Wpływ termoizolacji na nośność pokrycia z blachy trapezowej

Mocowanie płatwi do kątownika podporowego wraz ze sposobem ułożenia warstwy izolacyjnej
Mocowanie płatwi do kątownika podporowego wraz ze sposobem ułożenia warstwy izolacyjnej

Belki stalowe z profili cienkościennych o różnych kształtach przekroju poprzecznego są obecnie bardzo często stosowane jako elementy podparcia nowoczesnych pokryć z blach trapezowych. Pokrycie mocowane jest zwykle bezpośrednio do górnych stopek kształtowników, podczas gdy ich stopki dolne pozostają swobodne. Płatwie śrubowane są w środnikach do głównych elementów nośnych układu konstrukcyjnego. W tego typu rozwiązaniach istotną rolę odgrywa współpraca elementów belka-blacha [1, 2, 3, 4, 5]. Bezpośrednie przyleganie blach pokrycia do stalowych elementów wsporczych prowadzi jednak do powstawania mostków termicznych.

Znane są obecnie i dyskutowane rozwiązania systemowe [6], zakładające użycie ocieplenia między blachą a belką w celu wyeliminowania mostków i izolowania całego pokrycia. Norma polska [7] nie podaje wprost wytycznych dotyczących projektowania tego typu rozwiązań, pozwala jednak na określenie nośności i sprawdzenie użytkowalności płatwi oraz blachy, na podstawie odpowiednich badań zgodnie z załącznikiem A tej normy. Ocena wpływu warstwy izolacyjnej na stopień zabezpieczenia płatwi przez pokrycie blaszane przed zwichrzeniem oraz na pracę łączników, a tym samym na nośność całego przekrycia była celem badań doświadczalnych wykonanych w Instytucie Materiałów i Konstrukcji Budowlanych Politechniki Krakowskiej.

Przedmiot badań

Badaniom poddano dwa modele w skali naturalnej stanowiące fragmenty konstrukcji nośnej pokrycia dachowego lekkich hal magazynowych. W modelu BB, pokazanym na fot. 1, pokrycie z blachy trapezowej zostało przymocowane do konstrukcji wsporczej (płatwi Z 250) w sposób bezpośredni, a w modelu BIB pokazanym na fot. 2 pomiędzy blachę trapezową a płatwie wstawiono warstwę izolacyjną z wełny mineralnej. Elementy modeli dobrano na podstawie istniejących rozwiązań systemowych i obliczeń normowych [7], tak aby możliwie dokładnie odwzorować ich rzeczywiste warunki pracy.

Opis modelu badawczego 

Główne wady polskich dachów (cz. 1)

Jak prawidłowo zamontować kosz dachowy?

Stan techniczny dachów zielonych wykonywanych w budynkach w Polsce – wyniki badania sondażowego

Metoda podwójnego pomiaru dachówek

Jak projektować i wykonywać gzymsy?

Jako płatwie pokrycia dachowego przyjęto gięte z blach na zimno zetowniki Z 250 o grubości 2 mm, wykonane ze stali o podwyższonej wytrzymałości S350GD, ocynkowane fabrycznie (Zn 275 g/m2). Pokrycie dachowe wykonano z blachy trapezowej BTD 45/1000 o grubości 0,5 mm, wyprodukowanej ze stali S280GD powleczonej po obu stronach poliestrem SP25.
Badania własności mechanicznych stali wykonano w statycznej próbie rozciągania zgodnie z normą [8] (dla Z 250 Resr = 382 MPa, dla BTD 45/1000 Resr = 322 MPa).

Wolno podparte płatwie Z 250 przymocowane zostały przegubowo za pośrednictwem kątowników podporowych i dwóch śrub M16 (fot. 3) do pełniącego rolę rygla dwuteownika HEB 100, zamocowanego do konstrukcji stendu. Między ryglem z HEB 100 a dolną stopką płatwi pozostawiono prześwit 10 mm zgodnie z technologią montażu dla płatwi.

Blachę trapezową BTD 45/1000 zamocowano do każdej płatwi wkrętami samowiercącymi OC-63038 (model BB) i OC-63045 (model BIB) z podkładką z EPDM w rozstawie co 333 mm. Arkusze blach trapezowych zamocowano między sobą na zakład wkrętami samowiercącymi OCW-48016 z podkładką z EPDM w rozstawie co 450 mm.

Izolację dachu stanowiła mata z wełny mineralnej z włókien szklanych o grubości 100 mm, jednostronnie od spodu pokryta folią aluminiową, tworzącą dodatkowy ekran cieplny oraz pełniącą rolę paroizolacji. Maty izolacyjne w postaci pasków o szerokości 400 mm umieszczone zostały między blachami trapezowymi a płatwiami dachowymi, tak jak to pokazano na fot. 3.

Przeprowadzono badania 8 próbek (fot. 4) zastosowanej izolacji cieplnej, mające na celu określenie ich charakterystyk mechanicznych przy ściskaniu według normy PN-EN 826: 1998 [9]. Otrzymane wyniki przedstawiono na rys. 1. Średnia pomierzona w modelu grubość warstwy izolacyjnej między płatwią a blachą w otoczeniu łącznika mocującego blachę do płatwi i dalej na jej stopce była bliska zeru, natomiast w środku odcinka pomiędzy łącznikami wynosiła 6 mm. Pomiary ściśliwości wełny w modelu pozostały w dobrej zgodności z wynikami uzyskanymi podczas badania próbek przy ściskaniu dla siły F = 20 kN, wynikającej z technologii dokręcania łączników.

Realizacja obciążenia

Badane modele poddane zostały obciążeniom zewnętrznym działającym w dwóch kierunkach: pionowym i poziomym zgodnie z fot. 5–6. Pomiaru wartości obciążenia dokonywano przy użyciu czujników siły.

Obciążenie pionowe realizowane za pomocą siłownika hydraulicznego o nośności 50 kN przekazywane było na stalowy trawers IPE 240 o długości 3 m, a następnie za pośrednictwem 8 dwuteowników IPE 140 o długości 6 m każdy na badany fragment pokrycia. Obciążenie poziome realizowane również za pomocą siłownika hydraulicznego o nośności 5 kN przekazywane było na położoną centralnie belkę ceową z twardego drewna (fot. 6) o długości 2 m, a z niej na model badawczy.
Obciążenie pionowe modelu wprowadzono, wzorując się na załączniku A4 normy PN-EN 1993–1–3: 2006 [7], który podaje kilka etapów obciążania.

W pierwszym etapie model badawczy poddany został badaniom wstępnym polegającym na obciążaniu modelu do poziomu sumarycznego obciążenia charakterystycznego (V1 = 33 kN, H1 = 2,4 kN). Następnie model został odciążony. Wartość obciążenia dla tego etapu ustalono na podstawie analizy warunków stanu granicznego nośności i użytkowalności dla belki i blachy, obliczonych według przepisów normowych [7]. Warunkiem decydującym o przyjętym tu obciążeniu okazała się użytkowalność płatwi.

W drugim etapie, odpowiadającym badaniom odbiorczym (dopuszczającym), przyłożono obciążenie pionowe ustalone jako suma: 1,0 · rzeczywisty ciężar własny, 1,15 · pozostałe obciążenia stałe, 1,25 · obciążenia zmienne (V2 = 38 kN, H2 = 2,9 kN). Obciążenie to zostało utrzymane przez godzinę, a następnie model został odciążony.

W trzecim etapie, odpowiadającym badaniom wytrzymałościowym blachy, przyłożono obciążanie aż do wartości równej obciążeniu charakterystycznemu, przyjętemu do badań wstępnych, zwiększonemu przez współczynnik bezpieczeństwa (V3 = 43 kN, H3 = 3,5 kN).

Czwarty etap badań polegał na dalszym obciążaniu modelu ponad jego wartość obliczeniową jak wyżej, aż do poziomu, przy którym model badawczy osiągnął nośność graniczną, tj. nie był zdolny do przeniesienia dalszego przyrostu obciążenia (V4 = 52 kN, H4 = 4 kN dla zespołu BB (fot. 1), V4 = 59 kN, H4 = 5 kN dla zespołu BIB (fot. 2).

Wartość obciążenia poziomego ustalono za każdym razem jako: H = 1/10 V (bez uwzględnienia ciężaru własnego modelu i rusztu obciążającego równego 9,4 kN).

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 3/2010

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Jak błyskawicznie zlokalizować mostki termiczne?


Szybko znajduj ukryte usterki i skracaj czas diagnostyki... ZOBACZ »


Szybki montaż stropu – jak to zrobić »

Jak dobrać posadzkę do pomieszczenia? Wypróbuj »

Różne wysokości konstrukcyjne stropów i różne rozstawy...
czytaj dalej »

Konfigurator pomoże Ci w łatwy i szybki sposób dobrać... czytaj dalej »

Jak przygotować się do termomodernizacji domu?


Styropian jest praktycznie niezniszczalnym produktem, nie przepuszcza wody, a jeśli chodzi o zachowanie w obecności ognia, to... ZOBACZ »


Czego użyć do izolacji dachu?

Potrzebny Ci wysokiej jakości tynk?

Rozwiązaniem, które zapewnia optymalne zaizolowanie są... czytaj dalej » Tego typu materiałów poszukują najbardziej wymagający użytkownicy, ceniący estetykę, funkcjonalność, bezpieczeństwo oraz... czytaj dalej »

Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr...  czytaj dalej »


Na czym polegają prace uszczelniające?

Wszystko o izolacji instalacji klimatyzacyjnych i wentylacyjnych »

Prace uszczelniające mają na celu odcięcie niebezpiecznych materiałów, substancji lub po prostu... czytaj dalej » Produkty przeznaczone do instalacji klimatyzacyjnych i wentylacyjnych, jak i... czytaj dalej »

Chemia budowlana - porady ekspertów »


Masz wątpliwości i pytania jak rozwiązać Twój problem techniczny? Dobierz stosowną technologię do Twoich potrzeb... ZOBACZ »


Jak zapewnić dobrą wibroakustykę budynku?

Wybierz najlepszy materiał do ociepleń »

Zapewnienie dobrej wibroakustyki dla budynku to coraz częściej wyzwanie dla świadomych i wymagających klientów. czytaj dalej » Czym różnią się materiały do izolacji poszczególnych elementów budynku? czytaj dalej »

Jak przygotować się do termomodernizacji domu?


Styropian jest praktycznie niezniszczalnym produktem, nie przepuszcza wody, a jeśli chodzi o zachowanie w obecności ognia, to... ZOBACZ »


Zarabiaj pieniądze sprzedając prąd

Jak zabezpieczyć budynek przed wilgocią?

Ilość energii jaką jest w stanie „wyprodukować” dany system fotowoltaiczny, zależy...
czytaj dalej »

Wilgoć pojawiająca się w budynku i związana z nią pleśń szkodzą naszemu zdrowiu, powodują wyższe rachunki za ogrzewanie i niszczą mury. czytaj dalej »

Planujesz wymianę dachu? Sprawdź »


Dzięki lekkości dachówek nie ma potrzeby wzmacniania Twojej starej struktury dachowej. W niektórych przypadkach jest nawet... ZOBACZ »


Żaluzje zewnętrzne - dlaczego warto je zamontować?

Szukasz pomysłu na wykończenie elewacji? Sprawdź

To doskonała inwestycja, która nie tylko podnosi wartość budynku mieszkalnego...
czytaj dalej »

Tynki cienkowarstwowe tworzą ochronno-dekoracyjną zewnętrzną warstwę o wysokiej odporności na... czytaj dalej »

Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Flowcrete Polska Sp. z o.o. Flowcrete Polska Sp. z o.o.
Flowcrete Polska Sp. z o.o. Jesteśmy producentem i dystrybutorem materiałów do wykonywania bezspoinowch posadzek żywicznych -...
6/2020

Aktualny numer:

Izolacje 6/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Tynki renowacyjne
  • - Potencjał i funkcje dachów zielonych w miastach
Zobacz szczegóły
Dlaczego warto zadbać o balkon i taras?

Dlaczego warto zadbać o balkon i taras?

Trudno wyobrazić sobie nowoczesny dom bez jego wizytówki, czyli balkonu lub tarasu. Elementy te stanowią dodatkową powierzchnię, która pozwala na chwilę oddechu na...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.