Jak projektować, wykonywać i eksploatować obiekty z płyt warstwowych, by uniknąć ich awarii?

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

1. Materiały informacyjne firmy Kingspan.
2. European Recommendation ECCS.
3. J. Sawicki, „Konstrukcyjno-izolacyjne płyty warstwowe”, „IZOLACJE”, nr 7/8/2006.
4. P. Fiszer, „Podręcznik oceny jakości wykonania lekkich metalowych obudów”, DAFA ID 1.05, 2008.
5. J.M. Davies, „Lightweight Sandwich Construction”, Blackwell Science Ltd., Oxford 2001.
6. Preliminary European Recommendations for the testing and Design of Fastenings for Sandwich Panels, 2009.
7. M. Pawlak, „Systemy mocowania płyt warstwowych do konstrukcji stalowej”, „Materiały Budowlane”, nr 4/2000.
8. B. Gosowski, „Typowe błędy projektowania i wykonania lekkiej obudowy z płyt warstwowych”, „Inżynieria i Budownictwo”, nr 7/2009.
9. W. Gulczyński, „Zaawansowana technologia strukturalna PAROCAST”, „Nowoczesne hale”, nr 1/2011.
10. M. Frejno, „Nowoczesne rozwiązania płyt warstwowych w obudowach hal”, „Nowoczesne hale”, nr 1/2011.
11. P. Korycki, „Płyty warstwowe (cz. 1). Zastosowanie i właściwości”, „IZOLACJE”, nr 9/2010.
12. P. Korycki, „Płyty warstwowe (cz. 2). Rodzaje oraz uwagi dotyczące projektowania”, „IZOLACJE”, nr 10/2010.
13. P. Korycki, „Płyty warstwowe (cz. 3). Ocena wyrobu”, „IZOLACJE”, nr 11/12/2010.
14. J. Sawicki, „Wymagania techniczno-użytkowe stawiane płytom warstwowym w okładzinach metalowych”, „IZOLACJE”, nr 5/2009.
15. J. Sawicki, „Płyty warstwowe w sztywnych okładzinach metalowych. Przewodnik dla inwestorów, architektów i wykonawców”, Dom Wydawniczy MEDIUM, Warszawa 2010.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!