Złącza do belek dwuteowych

Na polskich budowach coraz częściej można spotkać się z zastosowaniem nowoczesnych, drewnopochodnych materiałów budowlanych. Belki dwuteowe (ang. I-beam) w dobie coraz popularniejszego budownictwa szkieletowego i pasywnego są powszechnie wykorzystywane jako krokwie lub belki stropowe. Belki dwuteowe mają wiele zalet, jednakże przed przystąpieniem do pracy z tego typu produktami należy zaznajomić się z podstawowymi złączami ciesielskimi dedykowanymi specjalnie dla tych produktów, bez których wykonanie więźby lub stropu może sprawiać trudności.

Belka dwuteowa jest drewnopochodnym materiałem budowlanym stosowanym głównie w budownictwie pasywnym jako belki stropowe, krokwie lub słupki ścienne (budownictwo szkieletowe). Składa się z pasów dolnego i górnego, wykonanych ze struganego drewna litego, suszonego komorowo lub z fornirowego drewna warstwowego (LVL – ang. Laminated Veneer Lumber) i środnika, wykonanego najczęściej z płyty OSB lub płyty pilśniowej utwardzanej (fot. 1).

Stosowanie belek dwuteowych jako alternatywy dla tradycyjnej tarcicy wiąże się z wieloma korzyściami dla inwestora i wykonawcy, o których należałoby poświęcić osobny artykuł, ale nie sposób nie wspomnieć o dokładności i stałości wymiarów, ustalonej wilgotności zapobiegającej wypaczaniu się elementów, mniejszej masie belek, małych stratach ciepła (mostek termiczny zredukowany z całego przekroju do szerokości środnika).

Jeśli chodzi o połączenia belek dwuteowych, należy uczciwie przyznać, że niedoświadczeni cieśle mogą mieć problemy z poprawnym ich wykonaniem. Belki dwuteowe wymagają dość specjalistycznych złączy przeznaczonych tylko i wyłączeni do tego typu produktów, dodatkowo z reguły złącze jest przeznaczone dla belki o danej wysokości i szerokości i nie może być stosowane dla żadnej innej.

W dalszej części artykułu omówię typowe połączenia belek dwuteowych użytych jako krokwie i belki stropowe jak również przedstawię inne złącza ułatwiające pracę z tymi elementami.

Gwoździe

Należy pamiętać, że o ile z tradycyjnymi złączami przeznaczonymi dla elementów pełnościennych (tarcica, drewno klejone) trzeba stosować systemowe gwoździe pierścieniowe wyspecyfikowane przez producenta złączy, jeśli chodzi o złącza do belki dwuteowej sprawa wygląda diametralnie inaczej. Nie jest zalecane stosowanie gwoździ pierścieniowych, ponieważ mogą one w czasie wbijania w pas górny lub dolny zniszczyć strukturę drewna lub spowodować odpryśnięcie ich fragmentu. Dodatkowo gwoździe pierścieniowe średnicy 4,0 mm są za duże do otworów w złączach przeznaczonych dla belek dwuteowych i ich wbicie może sprawiać pewne problemy. Z reguły należy stosować gwoździe kwadratowe skrętne lub okrągłe gładkie i zwracać uwagę na długość gwoździ, podawaną przez producenta złączy.

W złączu do belki dwuteowej można spotkać otwory na gwoździe o różnym kształcie – okrągłe, podłużne, trójkątne i rombowe. Nie wszystkie z nich muszą być wypełnione gwoździem, aby złącze poprawnie pracowało:
– otwór okrągły – musi być zawsze wypełniony gwoździem wyspecyfikowanym przez producenta dla osiągnięcia pełnej nośności połączenia,
– otwór podłużny – analogicznie jak okrągły, jednakże gwóźdź może być wbijany na ukos, wzdłuż otworu. Stosowany w miejscach o utrudnionym dostępie, gdzie wbijanie gwoździ prostopadle do blachy złącza jest niemożliwe,
– otwór trójkątny – przeznaczony na gwoździowanie dodatkowe, jeżeli jest ryzyko podrywania belki do góry i wymagana jest większa nośność w tym kierunku. Z reguły w tej sytuacji należy dodatkowo wypełnić końcówkę belki dwuteowej do pełnego przekroju zgodnie z zaleceniami producenta.
– otwór rombowy – otwory do opcjonalnego wykorzystania w celu tymczasowego zamocowania złącza w czasie montażu. Wykorzystanie tego otworu może ułatwić nam montaż złącza (rys. 1).

Warto też wspomnieć, żeby o ile to możliwe unikać wbijania gwoździ w pasy belek pionowo lub poziomo. Może to spowodować rozwarstwienie się drewna, z którego jest wykonany pas belki. Optymalnie należałoby wbijać gwoździe pod kątem 45°. Wiele złączy jest wyposażonych w otwory sugerujące tego typu wbijanie. Dodatkowo nie należy stosować gwoździ zbyt długich, które przebiją pas belki na wylot. Poza względami BHP takie gwoździe mają też tendencję do rozszczepiania drewna (rys. 2).

I-Beam jako belka stropowa

Jest to najpopularniejsze zastosowanie belek dwuteowych. Połączenia, z jakimi możemy tu się spotkać, to zwykle połączenia drugorzędnych belek dwuteowych z pełnościennymi belkami głównymi. Istnieją dwa typowe sposoby montażu wsporników belek – doczołowy i wierzchni. Oba mają wady i zalety, a wybór między nimi często zależy, poza aspektem nośności, od preferencji wykonawcy.

Wsporniki wierzchnie:

– mniejsza ilość łączników (w stosunku do doczołowych), co oznacza szybszy montaż.
– skrzydełka górne są zaletą, jeżeli wierzch belki głównej licuje z wierzchem belki dwuteowej, eliminuje to konieczność pionowego pozycjonowania belki, złącza są tak skonstruowane, aby po zamontowaniu tworzyć płaską podłogę. Skrzydełka górne mogą być wadą, jeżeli element główny jest wyższy niż belka mocowana, ponieważ uniemożliwiają montaż. Niekiedy skrzydełka górne mogą też tworzyć minimalne nierówności podłogi.

Wsporniki doczołowe:

– przez brak skrzydełek górnych umożliwiają pozycjonowanie pionowe i licowanie, w zależności od konieczności z górną lub dolną krawędzią belki głównej,
– wsporniki doczołowe wymagają większej ilości gwoździ, co wydłuża czas montażu (rys. 3).

Najnowszym i najbardziej wszechstronnym złączem do belek dwuteowych jest uniwersalny wspornik belki IUSE. Wspornik ten łączy w sobie zalety wspornika doczołowego i wierzchniego. Małe skrzydełka górne pozwalają na łatwe pozycjonowanie jak wspornika wierzchniego, ale w sytuacji, kiedy uniemożliwiają one montaż do wyższych belek można je łatwo odgiąć i złącze zamontować jak klasyczny wspornik doczołowy (rys. 4).

Belka I-Beam jako krokiew

Połączenie krokiew-murłata jest tym połączeniem, które początkowo odstrasza cieśli przed zastosowaniem belki dwuteowej jako krokwi. Z oczywistych względów nie można wycinać pasów belki dwuteowej, jak w takim razie oprzeć krokiew na murłacie bez nacięcia krokwi? Odpowiedź jest oczywista – zastosować przeznaczone do tego złącze – wspornik krokwiowy VPA (fot. 2).

Złącze to eliminuje konieczność wycinania pasa dolnego. Złącze dostosowuje się do nachylenia połaci i umożliwia zastosowanie w dachach o nachyleniach od 15 do 45°. Na stronie www.strongtie.pl znaleźć można animację przedstawiającą prawidłowy montaż wspornika krokwiowego VPA.

Drugim podstawowym złączem przeznaczonym do krokwi dwuteowych jest wspornik kalenicowy LSSU. Jest to złącze realizujące połączenie kalenica-krokiew. Dzięki odginanej półce dolnej może dostosowywać się do nachylenia dachu. Dodatkową zaletą tego złącza są odginane skrzydełka boczne, dzięki którym możemy stosować je w połączeniach belka narożna-kulawka lub w sytuacjach, gdy krokwie łączą się z kalenicą pod kątem innym niż 90° (fot. 3).

Inne przydatne złącza

Poza podstawowymi złączami jak wsporniki belek stropowych czy złącza do krokwi istnieje cała masa złączy przeznaczonych do belek dwuteowych, które ułatwiają i przyśpieszają prace.

Często spotykanym problemem na budowie jest wiercenie otworów w belkach stropowych. Producenci belek dwuteowych pozwalają na wykonywanie otworów w środnikach, jednakże otwory te nie mogą być wykonywane w okolicach obciążeń skupionych lub strefach przypodporowych – tam gdzie konieczna jest duża nośność na ścinanie. Jeżeli jednak musimy tam wiercić otwory – możemy to zrobić pod warunkiem zastosowania złącza wzmacniającego otwór IHS. Umożliwia nam to prowadzenie instalacji niemalże w każdym miejscu w stropie (rys. 5).

Warto wspomnieć też o złączu MJC, które służy do łączenia dwóch lub więcej belek dwuteowych, aby pracowały jak jeden element. Istotne jest to zwłaszcza, gdy taka podwójna belka jest obciążona z jednej strony i dobra współpraca obu elementów jest kluczowa. Innym złączem o mniejszym znaczeniu konstrukcyjnym, ale w świetny sposób przyśpieszającym pracę na budowie jest Z-klips. Służy on do montowania przewiązek między belkami stropowymi. Wysokość Z-klipsa jest dostosowana do wysokości pasa górnego belki, co umożliwia szybki i pewny montaż przewiązek w stropie (rys. 6).

Inżynierowie wsparcia technicznego Simpson Strong-Tie są do państwa dyspozycji i chętnie pomogą państwu wybrać odpowiednie produkty i odpowiedzą na wszelkie pytania natury technicznej dotyczące zastosowania, nośności i poprawnego montażu złączy do belek dwuteowych.

mgr inż. Tomasz Szczesiak Inżynier wsparcia technicznego Simpson Strong-Tie