do 2 m. Taśmy perforowane służą do stężania konstrukcji ścian i dachu (zastępują drewniane wiatrownice). Nie wymagają dodatkowych łat, można je nabijać bezpośrednio na krokwie, a na nich kłaść poszycie, np. z płyty OSB. Taśmy są dostępne w kręgach oraz w rolkach po 25 i 50 m. Odcinki taśmy łączy się złączkami z rzymską śrubą. Do montażu wykorzystuje się ręczną naciągarkę.

- złącza kątowe (kątowniki, "winkle") do łączenia elementów pod kątem prostym, np. belka-legar, słup-belka. Są równo- bądź różnoramienne. Mogą być wzmocnione żebrowaniem co umożliwia ich stosowanie w konstrukcjach silnie obciążonych i o dużym spadku, np. na łukowych żebrach. Złącza kątowe wykonuje się z blach grubości do 4 mm. Do połączeń drewna z betonem używa się kątowników wykonanych z blachy grubości do 8 mm.

- knagi przydatne do łączenia leżących na sobie belek, najczęściej płatwi i krokwi w więźbie dachowej. Mogą służyć jako wsporniki podpierające belki. Dłuższe ramię przymocowuje się do wiązarów nośnych, krótsze do belek drugorzędnych. Stosuje się je w miejscach konstrukcji narażonych na przechył. Charakteryzuje je duża wytrzymałość na zginanie.

- wsporniki belek ("buty", wieszaki, siodełka). Przybija się je do dźwigarów, murłat, oczepów i w nich, jak w strzemionach, zawiesza się prostopadle belki. Można je mocować także do betonowego wieńca. Szerokość wewnętrzna dopasowywana jest do standardowych grubości drewna budowlanego. Najczęściej stosowane są wieszaki szerokości wewnętrznej 38 mm. Siodełka z żebrami mogą przenosić dwukierunkowe zginanie,które występuje w pochyłych konstrukcjach dachowych. Inny rodzaj wsporników belek to wieszaki o przekroju teowym - stalowe z otworami lub aluminiowe - bez otworów. Służą do połączeń niewidocznych. Belkę nacina się pionowo, nasadza na wspornik i kotwi stalowymi kołkami f8 i f12. We wspornikach aluminiowych wszystkie otwory drewno-aluminium-drewno wierci się jednocześnie. Gwarantuje to dokładność wykonania, dzięki czemu łatwo wbija się kołki stalowe.

- złącza Gerbera do czołowego łączenia w kierunku podłużnym belek o jednakowym przekroju, uciętych pod kątem prostym. Wymagana minimalna szerokość łączonych przekrojów drewnianych wynosi 80 mm. Największe złącze ma 22 cm wysokości. Złącza Gerbera zawsze występują parami: prawe i lewe. Można je zastosować tylko i wyłącznie w miejscach, w których występują zerowe wartości momentów zginających sił działających na belkę.

- kotwy krokwiowo-płatwiowe służą do mocowania krokwi na płatwiach stopowych. Łączniki te zabezpieczają krokwie położone na wiązarach dachowych przed ssaniem wiatru. Można je także stosować do mocowania jętek. Nowszym modelem kotwi są złącza płatwiowe, wyposażone dodatkowo w pazur umożliwiający zaczepienie złącza w drewnie.

- kotwy drewno-stal projektowane z ocynkowanej blachy grubości 4 mm. Służą do połączeń elementów drewnianych ze stalowymi. Za ich pomocą podwiesza się np. stalowe belki dwuteowe do konstrukcji drewnianej lub odwrotnie. Używa się ich parami i mocuje diagonalnie (na przekątnej połączenia).

- wsporniki słupów (kotwy słupów, stopki, stopy fundamentowe) do osadzania słupów w betonie lub na drewnianej podwalinie. Można je zamocować podczas betonowania lub przykręcać za pomocą kołków rozporowych do wcześniej wykonanego betonu. Mają kształt ceownika obejmującego słup albo teownika, który chowa się w specjalnie przygotowanym nacięciu w słupie. Wiele rodzajów wsporników słupa ma regulację wysokości (nagwintowany bolec z nakrętką), która pomaga w wypoziomowaniu elementów konstrukcji. Wsporniki słupów dodatkowo izolują słup od wilgoci.

- wsporniki kalenicowe z cienkiej blachy perforowanej służą do mocowania listew kalenicowych i narożnych.

- złącza czołowe służą do mocowania desek czołowych i innych elementów, np. osłon rynien dachowych. Nierównomierność rozmieszczenia otworów o różnych średnicach powoduje, że na jedno połączenie przypada jedno złącze.

- złącza Z służą do mocowania listew na belkach oraz drewnianych belek złożonych (dwuteownikowych). Występują w sześciu standardowych wysokościach: 40, 45, 50, 55, 60, 65 mm dopasowanych do wysokości stopek tych belek.

- złącza uniwersalne do mocowania płatwi stopowych na belkach, krokwi na płatwiach oraz do połączeń ryglowych. Mają trzy płaszczyzny mocowania. Montaż połączeń nośnych jest wygodny i skuteczny.

Innym rodzajem złącz metalowych są łączniki kolcowe, zwane też płytkami kolcowymi lub płytkami gwoździowanymi. Ten typ złącz stosowany jest do produkcji prefabrykowanych elementów konstrukcyjnych. Jest to typ złącza, które można wykonać jedynie fabrycznie. Stosowany jest w budownictwie szkieletowym do przygotowywania gotowych elementów konstrukcji dachu, ścian i stropów. Łącznik kolcowy ma formę czworokątnej płytki z wytłoczonymi kolcami. Płytki kolcowe mogą być różnych rozmiarów. Do łączenia elementów drewnianych stosuje się docisk prasy, która równomiernie dociska płytki znajdujące się z obu stron złącza. Powoduje też ułożenie się wszystkich drewnianych elementów tworzących złącze w jednej płaszczyźnie. Rozmieszczenie kolców umożliwia równomierny rozkład naprężeń w złączu. Sposób łączenia drewnianych elementów konstrukcyjnych za pomocą płytek kolcowych został opracowany w Stanach Zjednoczonych w latach 60.

Do łączenia elementów BMF z drewnem używa się gwoździe karbowane stosowane do wytrzymałościowych połączeń elementów konstrukcji drewnianych. Dopuszczalne wartości obciążeń podane dla każdego rodzaju złączy BMF i gwoździ BMF wynikają z obcążeń statycznych BMF, są przetestowane, zatwierdzone i zarejestrowane. BMF-gwoździe karbowane zgodnie z obliczeniami maja wymiary 4,0x40, 4,0x50 i 4,0 x60.

Zasady stosowania

Stosując złącza ciesielskie, należy pamiętać o kilku podstawowych zasadach. W połączeniach krzyżowych złącza umieszcza się w sposób diagonalny (po przekątnej), minimalizując w ten sposób wpływ sił skręcających. W złączach kątowych gwoździe karbowane umieszczone w poziomym ramieniu kątownika są narażone na wyciąganie, a sam kątownik na zginanie. Aby temu zapobiec, gwoździe należy umieszczać jak najbliżej zagięcia złącza kątowego. Aby zachować właściwą nośność przekroju drewna, nie trzeba wbijać gwoździ we wszystkie otwory. Wybór otworu zależy od poprzecznego przekroju, kierunku włókien drewna i kierunku działania siły. Przed wbiciem gwoździ krokwiowych, które będą obciążone poprzecznie do swojej osi, należy wykonać wiercenie wstępne. Pod gwoździe karbowane nie jest to konieczne. Wiercenie wykonuje się na głębokość równą długości gwoździa. Średnica otworu powinna być równa 0,8-0,9 d, gdzie d-średnica gwoździa w mm. Wstępnego wiercenia nie należy wykonywać, gdy gwóźdź będzie obciążony wzdłuż osi.

Dzięki łącznikom drewniane elementy mają jedynie odpowiednio przycięte i wyrównane końcówki, dzięki którym dokładnie do siebie przylegają, tworząc węzły. Złącza metalowe pozwalają też na wykonywanie lekkich konstrukcji drewnianych z elementów, których wymiary utrudniałyby wykonanie tradycyjnego ciesielskiego złącza.

W tradycyjnych konstrukcjach, np. więźby dachowej, stropów drewnianych, wykorzystywane są łączniki ciesielskie, zwane często również jarzmami. Są to płytki, kątowniki lub kształtowniki metalowe. Ich powierzchnia pokryta jest regularnie rozmieszczonymi otworami o różnej średnicy ułatwiającymi mocowanie do elementów gwoździami lub wkrętami.

W budownictwie szkieletowym zastosowanie znajdują: wsporniki belek, złącza kątowe, złącza kalenicowe, stopki pod słupy, a także blachy do ochrony instalacji.