Ścienne płyty warstwowe – wymagania techniczno-użytkowe

Każdy obiekt budowlany, w którym zastosowano płyty warstwowe, musi być zaprojektowany i wykonany zgodnie z przepisami (w tym techniczno-budowlanymi) oraz regułami wiedzy technicznej, tak by zapewnić spełnienie wymagań podstawowych, z możliwością utrzymania właściwego stanu technicznego.

Przegrody z płyt warstwowych powinny spełniać wymagania techniczno-użytkowe dotyczące płyt określone w normie PN‑EN 14509:2007 [1] oraz w normach dotyczących określonych rodzajów przegród, np. ścian osłonowych (PN-EN 13830:2005 [2]), sufitów podwieszanych (PN-EN 13964/ /A1:2008 [3]) oraz wytycznych europejskich ETAG 003 dotyczących ścian działowych [4].

Płyty ścienne elewacyjne (zewnętrzne)

Przy doborze płyt warstwowych, które przeznaczone są do stosowania w konstrukcjach ścian zewnętrznych, rozpatruje się następujące cechy użytkowe: nośność i sztywność, odporność ogniową, ochronę przed hałasem (dźwiękami powietrznymi i uderzeniowymi), trwałość, wodoszczelność (szczelność na wodę opadową), odporność korozyjną, przepuszczalność powietrza, efektywność energetyczną (oszczędność energii i ochronę cieplną) oraz obciążenia termiczne okładzin zewnętrznych.

Nośność i sztywność Z tymi cechami wiąże się również odporność na ugięcia, wytrzymałość na zamocowania oraz odporność na uderzenia. Płyty nie powinny wykazywać trwałych i widocznych uszkodzeń po montażu przy deklarowanych przez producenta maksymalnych wartościach obciążeń dla określonych rozpiętości przęseł.

Płyty ścienne muszą wytrzymywać wymagane normami obciążenia użytkowe. Są to głównie obciążenia statyczne (siły parcia i ssania wiatru, obciążenia własne, np. nacisk pionowy, obciążenia termiczne) i dynamiczne (obciążenia udarowe, w tym drgania itp.). Obciążenia dynamiczne odpowiednio zwiększają wartości obciążeń statycznych.

Obciążenia użytkowe powodują naprężenia w elementach konstrukcji nośnej (szkieletu nośnego – słupów i rygli). Ta wytrzymałość na całej płaszczyźnie musi zapobiegać ryzyku przekraczania stanów granicznych nośności oraz stanów granicznych przydatności do użytkowania w każdym z elementów i w całej konstrukcji (tj. niedopuszczalnych wartości ugięć, drgań i odkształceń w trakcie normalnej eksploatacji).

Przekroczenie dopuszczalnych wartości obciążeń statycznych może spowodować ugięcia ściany (co ma bezpośredni związek z jej sztywnością). Przekroczenie stanów granicznych nośności oznacza, że konstrukcja stanowi zagrożenie bezpieczeństwa ludzi znajdujących się w budynku oraz w jego pobliżu, a także grozi zniszczeniem wyposażenia lub przechowywanego mienia. Przekroczenie stanów granicznych przydatności do użytkowania następuje wtedy, gdy wymagania użytkowe dotyczące konstrukcji nie są dotrzymywane.

Producenci zastrzegają zakres stosowania płyt do dopuszczalnych wartości tabelarycznych, uwzględniających m.in.:

• wpływ obciążeń termicznych wywołanych różnicą temperatur między okładziną zewnętrzną i wewnętrzną w okresie letnim i zimowym,
• najbardziej niekorzystne kombinacje obciążeń,
• wzrost ugięć w przypadku działania obciążenia w kierunku od podpory, przy mocowaniu płyt dwoma łącznikami na szerokości,
• tonację kolorystyczną płyty – barwa powłoki wpływa na stopień absorpcji ciepła i na zmiany liniowe płyty (np. płyty w ciemnych kolorach absorbują i tracą ciepło intensywniej niż te w kolorach jasnych i z tego powodu są bardziej podatne na zmiany liniowe); zazwyczaj dla kolorów ciemniejszych wartości dopuszczalnych obciążeń są pomniejszone.

Należy zwracać szczególną uwagę na strefy krawędziowe obiektów (narożniki wypukłe). Normowe obciążenie tych obszarów jest większe niż środkowych fragmentów ścian, dlatego zwykle konieczne jest zagęszczenie łączników (tj. zwiększenie ich liczby na szerokości płyt na podporze). Jednocześnie są to miejsca o zwiększonej podatności na oddziaływanie czynników atmosferycznych i z tego względu wymagają dokładnego wykonania wszelkich obróbek.

Uzyskanie wymaganej wytrzymałości zależy m.in. od starannego wykonania połączenia płyt z konstrukcją przy użyciu dopuszczonych przez producenta odpowiednich łączników. Łączniki powinny być zabezpieczone antykorozyjnie i wyposażone w elastyczne podkładki, co zwiększa trwałość i szczelność połączeń.

Odporność ogniowa

W odniesieniu do płyt warstwowych muszą być określone założenia projektowe nośności, izolacyjności i szczelności ogniowej, które w razie pożaru zapewniałyby w dopuszczalnym czasie jego opanowanie i skuteczne przeprowadzenie akcji ratunkowej. W znowelizowanym 12 marca 2009 r. rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (WT) [5], wprowadzono zaostrzenia w tym względzie.

Wynikają one z nowych regulacji normujących klasyfikację reakcji na ogień, zawartych w normie PN-EN 13501-1:2008 [6]. Istotne jest tu wprowadzenie dla określonych w WT terminów: niepalny, niezapalny, trudno zapalny, łatwo zapalny, niekapiący, samogasnący, intensywnie dymiący, nowej symboliki i odpowiedników klas reakcji na ogień.

Ścienne płyty warstwowe klasyfikowane jako nierozprzestrzeniające ognia nie mogą go rozprzestrzeniać zarówno przy jego działaniu z zewnątrz, jak i wewnątrz budynku (warunek ten oznaczono symbolem o↔i [o – outside, i – inside]). Muszą one zachować wraz z elementami złączy i dylatacjami wskazane w rozporządzeniu (zadeklarowane i sprawdzone zgodnie z normą) wartości szczelności ogniowej (E) i izolacyjności ogniowej (I).

Jeżeli stanowią także część główną konstrukcji nośnej, muszą dodatkowo spełniać kryteria nośności ogniowej (R) adekwatnie do wymagań dotyczących głównej konstrukcji nośnej i konstrukcji dachu odpowiednio dla danej klasy odporności pożarowej budynku. Wskazana w WT wartość liczbowa tych parametrów wynosi dla budynków:

• klasy A – 120 min,
• klasy B – 60 min,
• klasy C i D – 30 min.

Dla klasy E nie ma podanej wartości. Producenci w opracowywanych przez siebie instrukcjach zamieszczają informacje tabelaryczne, w których zawierają dane o:

• odporności ogniowej płyty na stykach z uszczelkami PUR,
• rozprzestrzenianiu ognia przez ściany z uwzględnieniem działania ognia z zewnątrz i wewnątrz,
• natężeniu promieniowania termicznego,
• ograniczeniach konstrukcyjnych wymaganych do spełnienia obu kryteriów ogniowych (maksymalny rozstaw słupów – przęseł i rygli w konstrukcjach nośnych).

Ochrona przed hałasem (dźwiękami powietrznymi i uderzeniowymi)

Przy doborze płyty i podczas wykonywania złącza bierze się pod uwagę potrzebę zapewnienia wymaganej izolacyjności akustycznej odpowiednio do zamierzonej funkcji budynku (tj. odporności na hałas przemysłowy, ruch drogowy, lotniczy itp.). Należy zwracać uwagę na wskaźniki oceny izolacyjności akustycznej właściwej RA1 (wskaźnik wyznaczony w stosunku do hałasu o widmie płaskim) oraz RA2 (wyznaczony w stosunku do hałasu o widmie o niskiej częstotliwości), a także ważony wskaźnik izolacyjności akustycznej właściwej RW. Minimalne wartości wymienionych wskaźników i metodyka ich wyliczeń określone są w normach przywołanych w instrukcji ITB [7].

Trwałość

Płyty muszą spełniać funkcje eksploatacyjne nieprzerwanie, tj. w założonym czasie żywotności obiektu.

Wodoszczelność (szczelność na wodę opadową)

Połączenia płyt i montaż wszelkich obróbek muszą być tak wykonane, by do wnętrza obiektu w żadnym wypadku nie przenikała woda. Klasę wodoszczelności określa się w zależności od ciśnienia, przy którym następuje przeciek wody. Wyszczególnia się trzy klasy wodoszczelności, przy których połączenia płyt zachowują szczelność [7]:

• klasa A – przy ciśnieniu 1200 Pa (stany występujące szczególnie przy obfitym deszczu i wietrze),
• klasa B – przy ciśnieniu 600 Pa (warunki typowe),
• klasa C – przy ciśnieniu 300 Pa (niskie wymagania).

Odporność korozyjna

Na okładziny płyt warstwowych działają rozmaite destrukcyjne czynniki zewnętrzne o zmieniającym się natężeniu i czasie oddziaływania. W celu zapewnienia wymaganej odporności płyt na działanie tych czynników na etapie ich produkcji stosowane są odpowiednio pasywowane blachy stalowe.

Producenci dbają o odpowiednio wysoką jakość blach, do czego zobligowani są deklaracjami wyrażanymi w aprobatach. Nie zwalnia to jednak wykonawców od przestrzegania zasad montażowych, które nakazują troskę o odpowiednie obchodzenie się z tym materiałem. Wszelkie miejsca uszkodzeń mechanicznych powstałe na tym etapie (stosowanie niewłaściwych łączników, błędy w ich mocowaniu, wgięcia, zarysowania powłok, niedopuszczalne stosowanie narzędzi skrawających powodujących powstawanie iskier) mogą w niedługim czasie stać się ogniskami korozji.

By wyeliminować tego typu uszkodzenia, należy takie miejsca zabezpieczyć antykorozyjne. Istotne jest również niedopuszczanie do tworzenia się zastoisk wodnych w słabych miejscach zamocowanych elementów, np. na połączeniach sąsiadujących ze sobą płyt, oraz ograniczanie do minimum kontaktów z wodą opadową (dzięki sprawnie działającemu orynnowaniu).

Przepuszczalność powietrza

Wartość przepuszczalności powietrza według instrukcji ITB [7] w odniesieniu do pełnej (bez okien) ściany osłonowej nie powinna przekraczać 1,5 m³/(h·m²) przy różnicy ciśnień 50 Pa. Podobnie jak przy parametrze wodoszczelności, przy przepuszczalności warunek ten dotyczy zestawu systemowego płyt warstwowych wraz z akcesoriami.

Efektywność energetyczna (oszczędność energii i ochrona cieplna)

Do określonych zastosowań powinno się wybierać płyty ścienne o optymalnej grubości, przy której spełniane są pożądane wartości izolacyjności termicznej. Odpowiednie właściwości, które trzeba uwzględnić, to przewodność cieplna lub opór cieplny płyty. Producenci szczegółowo podają te informacje w odniesieniu do poszczególnych grubości płyt. Wartości współczynnika przenikania ciepła UC, obliczone z uwzględnieniem połączeń między płytami i połączeń z konstrukcją obiektu (określone w odniesieniu do poszczególnych odmian i grubości płyt warstwowych), z reguły podawane są w dokumentacji wyrobu. Wartości punktowych i liniowych współczynników przenikania ciepła występujące w połączeniach, a także wartości temperatury na powierzchni mostków termicznych od strony wewnętrznej w pomieszczeniach ogrzewanych oraz wartości wilgotności względnej powietrza, przy których następuje kondensacja pary wodnej, powinny być podane w dokumentacji technicznej obiektu.

Obciążenia termiczne okładzin zewnętrznych

Wzgląd na bezpieczeństwo konstrukcji i bezpieczeństwo użytkowania każe zwrócić uwagę na obciążenia termiczne, które oddziałują na okładziny zewnętrzne. Złożona konstrukcja płyty warstwowej sprawia, że jest ona wrażliwa na oddziaływanie temperatur. Okładziny zewnętrzne i wewnętrzne w warunkach różniących je temperatur przy niskim przewodzeniu ciepła rdzenia reagują odmiennymi zmianami liniowymi. Niejednorodne tempo zmian liniowych przy nieuwzględnieniu tego czynnika może prowadzić do deformacji płyt (wygięć), a ryzyko takie rośnie wraz z przyrostem obciążeń termicznych działających na jedną okładzinę, gdyż druga okładzina jest od takich obciążeń izolowana (efekt bimetaliczny). O tej dość istotnej właściwości trzeba pamiętać już podczas projektowania. Przy ekspozycji zewnętrznej temperatura na powierzchni okładziny zewnętrznej płyty (T1) uzyskuje maksymalną wartość latem, a wpływ na nią mają kolor płyty oraz stopień odblaskowości jej powierzchni. Przy obliczaniu stanów granicznych nośności w odniesieniu do wszystkich kolorów przyjmuje się na potrzeby projektowe maksymalną temperaturę w stanie granicznym nośności T1 = 80°C. Przy obliczaniu stanów granicznych użytkowania T1 można przyjąć następujące założenia normowe [1]:

• bardzo jasne kolory – R_G = 75–90%, T₁ = +55°C,
• jasne kolory – R_G = 40–74%, T₁ = +65°C,
• ciemne kolory – R_G = 8–39%, T₁ = +80°C,

gdzie:

R_G – stopień odbicia promieni (porównywalny z odbiciem promieni od tlenku magnezu MgO, który jest określany jako 100%).

Temperatura okładziny zewnętrznej zimą zależy od lokalizacji i waha się między –10°C a –30°C.

W odniesieniu do okładzin wewnętrznych przy obliczaniu stanów granicznych nośności i użytkowania zwykle przyjmuje się temperatury: zimą +20°C i latem +25°C.

Płyty ścienne stosowane wewnątrz obiektów

Jeśli aprobaty techniczne dopuszczają taką możliwość, to elewacyjne ścienne płyty warstwowe stosowane wewnątrz obiektu jako ścienne mogą być również wykorzystywane do konstrukcji stropów. Analogicznie do konstrukcji tych poziomych przegród można również stosować określone aprobatami niektóre rodzaje płyt dachowych. Oba rodzaje płyt stosowane wewnątrz obiektu nie są jednak wystawiane na działanie warunków atmosferycznych i tym samym nie muszą spełniać rygorystycznie niektórych wymagań przypisanym płytom elewacyjnym (dotyczących głównie wodoszczelności, obciążeń statycznych na siły parcia i ssania wiatru, obciążeń termicznych związanych z kolorystyką okładzin) ani płytom dachowym (brak opadów atmosferycznych, stanów zalegania śniegu, obciążeń wynikających z działania wiatru, obciążeń statycznych wynikających z instalowania dodatkowego wyposażenia na dachu itp.). Nie jest również dla nich tak ważny wymóg izolacyjności cieplnej, jaki przyjmuje się dla ścian zewnętrznych i dachu (z wyjątkiem komór chłodniczych i mroźni oraz niektórych przypadków, gdy takie ściany oddzielają pomieszczenia nieogrzewane od ogrzewanych).

W zastosowaniach wewnątrz obiektów płyty ścienne i niektóre dachowe najczęściej obecne są jako elementy ścian wewnętrznych działowych hal przemysłowych i sportowych, budynków produkcyjnych i magazynowych, pawilonów handlowo-usługowych, pawilonów gastronomicznych, zaplecza budów, budynków socjalno-administracyjnych, kabin operacyjnych stawianych w krytych halach produkcyjnych, a także jako zewnętrzne ściany (obudowy zimnochronne) stałych pomieszczeń chłodniczych i zamrażalni (ich ściany wewnętrzne wykonywane są zawsze z płyt chłodniczych).

Niekiedy z uwagi na uwarunkowania środowiskowe istotne może być odpowiednie ich dobieranie pod kątem zwiększonych wymagań odporności korozyjnej (zastosowanie w halach produkcyjnych, budowlach rolniczych, gdzie występuje zwiększone oddziaływanie czynników korodogennych), ochrony przed hałasem (w kabinach operacyjnych w halach montażowych), izolacji termicznych (w komorach chłodni i mroźni). Kwestie estetyczne (kolorystyka i profilowanie okładzin) nie odgrywają już takiej roli, jak przy realizacjach ścian elewacyjnych. Przy wielu realizacjach zalecane jest nawet stosowanie okładzin gładkich o kolorach jasnych, np. wszędzie tam, gdzie należy zachować wysokie wymagania sanitarne. Płyty stropowe w pomieszczeniach zadaszonych zazwyczaj nie są poddawane takim samym obciążeniom jak płyty dachowe, co jednak nie zwalnia projektantów od obowiązku wykonania odpowiednich obliczeń nośności i stateczności jak przy płytach dachowych.

Niektóre rodzaje ściennych płyt warstwowych wykorzystywane są wewnątrz obiektów do ociepleń i wygłuszeń ścian i stropów. Takie elementy stropowe mogą być nazywane podsufitkami. Nazwa ta dotyczy niekonstrukcyjnej części stropu lub stropodachu stanowiącej wykończenie ich dolnych powierzchni.

Literatura

1. PN-EN 14509:2007, „Samonośne płyty warstwowe z rdzeniem z materiału termoizolacyjnego w obustronnej okładzinie z blachy. Wyroby produkowane fabrycznie. Właściwości”.
2. PN-EN 13830:2005, „Ściany osłonowe. Norma wyrobu”.
3. PN-EN 13964/A1:2008, „Sufity podwieszane. Wymagania i metody badań”.
4. Wytyczne ETAG 003 dotyczące ścian działowych („Zestaw wyrobów do wykonywania ścian działowych”).
5. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 marca 2009 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2009 r. nr 56, poz. 461).
6. PN-EN 13501-1:2008, „Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 1: Klasyfikacja na podstawie badań reakcji na ogień”.
7. „Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych”, część A: „Roboty ziemne i konstrukcyjne”, Seria ITB „Instrukcje, Wytyczne, Poradniki” nr 434/2008, zeszyt 9: „Lekka obudowa z płyt warstwowych”, ITB, Warszawa 2008.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!