Konstrukcje dachowe.
Rozwiązania
materiałowo –
konstrukcyjne.
Pojęcie dachu
Dach jest zespołem elementów przykrywających budynek
od
góry i chroniący go od opadów atmosferycznych, wiatru,
wahań
temperatury. Dachy składają się z: konstrukcji nośnej,
pokrycia
oraz urządzeń do odprowadzania wód deszczowych ( rynny
i rury
spustowe).
Zewnętrzne elementy
dachu
1. kalenica
2. połać dachu
3. naroże
4. krawędź koszowa
5. okap
6. szczyt
Pokrycia dachowe
Jednym z elementów mających wpływ na prawidłową eksploatację i
trwałość budynku jest pokrycie dachowe, którego zadaniem jest
ochrona obiektu przed działaniem wody opadowej, tj. deszczu
śniegu i gradu. Do podstawowych wymogów stawianych pokryciom
dachowym można zaliczyć :
a) szczelność- im dach bardziej płaski tym szczelniejsze musi być
pokrycie;
b) mała odkształcalność termiczna- pokrycie dachowe pracuje w
zmiennych temperaturach, które wahają się od koło +90 ºC latem
do około -25ºC zimą;
c) niepalność;
d) nienasiąkliwość – im większa nasiąkliwość materiału tym musi
być większe pochylenie połaci dachowych;
e) mrozoodporność;
f) trwałość- w rozumieniu niezmienności cech
wytrzymałościowych i fizycznych w czasie (odporność na starzenie)
g) łatwość wykonywania konserwacji napraw
Dobór właściwego rozwiązania materiałowego musi być
poprzedzony wnikliwą analizą uwzględniającą między innymi
warunki klimatyczne w strefie położenia obiektu, konstrukcję dachu
, ukształtowanie połaci dachowych i ich pochylenie, względy
estetyczne i kulturowe oraz aspekt ekonomiczny (czasami lepiej
ponieść większe nakłady inwestycyjne, aby uzyskać pokrycie
trwalsze i wymagające w późniejszym okresie mniejszych nakładów
na konserwację i remonty).
Stosowane techniki krycia dachów
Rodzaj dachu
Technika krycia
a) stromy
·papa na deskowaniu
·gonty papowe na deskowaniu
·blacha płaska na deskowaniu
·blach falista na łatach lub płatwiach
·blach trapezowa na łatach lub płatwiach
·blacha fałdowa na łatach lub płatwiach
·dachówki ceramiczne
·dachówki betonowe
·płyty faliste bitumiczne
b) płaski
·papa na betonie
·papa na materiale termoizolacyjnym
·pokrycia bezspoinowe
Przykładowe techniki krycia
Bitumiczne płyty faliste
Ich zaletą jest
lekkość, szczelność
oraz odporność na
pleśń i grzyby.
Dachówki betonowe
Produkowane są z mieszaniny
cementu, piasku, wody,
plastyfikatorów i pigmentów.
Masa betonowa jest
walcowana, cięta i wytłaczana
w formach aluminiowych.
Najbardziej popularne kształty
dachówek cementowych to:
- pojedyncza i podwójna
esówka,
- podwójna rzymska,
- staroniemiecka,
- karpiówka,
- celtycka.
Dachówki betonowe trudno
odróżnić od dachówek
ceramicznych, od których są
tańsze.
Blacha trapezowa
Jedną z podstawowych
zalet blachy
trapezowej jest jej
niewielki ciężar nie
przekraczający 4,5
kg/m kw.
Produkowane arkusze
mają szerokość 880
mm i mogą mieć
długość dowolną w
zakresie od 0,5 m do
12 m.
Dachówki ceramiczne
Dachówki ceramiczne
Są jednym z
najstarszych
materiałów
stosowanych do krycia
dachów. Dzięki małym
wymiarom dachówki
nadają się do krycia
dachów nawet o
bardzo
skomplikowanych
kształtach – podczas
układania powstaje
niewiele odpadów.
Łatwa jest naprawa
uszkodzonych
fragmentów pokrycia –
wymienia się
pojedyncze elementy.
Pokrycie z dachówek
ceramicznych jest
ciężkie: 1 m2 waży od
47 do 75 kg.
Kształty dachów
Konstrukcją nośną dachu są najczęściej różnego
rodzaju ustroje drewniane oraz wszelkiego rodzaju
konstrukcje metalowe, żelbetowe i inne.
Zastosowane rozwiązania konstrukcyjne decydują w
głównej mierze o kształcie dachu.
Dach płaski
Jest to dach całkowicie płaski z niedużym
spadkiem. Ponieważ krokwie dachu są
jednocześnie belkami stropowymi mają one
zdecydowanie większy przekrój niż krokwie dachu
spadzistego. Dach jest prosty w montażu. Jego
izolacja cieplna układana jest pomiędzy
powierzchnią połaci dachu, a stropem i wymaga
przestrzeni powietrznej pomiędzy izolacją, a
poszyciem dachu.
Dach jednospadowy
Dach o jednej skośnej połaci. Jest budowany podobnie
jak dach płaski lecz ze spadkiem. W odróżnieniu od
dachu płaskiego ma osobną konstrukcją dla stropu i
dla dachu. Dach izolowany w płaszczyźnie stropu z
wentylacją całej przestrzeni poddasza.
Dach jednospadowy
1 okap
Dach dwuspadowy
Najpopularniejszy typ dachu. Dwie pełne, skośne
połacie dachu tworzą ostrokątne szczyty w obrębie
poddasza. Dach bardzo prosty w montażu. W
zależności od kąta spadku połacie mogą tworzyć
poddasze użytkowe lub nieużytkowe. W wypadku
poddasza użytkowego należy zachować szczelinę
wentylacyjną pomiędzy izolacją a pokryciem
dachu. Gdy poddasze jest nieużytkowe to
przestrzeń poddasza stanowi jedną wielką
przestrzeń wentylacyjną.
Dach dwuspadowy
1 okap
2 kalenica
Dach czterospadowy
Konstrukcja dachu tworzy cztery połacie.
Główne połacie dachu nawiązują do dachu
dwuspadowego, ale szczyty dachu są ścięte,
tworząc dodatkowe połacie, a tym samym
eliminując ściany szczytowe.
Dach czterospadowy
1 okap
2 kalenica
3 naroże
4 kosz
Dach naczółkowy
Dach dwuspadowy o ściętych narożnikach,
tworzących naczółki. Dach ten jest również prosty
w montażu. Jak dach dwuspadowy, w zależności
od kąta nachylenia może tworzyć poddasze
użytkowe lub nieużytkowe.
Dach naczółkowy
1 okap
2 kalenica
3 naroże
Dach namiotowy
Ma wszystkie połacie trójkątne, zbiegające
się we wspólnym wierzchołku. Przykrywa
się nimi budynki
o rzucie kwadratu lub wieloboku.
Dach namiotowy
1 okap
3 naroże
Dach mansardowy
1 okap
2 kalenica
Dach półszczytowy
1 okap
2 kalenica
3 naroże
Dach pilasty
1 okap
2 kalenica
Konstrukcje dachowe
Elementy konstrukcji dachu
1. krokiew
2. kleszcze
3. płatew górna
4. miecz
5. słup
6. jętka
7. wiatrownica lub deska wiatrowa
8. murłata
9. belka
10.płatew stropowa (dolna)
11.wiązar pełny
Drewniane
konstrukcje
Są najstarszym rozwiązaniem, które pomimo wielu zmian
technologicznych w budownictwie do dzisiaj pozostało prawie w
nie zmienionej formie. Wykonuje się je z drewna drzew iglastych,
m.in. sosny, świerku i jodły, natomiast łączenia, w których stosuje
się wszelkiego rodzaju kołki czy klocki, powinny być zrobione z
drewna twardego, dębu lub akacji.
Zaletą
takiej konstrukcji jest :
• lekkość
• łatwość montażu
Wadą
natomiast jest :
• łatwopalność
• podatność na korozję biologiczną
• wrażliwość na wodę
Drewniane konstrukcje
c.d.
Przed wybudowaniem należy całą konstrukcję
drewnianą zaimpregnować środkiem grzybo- i
owadobójczym, a także zabezpieczyć przed wodą
opadową. Zaniedbanie tych czynności może z czasem
prowadzić nawet do konieczności wymiany całej
konstrukcji dachu.
Drewno użyte do budowy więźby dachowej (tj.
drewniany szkielet dachu, który przenosi obciążenia
z pokrycia dachowego) powinno być odpowiednio
przygotowane. Musi mieć odpowiednią wilgotność i
być skutecznie zabezpieczone.
Wilgotność powinna wynosić :
• dla konstrukcji, które należy szczególnie chronić przed
zawilgoceniem - nie więcej niż 20 %
• dla konstrukcji zadaszonych, stojących na otwartym
powietrzu - nie więcej niż 30%
• dla konstrukcji klejonych nie powinna przekroczyć ok. 17
%
Chcąc uzyskać odpowiednią z normami wilgotność użytkową
drewna, należy poddać tarcicę procesowi suszenia - w
sposób naturalny albo sztuczny w suszarkach. Dla każdego
rodzaju drewna czas suszenia jest inny np.:
• dla sosny, świerku i jodły czas naturalnego suszenia
tarcicy (do wilgotności około 20%) wynosi od 45 do 90 dni
•
dla modrzewia od 90 do 190 dni.
Kolejnym procesem, zabezpieczającym drewno jest
impregnacja. Zależy ona od trzech czynników:
1. rodzaju drewna,
2. rodzaju zastosowanego impregnatu
3. technologii procesu impregnacji.
Najpewniejszym sposobem chroniącym konstrukcję
drewnianą
przed działaniem grzybów i ognia jest zastosowanie
metody
próżniowo-ciśnieniowej i kąpieli gorąco-zimnych.
Inne metody, takie jak : malowania, natryski,
moczenia są mniej skuteczne.
Obciążenia więźby dachowej
Więźba dachowa przenosi obciążenia stałe:
ciężar własny, ocieplenie, wykończenie
wewnętrzne oraz ciężar pokrycia, a także
zmienne, jak napór wiatru, czy ciężar
zalegającego śniegu. Ich suma ma wpływ na
wielkość przekroju krokwi. Najczęstsza
odległości pomiędzy krokwiami wynosi od 70
cm do 100 cm. Związane jest to z
dopuszczalnym ugięciem krokwi pod
maksymalnym obciążeniem, oraz z typem
konstrukcji nośnej. Im większy rozstaw
krokwi, tym większa powierzchnia dachu
obciąża daną krokiew. Istnieje opinia, że
zastosowanie lżejszego (mniejszy ciężar
własny) pokrycia dachowego pozwala na
zastosowanie znacznie słabszej, a co za tym
idzie tańszej konstrukcji więźby dachowej.
Jest to jednak mylne wrażenie, gdyż jak
pokazuje poniższa tabela na dach działa wiele
dodatkowych obciążeń, które muszą być
uwzględnione podczas projektowania.
Obciążenie śniegiem, wiatrem, ciężar
ocieplenia i wykończenia są dla wszystkich
rodzajów pokryć takie same, a w przypadku
gontu papowego dodatkowo doliczyć trzeba
ciężar deskowania.
Sumaryczne obciążenie przypadające na 1 m2
połaci dachu waha się w przedziale od ok. 213
do ok. 250 kg.
Tab. Porównanie obciążeń dla trzech
rodzajów pokryć.
Obciążenia
Dachówki
kg/m2
Blacha
dachówkopodobna
kN/m2
Gonty
bitumiczne
Kg/m2
Więźba
dachowa
10
10
10
Ocieplenie
15
15
15
Deskowanie
25 mm
-
-
15
Płyty gipsowo
kartonowe
15
15
15
Pokrycie
dachowe
45
8
11
Wiatr
94
94
94
Śnieg
71
71
71
Suma
250
213
221
Projektując dach, trzeba uwzględniać
współczynniki materiałowe i
bezpieczeństwa, ale często zdarza się,
że nie wiadomo, jakiego rodzaju
pokrycie będzie zastosowane.
Wówczas uwzględnia się w projekcie
obciążenia dachu takie jak dla
dachówek.
Najważniejsze elementy więźby
dachowej to:
Krokwie – przenoszą obciążenia od pokrycia dachowego ,
parcia albo ssania wiatru, obciążenia śniegiem itp. Rozstawia
się je przeważnie co 1 m, najkorzystniejszym ich przekrojem
jest prostokąt o stosunku boków 1: 2, 1:3.
Jętki – stanowią pośrednie podpory krokwi, w zależności od
obciążenia przenoszonego od krokwi stosuje się najczęściej
przekroje; 12x14, 12x16, 14x16, 16x18, 16x20 cm.
Płatwie – w ścianach stolcowych przenoszą obciążenia od
jętki, w zależności od ich wielkości oraz odległości pomiędzy
podparciami pośrednimi stosuje się przekroje; 14x16, 14x18,
16x18, 16x20, 18x22, 20x22 cm.
Słupy – mają głównie przekrój kwadratowy, jego
powierzchnia zależy od wielkości obciążenia
przekazywanego przez płatew oraz od wysokości
słupa. Najczęściej stosuje się przekroje; 12x12,
14x14, 16x16, 18x18, 20x20 cm.
Miecze – stanowią usztywnienie ram utworzonych
przez płatwie , słupy oraz podwalinę, jak również
zmniejszają rozpiętości płatwi pomiędzy słupami.
Wykonuje się je pod katem 45 stopni.
Odpowiednio do przejmowanych obciążeń stosuje
się przekroje; 8x10, 10x12, 10x14, 12x14, 12x16
cm.
Podwaliny – przenoszą obciążenia na strop,
powinny być układane prostopadle do jego
elementów konstrukcyjnych, najczęściej ich
przekroje są takie same jak przekroje słupów.
Konstrukcje więźb dachowych
DACH KROKWIOWY
– konstrukcja, która składa się z wiązarów
krokwiowych. Krokwie posiadają tylko 2 oparcia: - w kalenicy, jako złącze
krokwi,- na murłacie ułożonej na ścianie zewnętrznej.Wiązary krokwiowe
możemy stosować przy rozpiętościach dachu do 7,0 m w świetle ścian
zewnętrznych.
Długość krokwi powinna wynosić do 4,5 m przy pokryciu ciężkim (np.
dachówka ceramiczna) lub 5,0 m przy pokryciu lekkim (np. gont
bitumiczny na deskowaniu). Usztywnienie więźby uzyskuje się za pomocą
wiatrownic z desek, które przybija się do każdej krokwi dwoma
gwoździami od dołu tj. od strony poddasza. Krokwie mają przekrój
prostokątny o stosunku szerokości do wysokości 1/2 do 1/3 . Nie należy
stosować krokwi węższych od 5 cm (utrudnione przybijanie deskowania
lub wiatrownic).
Schemat konstrukcji
krokwiowej :
1- wiatrownica
2- krokiew
3- belka stropu drewnianego
4- strop żelbetowy
DACH KROKWIOWO-JĘTKOWY
– są to wiązary, w których
każdą parę krokwi usztywnia się dodatkową rozporą, tzw.
jętką. Stosujemy je, gdy rozpiętość dachu w świetle ścian
zewnętrznych wynosi od 5,0 do 7,5 m i długość krokwi jest
dłuższa niż 4,5 m. Jętkę umieszcza się na wysokości do 0,6
długości krokwi
Schemat konstrukcji
krokwiowo-
jętkowej:
1- murłata
2- belka
3- jętka
4- krokiew i
wiatrownica
Przykład dachu o konstrukcji
krokwiowo-jętkowej
DACH PŁATWIOWO-JĘTKOWY
– taką
konstrukcję stosujemy, gdy rozpiętość dachu w
świetle ścian zewnętrznych wynosi od 9,0 do 11,0
m, a jętka ma długość większą niż 3,5 m.
Jętki zostają podparte płatwiami, czyli belkami
podłużnymi, które oparte są na słupach. W skład
układu wchodzą również miecze, czyli belki, które
na słupach dodatkowo podpierają jętki i płatwie.
Słupy oparte są na podwalinach
Schemat konstrukcji
płatwiowo-jętkowej:
1-krokiew
2-jętka
3-płatew
4-podwalina
5-murłata
6-miecz
Przykład dachu o konstrukcji płatwiowo-
jętkowej
DACH PŁATWIOWO-KROKWIOWY
–
stosuje się przy rozpiętości dachu do
12,0 m. Konstrukcja składa się z
wiązarów głównych (pełnych)
ustawionych w odstępach 3,0 ÷ 5,0 m.
Składają się one z pary krokwi, pary
kleszczy i dwóch słupów. Kleszcze
obejmują z obu stron słupy oraz
krokwie. Płatwie są dodatkowo
podparte mieczami, które usztywniają
dach w kierunku podłużnym.
DACH PŁATWINOWO- KLESZCZOWY
- w
przypadku wykorzystania poddasza do celów
mieszkalnych można stosować konstrukcje
płatwiowo-kleszczowe ze ścianką kolankową.
Podniesienie dachu zwiększy wówczas
powierzchnię użytkową pomieszczenia.
Schemat wiązara pełnego
konstrukcji płatwiowo-
kleszczowej ze ścianką
kolankową:
1- krokiew
2- płatew
3- kleszcze
4- miecz
5- podwalina
6- słup
7- słupek żelbetowy z
ścianie kolankowej
Schemat wiązara pustego
konstrukcji płatwiowo-
kleszczowej:
1- krokiew
2- płatew
3- murłata
4- podwalina
Schemat wiązara pełnego
konstrukcji płatwiowo-
kleszczowej:
1- krokiew
2- płatew
3- kleszcze
4- miecz
5- słup
6- murłata
7- podwalina
Wiązary kratowe
Konstrukcje kratownicowe są charakterystyczne
dla dużych hal przemysłowych oraz obiektów
użyteczności publicznej. Wystarczy spojrzeć na
sufity większości supermarketów, które pełne są
stalowych konstrukcji kratowych. Jednak coraz
bardziej popularne stają się drewniane wiązary
kratowe w budownictwie jednorodzinnym, gdyż
posiadają wiele zalet. Charakteryzuje je lekkość,
proste i szybkie wykonanie, niewielki koszt, a
także brak konieczności wznoszenia
wewnętrznych ścian nośnych (ze względu na
równomierne rozłożenie obciążeń). Dzięki temu
wnętrza można swobodnie podzielić na
pomieszczenia użytkowe.
Wiązary kratowe składają się z pasów górnych,
dolnych, słupków oraz krzyżulców. Pręty zbudowane
są z desek lub bali drewnianych, połączonych
głównie za pomocą gwoździ, śrub, kołków, wkrętów
lub kleju. Najczęściej mają kształt trójkątny lub
dwutrapezowy. Takie konstrukcje zalecane są w
przypadku domów z poddaszem nieużytkowym, z
dachami dwuspadowymi o stosunkowo małym kącie
nachylenia (15 - 20 stopni). Rozpiętość dachu zwykle
przekracza 11,0 m, co stanowi kolejną zaletę
stosowania wiązarów kratowych. Można
wykorzystywać je w przypadku budynków o dużych
wymiarach.