Jak projektować, wykonywać i eksploatować obiekty z płyt warstwowych, by uniknąć ich awarii?
Zagniecenie powstałe najprawdopodobniej w czasie eksploatacji lub montażu
Archiwum autorki
Płyty warstwowe są powszechnie stosowane w budownictwie lądowym na całym świecie w systemach lekkiej obudowy hal. Powszechność zastosowania pociąga za sobą występowanie coraz większej liczby uszkodzeń. Są one spowodowane błędami popełnianymi na wszystkich etapach procesu inwestycyjnego.
Zobacz także
fischer Polska sp. z o.o. Zalecenia dotyczące renowacji istniejącego systemu ETICS
Przed podjęciem decyzji o wykonaniu dodatkowego docieplenia konieczna jest szczegółowa inwentaryzacja istniejącego układu/systemu ocieplenia oraz podłoża. Ocenę taką należy wykonać etapowo.
Przed podjęciem decyzji o wykonaniu dodatkowego docieplenia konieczna jest szczegółowa inwentaryzacja istniejącego układu/systemu ocieplenia oraz podłoża. Ocenę taką należy wykonać etapowo.
RAXY Sp. z o.o. Nowoczesne technologie w ciepłych i zdrowych budynkach
Poznaj innowacyjne, specjalistyczne produkty nadające przegrodom budowlanym odpowiednią trwałość, izolacyjność cieplną i szczelność. Jakie rozwiązania pozwolą nowe oraz remontowane chronić budynki i konstrukcje?
Poznaj innowacyjne, specjalistyczne produkty nadające przegrodom budowlanym odpowiednią trwałość, izolacyjność cieplną i szczelność. Jakie rozwiązania pozwolą nowe oraz remontowane chronić budynki i konstrukcje?
Purinova Sp. z o.o. Turkusowa drużyna Purios ciepło wita pomarańczowego bohatera
Wy mówicie, a my słuchamy. Wskazujecie na nudne reklamy, inżynierów w garniturach, patrzących z każdego bilbordu i na Mister Muscle Budowlanki w ogrodniczkach. To wszystko już było, a wciąż zapomina się...
Wy mówicie, a my słuchamy. Wskazujecie na nudne reklamy, inżynierów w garniturach, patrzących z każdego bilbordu i na Mister Muscle Budowlanki w ogrodniczkach. To wszystko już było, a wciąż zapomina się o kimś bardzo ważnym.
Uszkodzenia płyt warstwowych najczęściej nie powodują katastrofy, a jedynie stany awaryjne. Jednakże zaniedbanie długotrwałych stanów awaryjnych może doprowadzić do katastrofy.
Usuwanie uszkodzeń płyt warstwowych polega z reguły na wymianie uszkodzonych płyt na nowe. Do chwili obecnej nie zostały jeszcze wypracowane procedury naprawiania płyt warstwowych na funkcjonujących obiektach.
Płyty warstwowe ścienne i dachowe poddawane są obciążeniom klimatycznym: zmiennym obciążeniom wiatrem, obciążeniom krawędziowym hal, zmianom pola temperaturowego oraz wpływom atmosferycznym: deszczu, śniegu, zalegania śniegu, gradu, działania promieni UV.
Wyjątkowo może również nastąpić obciążenie o charakterze żywiołowym, takie jak trąba powietrzna, pożar, wybuch, uderzenie, w tym uderzenie pojazdu. Występują też obciążenia niekontrolowane, pochodzące od klimatyzatorów, anten, masztów, reklam itp. Niejednokrotnie występuje łączne działanie tych obciążeń. Z tych właśnie powodów powstają uszkodzenia płyt warstwowych podczas montażu, odbioru i eksploatacji.
Wybrane uszkodzenia ściennych płyt warstwowych
Najczęstszym przykładem zniszczeń i uszkodzeń płyt ściennych jest lokalna utrata stateczności stalowych okładzin.
Na fot. 1–4 przedstawiono płyty warstwowe, w których doszło do zniszczenia stalowej okładziny w okolicy otworów okiennych i łączników. Uszkodzenia te mają postać wybrzuszeń okładziny i załamań. Wybrzuszenia okładziny stalowej, którym towarzyszy odspojenie od rdzenia, mają miejsce na skutek koncentracji naprężeń we wklęsłych narożach. Uszkodzenia w miejscach łączników natomiast spowodowane są nieprawidłowym montażem, np. zbyt mocnym dociśnięciem. Lokalna utrata stateczności okładzin w przęsłach pomiędzy ryglami podporowymi wywołana jest łącznym działaniem obciążenia termicznego i parcia wiatru.
Etap produkcji nie jest wolny od błędów. Na fot. 5 widoczne są uszkodzenia w postaci ukośnych fal (pól ciągnień), natomiast na fot. 6 widoczne jest zagniecenie, które wystąpiło najprawdopodobniej w czasie eksploatacji lub montażu.
Na fot. 7 przedstawiono błędne zamocowanie płyty do rygli ściennych spowodowane błędami projektowymi. Projekt przewidywał bowiem mocowanie pionowe płyt warstwowych (ostatecznie wykonano mocowanie płyt poziome) i łączenie ich do poziomych elementów konstrukcyjnych. Skutkiem nieprawidłowych prac montażowych był brak przylegania płyty do konstrukcji nośnej, a w efekcie skrzywienie łącznika w trakcie montażu (jest to częsty przypadek, że przy braku przylegania płyt do konstrukcji mocującej łącznik skrzywi się w trakcie montażu).
Na skutek działania pól temperatur w okresie letnim, przy prawdopodobnie niskiej temperaturze montażu na okładzinach o ciemnym kolorze jednego z obiektów, doszło do powstania znacznych przemieszczeń płyt warstwowych – zarejestrowano przemieszczenia rzędu 6–8 cm. Wpływ działania wysokiej temperatury pokazano na fot. 8. W wyniku nierównomiernej rozszerzalności termicznej poszczególnych okładzin płyt warstwowych nastąpiło przekroczenie stanów granicznych nośności.
Na fot. 10 przedstawiono zwichrowania i odkształcenia ściennych płyt warstwowych na skutek braku przylegania do słupów. Najprawdopodobniej doszło w tym miejscu do przejęcia przez płyty warstwowe roli stężeń dobudowanej niższej nawy hali.
Wybrane uszkodzenia dachowych płyt warstwowych
Uszkodzenia dachowych płyt warstwowych mają inny charakter niż ściennych. Związane jest to z charakterem pracy tych elementów na skutek innych obciążeń decydujących o wytężeniu. Niemniej jednak, uogólniając, uszkodzenia w postaci lokalnej utraty stateczności również mogą występować na płytach dachowych.
Decydującymi obciążeniami działającymi na dachowe płyty warstwowe są śnieg w okresie zimowym oraz wiatr i zmiany pola temperaturowego w poszczególnych porach dnia w okresie letnim, a także obciążenia związane z obsługą urządzeń technicznych zamontowanych na dachu. Niejednokrotnie zdarza się, że wprowadzone są lokalne obciążenia nieprzewidziane przez projektantów, a nawet producentów, które zaburzają prawidłową pracę płyty.
Na fot. 11 przedstawiono przykładowe nieprzewidziane obciążenia dachowej płyty warstwowej, które lokalnie spowodowały ugięcia płyty skutkujące rozchylaniem krawędzi zamka, i w konsekwencji doprowadziły do przecieków do wnętrza obiektu. W prezentowanej hali o drewnianej konstrukcji nośnej sytuacja ta doprowadziła do jej zawilgocenia.
Skutki nieprawidłowego wprowadzenia dodatkowego obciążenia pokazano na fot. 12.
Najczęstszymi przykładami uszkodzeń dachowych płyt warstwowych są błędy w mocowaniu płyt do płatwi. Na fot. 13 przedstawiono przykład mocowania płyt warstwowych do płatwi, które w czasie eksploatacji przestało być szczelne. Na fot. 25 widać powtarzalne próby uszczelniania połączenia poprzecznego płyt dachowych papą termozgrzewalną.
Płyty warstwowe jako obudowy ścian narażone są na liczne nieprzewidziane uszkodzenia wynikające z charakteru eksploatacji: możliwość uderzenia samochodem, zahaczenia wysokim pojazdem, nieprzewidywalnym obciążeniem, np. załadunkiem śniegu w trakcie odśnieżania, zawieszenia reklamy. Na fot. 14 pokazano uszkodzenie powstałe na etapie eksploatacji, podczas manewrowania podnośnikiem.
Postępowanie eliminujące występowanie uszkodzeń
Przedstawione w artykule uszkodzenia płyt są najczęściej spotykanymi i nie wyczerpują przykładów możliwych uszkodzeń w wykonanych obiektach. By zminimalizować do akceptowalnego poziomu liczbę uszkodzeń, należy na wszystkich etapach procesu budowlanego zwrócić uwagę na elementy właściwego postępowania.
Na etapie projektowania należy:
- wykonać rzetelne obliczenia wytrzymałościowe,
- dokonać poprawnego doboru płyt, w tym koloru i wypełnienia,
- wykonać rysunki układu płyt,
- opisać dokładnie sposób montażu i kolejność wykonywanych prac,
- uwzględnić szczegóły nietypowych rozwiązań konstrukcyjnych, szczegły uszczelnień, przejść technologicznych,
- uwzględnić miejsca występowania otworów okiennych i drzwiowych,
- dokonać poprawnego doboru łączników (dobór średnicy) i ich rozmieszczenia,
- wykonać instrukcję obsługi eksploatacji płyt warstwowych.
Na etapie budowy i w trakcie nadzoru i odbioru konieczne jest:
- dopuszczanie do prac jedynie specjalistycznych, przeszkolonych brygad,
- stosowanie odpowiedniego sprzętu według wytycznych danych producentów i projektu architektoniczno-budowlanego,
- poprzedzanie montażu właściwymi pracami przygotowawczymi (m.in. rektyfikacją, sprawdzeniem poprawności wykonania konstrukcji nośneczy przeprowadzeniem pomiarów geodezyjnych),
- transportowanie i składowanie zgodnie z wytycznymi producentów, aby nie montować płyt zdeformowanych lub z innymi wadami,
- stosowanie oryginalnych łączników systemowych polecanych przez producentów,
- zwracanie szczególnej uwagi przy montażu płyt dachowych na komunikację brygad na dachu, usuwanie na bieżąco wszelkich odpadów montażowych (w szczególności w przypadku montowania płyt dachowych),
- wykonanie ciągów komunikacyjnych na dachach z płyt warstwowych umożliwiających obsługę przewidzianych urządzeń technicznych.
Na etapie eksploatacji niezbędne jest:
- unikanie wieszania na płytach warstwowych reklam, lamp czy innych elementów, które powinny być uwzględnione w projekcie konstrukcyjnym specjalnymi konstrukcjami wsporczymi,
- zwracanie szczególnej uwagi w okresie zimowym na sposób odśnieżania dachów (niedopuszczalne jest wykorzystywanie obudowy ścian z płyt warstwowych jako konstrukcji oporowych w trakcie załadunku śniegu ładowarkami czy stosowania sprzętu do odśnieżania o ostrych krawędziach),
- unikanie niekontrolowanych dociążeń płyt warstwowych zarówno dachowych, jak i ściennych (wprowadzane elementy dodatkowe powinny być poprzedzone specjalistycznymi obliczeniami i ekspertyzami wskazującymi sposoby ich mocowania).
Literatura
- Materiały informacyjne firmy Kingspan.
- European Recommendation ECCS.
- J. Sawicki, „Konstrukcyjno-izolacyjne płyty warstwowe”, „IZOLACJE”, nr 7/8/2006.
- P. Fiszer, „Podręcznik oceny jakości wykonania lekkich metalowych obudów”, DAFA ID 1.05, 2008.
- J.M. Davies, „Lightweight Sandwich Construction”, Blackwell Science Ltd., Oxford 2001.
- Preliminary European Recommendations for the testing and Design of Fastenings for Sandwich Panels, 2009.
- M. Pawlak, „Systemy mocowania płyt warstwowych do konstrukcji stalowej”, „Materiały Budowlane”, nr 4/2000.
- B. Gosowski, „Typowe błędy projektowania i wykonania lekkiej obudowy z płyt warstwowych”, „Inżynieria i Budownictwo”, nr 7/2009.
- W. Gulczyński, „Zaawansowana technologia strukturalna PAROCAST”, „Nowoczesne hale”, nr 1/2011.
- M. Frejno, „Nowoczesne rozwiązania płyt warstwowych w obudowach hal”, „Nowoczesne hale”, nr 1/2011.
- P. Korycki, „Płyty warstwowe (cz. 1). Zastosowanie i właściwości”, „IZOLACJE”, nr 9/2010.
- P. Korycki, „Płyty warstwowe (cz. 2). Rodzaje oraz uwagi dotyczące projektowania”, „IZOLACJE”, nr 10/2010.
- P. Korycki, „Płyty warstwowe (cz. 3). Ocena wyrobu”, „IZOLACJE”, nr 11/12/2010.
- J. Sawicki, „Wymagania techniczno-użytkowe stawiane płytom warstwowym w okładzinach metalowych”, „IZOLACJE”, nr 5/2009.
- J. Sawicki, „Płyty warstwowe w sztywnych okładzinach metalowych. Przewodnik dla inwestorów, architektów i wykonawców”, Dom Wydawniczy MEDIUM, Warszawa 2010.