Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Prywatności. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do plików cookies w Twojej przeglądarce. X

Serwis


Projektowanie elewacji kamiennych

Projektowanie elewacji kamiennych

Ocieplenie, rodzaje obciążeń i dobór kotew konstrukcyjnych. Część 2

Ważnym elementem elewacji kamiennej jest ocieplenie ściany konstrukcyjnej. Jako materiał izolacyjny stosuje się najczęściej płyty z wełny mineralnej formatu 100 x 50 cm (formaty mogą być różne, zależne od producenta), pokryte jednostronnie welonem z czarnego włókna szklanego – odpada wtedy potrzeba stosowania wiatroizolacji.

Płyty takie mocuje się na ścianach konstrukcyjnych welonem na zewnątrz, za pomocą specjalnych kołków z talerzykami. Standardowo przyjmuje się, że każda płyta wełny mineralnej powinna być przytwierdzona pięcioma takimi kołkami. Należy to jednak każdorazowo sprawdzić, gdyż producenci wełny mineralnej zawsze podają własne wytyczne dotyczące mocowania ich produktu.

W przypadku montażu elewacji na kotwach osadzanych na zaprawie założenie ocieplenia powoduje zakrycie w ścianie konstrukcyjnej dziur wywierconych pod kotwy. Aby osadzić kotwę w ścianie, w wełnie mineralnej należy wyciąć otwór średnicy ok. 15 cm. Po zamontowaniu kotwy wycięty fragment wełny mineralnej wraca na swoje miejsce, zapewniając tym samym ciągłość i szczelność izolacji. Kotwy osadzane są w ścianach konstrukcyjnych na zaprawach z cementów szybkowiążących. Głębokość osadzania kotw wynosi minimum 8 cm i zależy od ich wysięgu oraz materiału, z jakiego zbudowana jest ściana. Dla ścian żelbetowych głębokość ta nie przekracza na ogół 10 cm, dla murów z cegły – 12 cm. Kotwy wykonane są zawsze ze stali nierdzewnej, co gwarantuje bezpieczeństwo i trwałość okładziny kamiennej przez dziesiątki lat. Należy w tym miejscu zaznaczyć, że w obliczeniach fasady prawie nigdy nie są uwzględniane mostki termiczne, powstające na skutek kotwienia płyt elewacyjnych, choć czasem należałoby brać to również pod uwagę. Kotwy osadzane na cementach szybkowiążących, w skrajnych przypadkach, przy dużym ich zagęszczeniu, mogą zredukować izolacyjność ściany nawet o 30 procent.

Głównym elementem elewacji są jednak płyty kamienne. To one powodują obciążenie statyczne dla całej ściany, jak również przenoszą obciążenia dynamiczne wywołane parciem i ssaniem wiatru. Najważniejszym obciążeniem, jakie należy uwzględnić przy obliczeniach elewacji, jest jednak ciężar samych płyt kamiennych. Poniższa tabela przedstawia ciężary właściwe poszczególnych rodzajów kamienia.

kamieniarstwo
Tabela nr 1 - Ciężary właściwe kamienia

Cechy te, w powiązaniu z odległością płyty elewacyjnej od ściany konstrukcyjnej, w której osadzone są kotwy (tzw. wysięg), stanowią podstawę do obliczenia i doboru odpowiednich kotw elewacyjnych.

Elementem łączącym kotwę z kamienną płytą jest bolec, który poprzez tulejkę z PCV tworzy elastyczny przegub umożliwiający kompensację wszelkich ruchów, jakich może doznać płyta w czasie eksploatacji elewacji.

Bardzo istotne obciążenie elewacji stanowią siły wywołane parciem i ssaniem wiatru. Parcie powodowane jest uderzeniem wiatru o płaszczyznę zewnętrzną płyty kamiennej, ssanie zaś to skutek ruchu powietrza w pustce wentylacyjnej. Siły te sumują się. Obciążenie wiatru (W) określa się wzorem: W = Cp x Q gdzie: Q [kN/m2] – ciśnienie wiatru zależne od prędkości wiatru i wysokości budowli; Cp – aerodynamiczny współczynnik ciśnienia.

Aerodynamiczny współczynnik ciśnienia wiatru zależy od kąta uderzenia strumienia powietrza w płyty kamienne, ekspozycji elewacji (narożnik elewacji czy płyty środkowe) oraz wysokości elewacji. Generalnie, dla elewacji wentylowanych jest on wyższy dla ssania wiatru niż dla parcia i zawiera się w przedziale od –3,2 do +1,0. Aby ten współczynnik został osiągnięty, musi być zachowana odpowiednia proporcja powierzchni fug otwartych do powierzchni elewacji. Normy niemieckie określają tę wartość na minimum 0,75 proc., co gwarantuje fuga o szerokości 8 mm.

Ciśnienie wiatru na wysokości powyżej 100 m przy huraganie wiejącym z prędkością 165 km/godz. wynosi 1,3 kN/m2. Te obciążenia dynamiczne nie są aż tak istotne dla doboru kotw, na których montowane są płyty kamienne. Są one natomiast niezwykle ważne przy wyliczaniu prawidłowej grubości płyt kamiennych.

Wiemy, że poszczególne skały charakteryzują się różną sprężystością i posiadają bardzo różną odporność na zginanie. Najbardziej sprężyste są diabazy, ich współczynnik odporności na zginanie wynosi od 15 do 25 N/mm2. Najsłabsze w tym względzie są tufy i wapienie, dla których współczynnik ten waha się od 2 do 8 N/mm2. Piaskowce, dolomity i marmury posiadają współczynniki od 6 do 15 N/mm2, natomiast dla wszelkich granitów, gabr, sjenitów, diorytów i kwarcytów współczynnik ten wynosi od 10 do 22 N/mm2. Obliczenia należy prowadzić tak, jak dla belki dwustronnie podpartej, obciążonej siłą F w połowie jej rozpiętości.

blaty kuchenne
Schemat obciążenia belki

Siły obciążenia wiatrem są również bardzo istotne dla określenia wytrzymałości płyty kamiennej na wyrywanie bolca kotwy. Siły te są przenoszone bezpośrednio z całej płyty na cztery bolce osadzone w jej bokach. Schemat niszczącego wyrywania bolca przedstawia rysunek.

nagrobki
Schemat zniszczeń przy wyrwaniu bolca

W poniższej tabeli przykładowo przedstawiono siły niszczące kamień przy różnych grubościach ścianki otworu (b) w płycie elewacyjnej. Są to tylko wielkości pomocnicze, gdyż rzeczywistą wartość określa się każdorazowo, przeprowadzając odpowiednie badania techniczne na próbkach konkretnego materiału kamiennego, z którego zbudowana będzie elewacja.

kamieniarstwo
Często więc bywa, że zbyt długie lub zbyt wysokie płyty montowane na narożnikach elewacji, a zwłaszcza na wysokościach powyżej 20 m, wymagają właśnie z tych dwóch powodów większej grubości.

Do obliczania elewacji kamiennych służą odpowiednie programy komputerowe. Wiele z nich dostępnych jest bezpłatnie na stronach internetowych firm produkujących systemy kotwienia. Schemat obliczeniowy jest zawsze ten sam. Kotwa nośna umiejscowiona w fudze pionowej (kotwienie boczne) przenosi obciążenie połowy lewej i połowy prawej płyty. Kotwa nośna umiejscowiona w fudze poziomej (kotwienie dolne) przenosi obciążenie od brzegu płyty do połowy odległości do drugiej kotwy nośnej dla tej płyty. Zasadę tą przedstawia poniższy schemat.

nagrobki
Schemat obciążenia kotwy płytami elewacyjnymi

Drugim istotnym elementem dla obliczeń jest wysięg kotwy, czyli odległość osi bolca kotwy od lica muru, w którym jest osadzona kotwa. Mając powyższe dane, kotwy dobiera się z odpowiedniego katalogu producenta. Na gotowym rysunku projektowym naniesione są wymiary płyt kamiennych, numery tych płyt, rozmieszczenie kotw wraz z ich oznakowaniem, odległości otworów pod bolce od narożnika płyty i rozmieszczenie kotw rusztowaniowych.

blaty kuchenne
Sposób osadzenia kotwy rusztowaniowej

kamieniarstwo
Mocowanie rusztowania poprzez kotwę rusztowaniową, gdzie: a- kotwa rusztowaniowa, b- części
usuwalne kotwy,
c- hak rusztowania, d- betonowa konstrukcja budynku, e- zaprawa cementowa,
f- płyta elewacyjna


Elewację kamienną montuje się najczęściej z rusztowań zakotwionych do ściany żelbetowej. W trakcie montażu elewacji rusztowanie takie wymaga przekotwienia. Zgodnie z projektem w fudze pomiędzy płytami montuje się w ścianie nośnej dwuczęściowe kotwy rusztowaniowe. Jedna część (stała) jest umieszczona z tyłu płyt kamiennych i pozostaje zawsze niewidoczna. Drugą część stanowią elementy usuwalne, do których zaczepia się rusztowanie. W tym momencie usuwa się poprzednie zakotwienie.

nagrobki
Przykłady kotew rusztowaniowych

Po zakończeniu prac montażowych, demontując rusztowanie, zdejmuje się również wszystkie widoczne elementy kotw rusztowaniowych. Gdyby w przyszłości zaistniała konieczność ponownego postawienia rusztowania, będzie ono kotwione do tych samych, zamontowanych już kotw.

kamieniarstwo
Kotwa rusztowaniowa w elewacji kamiennej

Omawiając projektowanie wentylowanej elewacji kamiennej, zatrzymajmy się jeszcze na chwilę przy okapnikach, czyli parapetach zewnętrznych. Tradycyjnie okapnik kamienny wysunięty jest minimum 3 cm przed lico elewacji i montowany jest zawsze ze spadkiem na zewnątrz. W części wysuniętej od spodu powinien mieć nacięty rowek szerokości i głębokości minimum 8 mm, tzw. kapinos, który zapobiega podciąganiu spływającej wody pod spód okapnika. Po bokach okapniki uszczelniane są fugą silikonową, aby woda odprowadzana była wyłącznie przed elewację.

Ostatnie badania naukowców niemieckich udowodniły, że woda spływająca z okna i zewnętrznego parapetu może być również odprowadzana na tył płyty elewacyjnej, a tym samym okapnik nie musi być wysuwany przed elewację. Montuje się go więc za płytą elewacyjną, pozostawiając między nimi otwartą fugę. Boki okapnika uszczelniane są silikonem, aby woda spływała tylko w jednym kierunku. Oczywiście taki okapnik posiada również nacięty od dołu kapinos. Ruch powietrza w pustce wentylacyjnej jest tak duży, że nie ma obawy o ewentualne zamoczenie wełny mineralnej, a tym samym także ściany budynku. Bardzo często woda ta wyparowuje, zanim zdąży spłynąć w dół po płytach. Takie rozwiązywania okapników stają się ostatnio bardzo popularne.

Wszelkie zagadnienia związane z kamiennymi elewacjami wentylowanymi zostały bardzo dokładnie opisane i unormowane przez specjalistów niemieckich. To właśnie ich badania i doświadczenia służą dzisiaj całej społeczności budowlanej w Europie. W dobie jednoczenia się Europy błędem byłoby nie korzystać z tych doświadczeń, opracowań czy publikacji, nie należy bowiem wyważać dawno już otwartych drzwi.

Sławomir Mazurek

Więcej praktycznych informacji na temat wykorzystania kamienia w budownictwie, w architekturze, także w architekturze krajobrazu i przy urządzaniu ogrodów, znajdziesz Drogi Czytelniku w książce M. W. Lorenca i S. Mazurka „Wykorzystać kamień”.Szczegółowo z tematyką książki można zapoznać się, a także ją kupić, na stronie internetowej: www.WykorzystacKamien.pl.



Zobacz również:


Komentarze:


Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za treść komentarzy


Dodaj komentarz na Facebooku

2019-12-06
USD
S: 3,8139
K: 3,8909
CHF
S: 3,8561
K: 3,9341
EUR
S: 4,2334
K: 4,3190