Dachy płaskie – kiedy warto stosować łączniki ze stali nierdzewnej

Zastosowanie w budownictwie technologii dachów płaskich jest w ostatnich latach coraz bardziej powszechne. Najbardziej popularnym sposobem mocowania warstw izolacyjnych jest mocowanie mechaniczne przy pomocy specjalnych łączników. W prasie można znaleźć wiele artykułów na temat prawidłowego ich montażu oraz najczęściej popełnianych błędów. Nikt jednakże nie porusza kwestii ich odporności na korozję, poza oczywistym zaleceniem EAD-030351-00-0402. Czy łączniki są narażone na agresywność korozyjną środowiska zewnętrznego, czy wewnętrznego? Czy istniejące zalecenia spełniają wymogi klasy korozyjności środowiska C5? A co, jeśli użytkowanie hali wskazuje na zwiększoną agresywność? Czy łączniki są na nią narażone?

Za dach płaski wg PN-EN 1991-1-4:2028 uważa się dach o kącie nachylenia połaci do 5°. Zwykle składa się z następujących warstw izolacyjnych: folii paroizolacyjnej, izolacji termicznej (płyty styropianowe, PIR lub wełny mineralnej) oraz membrany hydroizolacyjnej (PVC, EPDM lub papy bitumicznej). Umocowanie warstw musi przeciwdziałać siłom powstałym od oddziaływania wiatru (PN-EN 1991-1-4:2008) oraz w rzadkich przypadkach, od ciśnienia wewnętrznego obiektu. Podłożem może być stropowa płyta żelbetowa, a często w przypadku hal jest to blacha trapezowa. Warstwy dachu stabilizowane są na trzy sposoby: obciążenie ciągłe balastem (żwir, grunt), przyklejenie do podłoża, ale najpopularniejszą metodą jest ich zamocowanie mechaniczne za pomocą specjalnych łączników. Dalsza część artykułu poświęcona jest metodzie mocowania mechanicznego.

Łączniki do mocowania mechanicznego składają się z dwóch elementów:

• tworzywowej tulei teleskopowej z talerzykiem dociskowym,
• elementu mocującego tuleję do podłoża (zwykle jest to wkręt stalowy odpowiedni do danego rodzaju podłoża).

Tuleja tworzywowa jest wprowadzona poprzez membranę w warstwę termoizolacyjną w taki sposób, aby pozostała wolna przestrzeń pomiędzy jej zakończeniem a podłożem, wynosząca min. 10% grubości warstwy izolacji lub 15 mm w przypadku wełny mineralnej lub 15 mm w przypadku innych twardych materiałów izolacyjnych. Talerzyk ma średnicę 50 mm, aby swoją powierzchnią docisku zamocować membranę. Wspomniana tuleja tworzywowa jest pusta w środku, zakończona specjalnym gniazdem. W tuleję wprowadza się wkręt mocujący ją do podłoża.

Tak skonstruowany łącznik zapewnia odporność na siłę wyrywającą (talerzyk tulei utrzymuje membranę, tuleja jest zamocowana wkrętem do podłoża, wkręt ma ustabilizowany łeb w gnieździe tulei), lecz jest podatny na ściskanie tzw. efekt teleskopowy (łeb wkręta może swobodnie przesuwać się w górę w pustej tulei), zapewniając możliwość ugięcia się (skrócenia) łącznika wraz z ugięciem się warstwy izolacji termicznej.

Łączniki rozmieszcza się wzdłuż krawędzi pasa membrany przeciwwodnej w zakładzie, z zachowaniem min. odległości skraju talerzyka od krawędzi pasa membrany wynoszącej 10 mm. Kolejny pas membrany, który jest zgrzewany na zakład, przykrywa rząd łączników. Liczba łączników w rzędzie zależy od sił działających na powierzchnię dachu oraz od nośności łączników wg warunku stanu granicznego nośności Nd  Rd. Działające obciążenia to głównie oddziaływanie wiatrem wyznaczane wg normy PN-EN 1991-1-4:2008. Natomiast nośność połączenia określana jest z dokumentacji łącznika, która wykonana jest na podstawie badań mechanicznych wg EAD-030351-00-0402 oraz wg PN-EN 16002:2019-01.

Zarówno po prawej, jak i po lewej stronie nierówności warunku stanu granicznego nośności może pojawiać się szereg błędów. Najczęściej można tu wyróżnić po stronie szacowania obciążenia:

• niepoprawnie dobrana kategoria szorstkości terenu,
• błędnie przyjęta bazowa prędkość wiatru,
• brak uwzględnienia ciśnienia wewnętrznego w obiekcie,
• wreszcie błędnie przyjęte współczynniki bezpieczeństwa podczas kalkulacji wartości obliczeniowej.

Po stronie nośności z kolei zwykle zwraca się uwagę na brak uwzględnienia współpracy membrany z łącznikiem. W wielu przypadkach przeciągnięcie membrany przez talerzyk dociskowy (wyrwanie membrany spod talerzyka) jest wartością krytyczną. Pozyskanie tej wartości jest o tyle problematyczne, że wymaga przeprowadzenia dodatkowych testów dynamicznych całego systemu membrana – łącznik zgodnie z normą PN-EN 16002:2019-01. Europejskie oceny techniczne łączników są wydawane wyłącznie na łącznik i nie zawierają tej wartości. Oczywiście jest to problem niedoszacowania nośności połączenia, jednak w wielu przypadkach jest w zakresie współczynnika bezpieczeństwa materiałowego. W niniejszym opracowaniu postanowiono poruszyć temat potencjalnie malejącej nośności łączników z powodu występowania nieprzewidzianych, bądź nieuwzględnionych warunków podwyższonej korozyjności. Pomijając aspekt badań dynamicznych całego sytemu, same łączniki muszą spełniać szereg restrykcyjnych wymogów (EAD-030351-00-0402), których potwierdzeniem jest wydanie odpowiedniej ETA i oznakowanie Ce produktu. Jednym z ważnych kontrolowanych aspektów jest odporność korozyjna elementów metalowych, która opisana jest w punkcie 2.2.3.4. wspomnianego dokumentu.

Wkręty wykonane ze stali węglowej powinny posiadać zabezpieczenie antykorozyjne, aby spełnić wymóg trwałości 15 cykli w komorze Keternicha z korozją max na 15% powierzchni, 2 cykle dla wielowarstwowych systemów bitumicznych z 0% korozji lub 7 cykli z 5% korozji dla budynków bez ryzyka powstania wilgoci lub kondensacji pary wodnej wewnątrz nich. W praktyce zapis ten powoduje, że stosowane są łączniki o odporności 15 cykli w komorze Kesternicha, bez dalszej analizy sytuacji.

W wielu przypadkach jest to kojarzone w kontekście kategorii korozyjności środowiska i odpowiednim okresie trwałości wg norm PN-EN ISO 12944-1:2018 oraz PN-EN ISO 12944-2:2018, dla warunków zewnętrznych na jakie narażony jest obiekt. Powinniśmy się jednak zastanowić, czy do końca o to chodzi. Należy pamiętać, że mocowanie membrany następuje w rzędzie na jej krawędzi w miejscu zgrzania i jest przykrywane kolejną warstwą membrany.

Co oczywiste, przykrycie to odcina łącznik od dostępu wody, wilgoci oraz atmosfery zewnętrznej.

O ile łącznik mocowany do stropowej płyty żelbetowej jest również w pewnym stopniu odcięty od wnętrza pomieszczenia, o tyle łącznik mocowany do blachy trapezowej jest ewidentnie narażony na oddziaływanie atmosfery panującej wewnątrz budynku. Wkręty osadzone w blasze, przewiercają ją, wystając od strony stropu. O ile w halach ogrzewanych, nie narażonych na kondensację pary wodnej wg EAD-030351- 00-0402 wymogi antykorozyjne mogą być zmniejszone do 7 cykli Kesternicha (czego nikt nie rozważa i nie analizuje z uwagi na dostępność na rynku tylko łączników spełniających wymóg 15 cykli), to należy się zastanowić co w przypadku, kiedy użytkowanie hal wytwarza agresywną atmosferę wewnątrz? Oprócz nietypowych obiektów, jakimi mogą być koksownie, pomieszczenia w elektrociepłowniach, hale przemysłowe, produkcyjne, takie atmosfery mogą występować w bardzo „prozaicznych” obiektach typu: kurniki, obory, inne obiekty agro, baseny. Coraz częściej projektanci i wykonawcy zadają pytania o łączniki wykonane ze stali nierdzewnej austenitycznej. Wkręty takie, zgodnie z wspomnianym wcześniej punktem 2.2.3.4. EAD-030351-00-0402, nie wymagają z racji materiału, z którego są wykonane, kontroli w komorze Kesternicha, względnie są określane jako odporne na > 30 cykli.

Bez względu jednak na wymogi normatywne, należy rozważyć możliwy zgubny wpływ procesu korozji łącznika na jakość zamocowania. Korozja, oprócz zmniejszenia przekroju samego wkręta, niszczy uzwojenie gwintu, który jest odpowiedzialny za zakotwienie w blasze. Co więcej, może ona również wywołać korozję blachy w miejscu mocowania, dodatkowo powiększając otwór. Korozja prowadzi do postępującej w czasie utraty nośności i w konsekwencji do zerwania mocowania.

Firma Simpson Strong-Tie Etanco posiada w swojej ofercie tuleje tworzywowe do montażu warstw izolacyjnych dachów płaskich G1 lub G2, które w połączeniu z wkrętami GTSX-B wykonanymi ze stali austenitycznej spełniają wymogi zwiększonej antykorozyjności. Wkręty te są wykonane w technologii bimetalicznej, w celu zapewnienia szybkiej i łatwej przewiercalności przez blachy trapezowe wykonane ze stali węglowej o grubości nawet 1,25 mm. Pokryte są dodatkowo w całości warstwą antykorozyjną typu gRey.coat. Posiadają łeb tzw. trąbkowy, idealnie spasowany kształtem z gniazdem tulei teleskopowej z trzymaniem TX25 ułatwiającym montaż. Dodatkowym atutem firmy Simpson Strong- -Tie Etanco jest fakt, że każdy Doradca Techniczno-Handlowy poruszający się w terenie, mający bezpośredni kontakt z firmami wykonawczymi i inwestycjami, posiada profesjonalny program obliczeniowy pozwalający na odpowiedni i wiarygodny, ale równocześnie szybki dobór odpowiedniej ilości łączników. W połączeniu z możliwością wystawienia oferty cenowej, znakomicie może przyspieszyć klientom proces wykonania zadania.

Prawidłowa ocena oddziaływań na powierzchnię dachu, prawidłowa ocena nośności łączników, ale nie tylko w momencie montażu, ale w ramach okresu trwałości z uwagi na atmosferę wewnątrz pomieszczenia, zapewnia trwałe zamocowanie warstw dachu płaskiego. Łączniki są elementami najmniej kosztownymi w całości inwestycji, które mogą jednak przy ich nieprawidłowym doborze spowodować znaczące straty finansowe.

mgr inż. Sewer Malesiński
Simpson Strong-Tie Etanco