Zasady oceny nowych rozwiązań lekkich ścian osłonowych metalowo-szklanych

Podstawowym obszarem zastosowań lekkich ścian osłonowych szklano-aluminiowych są budynki użyteczności publicznej takie jak: obiekty administracyjne, hotele, banki, hale wystawowe, obiekty handlowe. Nierzadkie są również przypadki zastosowań w budynkach mieszkalnych (np. w przypadku renowacji elewacji przy zastosowaniu osłon tzw. "ciepło-zimnych").
Ze względu na swoje zalety techniczne, użytkowe, a także możliwość dostosowania się do dowolnej bryły budynku oraz tworzenie różnorakiej kolorystyki, chętnie są one projektowane przez architektów i obecnie stały się synonimem nowoczesności w budownictwie. Zapotrzebowanie na te rozwiązania powoduje ich dynamiczny rozwój pod względem ilościowym, a także powstają nowe odmiany ścian osłonowych.

Podział ścian osłonowych obecnie stosowanych w Polsce przedstawia rys. 1. Wszystkie one są oparte na dwóch podstawowych materiałach, tj. na szkle i metalu.

Rys. 1. Klasyfikacja lekkich ścian osłonowych metalowo-szklanych

Lekkie ściany osłonowe są wyrobem szczególnie złożonym i w myśl znowelizowanej ustawy Prawo budowlane [4], która weszła w życie 24.12.1997 r., są "zestawem wyrobów".

Zgodnie z art. 10 wymienionej ustawy, wyroby i zestawy wyrobów, mogą być stosowane w budownictwie pod warunkiem uzyskania dopuszczenia do obrotu i stosowania.

W przypadku ścian osłonowych, uwzględniając Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 22.04.1998 r. w sprawie wyrobów służących do ochrony przeciwpożarowej, które mogą być wprowadzane do obrotu i stosowania wyłącznie na podstawie certyfikatu zgodności [5], dokumentem dopuszczenia jest - zgodnie z pozycją 18.7 wykazu wyrobów "Elementy budowlanych zabezpieczeń przeciwpożarowych o deklarowanej odporności ogniowej - lekkie ściany działowe i osłonowe" - certyfikat zgodności.

Badania certyfikujące na zgodność z dokumentem odniesienia (w przypadku lekkich ścian osłonowych - Aprobatą Techniczną ITB) obejmują podany w aprobacie technicznej zakres badań okresowych. Jest on szeroki, wykonanie czasochłonne i związane ze znacznymi kosztami. Z tych względów oraz wobec obowiązującej procedury kontrolnej w okresie ważności certyfikatu, Instytut w Zaleceniach Udzielania Aprobat Technicznych oraz w obecnie wydawanych aprobatach, ustalił okres 5-ciu lat pomiędzy kolejnymi badaniami okresowymi. Stanowi to w stosunku do innych wyrobów lub innych zestawów wyrobów - w przypadku których badania certyfikacyjne prowadzi się nie rzadziej niż co 3 lata - poważne udogodnienie.

Należy zauważyć, że ważność aprobaty wynosi 5 lat, a zatem badania aprobacyjne wykonane na zestawie wyrobów, wyznaczonym (ustalonym) przez akredytowane przez PCBiC laboratorium, mogą stanowić podstawę badawczą również do wydania lub przedłużenia ważności certyfikatu. W referacie są zestawione wymagania techniczno-użytkowe, które powinny spełniać lekkie ściany osłonowe szklano-metalowe oraz metody ich sprawdzenia.

Wymagane zakresy badań aprobacyjnych, bieżących i okresowych lekkich ścian osłonowych zawierają ogólnodostępne Zalecenia Udzielania Aprobat Technicznych, a obowiązujący zestaw jakościowy i ilościowy dla konkretnego zestawu wyrobów (rozwiązania technicznego) podany jest w aprobacie technicznej.

Referat podaje wymagania i metody badań wszystkich rodzajów i odmian ścian osłonowych, przedstawionych na rys. 1, z tym, że jako pierwsze omówione są najszerzej stosowane ściany słupowo-ryglowe, natomiast w przypadku pozostałych rodzajów odmian i typów ścian podane są tylko wymagania specyficzne dla nich, wykraczające poza zakres przypisany ścianom słupowo-ryglowym.

Wymagania, metody badań i zasady oceny

Dane ogólne

Ściany osłonowe, analogicznie jak wszystkie wyroby stosowane w budownictwie, zgodnie z Dyrektywą Wspólnot Europejskich nr 89/106/EEC dotyczącą wyrobów budowlanych, powinny charakteryzować się takimi właściwościami technicznymi, aby obiekty z nich zmontowane spełniały wymagania podstawowe (aby zapewniały: nośność i stateczność, bezpieczeństwo pożarowe, higienę, zdrowie, ochronę środowiska, bezpieczeństwo użytkowania, ochronę przed hałasem, oszczędność energii i izolacyjność termiczną).

Wobec powyższego, właściwości ścian powinny być takie, aby ściany spełniły wymagania techniczno-użytkowe w zakresie:

• nośności, sztywności i wymagań ogólnobudowlanych,
• szczelności,
• ochrony pożarowej,
• izolacyjności cieplnej,
• izolacyjności akustycznej,
• ochrony przed korozją,
• higieny i zdrowotności,
• trwałości eksploatacyjnej,
• estetyki.

Ściany słupowo-ryglowe

Dane ogólne

Lekkie ściany osłonowe o konstrukcji słupowo-ryglowej (rys. 2), składają się z:

• konstrukcji nośnej ściany w postaci szkieletu z profili metalowych,
• części przezroczystej, którą stanowią okna stałe i otwierane,
• części nieprzezroczystej - pasa podokienno-nadprożonego oraz w niektórych rozwiązaniach filarków międzyokiennych - wypełnionej warstwą izolacji termicznej, osłoniętej okładzinami zewnętrznymi i wewnętrznymi.

Rys. 2. Ściana słupowo-ryglowa

Dla zminimalizowania skutków występowania mostków termicznych profile nośne metalowe podzielone są przekładkami słabo przewodzącymi ciepło, najczęściej z poliamidu lub polithermidu. Profile z przekładką termiczną, w temperaturach od -20°C do +80°C, powinny się charakteryzować następującą wytrzymałością (dane dotyczą badanych odcinków profili o długości 10 cm):

• 24 N/mm - przy ścinaniu,
• 12 N/mm - przy rozciąganiu.

Nośność, sztywność i wymagania ogólnobudowlane

Rodzaje obciążeń uwzględnione w obliczeniach statycznych i badaniach

A. Obciążenie statyczne

• ciężar własny, który należy przyjmować według PN-82/B-02001 [20], może być pomijany w obliczeniach, z wyjątkiem obliczeń elementów mocujących i elementów ściennych o długości większej niż 2 kondygnacje,
• obciążenie wiatrem, które należy przyjmować według PN-77/B-02011 [21],
• nacisk poziomy, który należy przyjmować jako obciążenie działające na wysokości parapetu lub, w przypadku ściany pełnej, na wysokości 120 cm od podłogi, o intensywności:
  • 500 N/m w pomieszczeniach niedostępnych dla publiczności,
  • 1000 N/m w pomieszczeniach dostępnych dla publiczności,
• obciążenie termiczne, które należy ustalać według PN-84/B-03230 [22] oraz Instrukcji ITB Nr 224/79 [1], przyjmując charakterystyczne temperatury powietrza:
  • dla okresu chłodnego: t_w = 20°C, t_z = 30°C;
  • dla okresu ciepłego t_w = 25°C w pomieszczeniach nieklimatyzowanych, t_w = 20°C w pomieszczeniach klimatyzowanych, t_z = 35°C, t_zs = 35 + 50 g,

gdzie:
t_w - temperatura powietrza wewnętrznego,
t_z - temperatura powietrza zewnętrznego,
t_zs - temperatura powietrza zewnętrznego i temperatura powierzchni ściany, z uwzględnieniem promieniowania słonecznego.

B. Obciążenia dynamiczne

• udarowe, które należy przyjmować zgodnie z Instrukcją ITB Nr 336/95 [2] "Wymagania odporności na uderzenia lekkich, nieprzezroczystych przegród pionowych"; odporność na uderzenie ustala się doświadczalnie, przy czym obciążeń udarowych nie sumuje się z innymi obciążeniami statycznymi i dynamicznymi,
• drgania, których wpływ na odporność ścian ustala się indywidualnie, w przypadku jeżeli występuje źródło drgań lub drgania przekazują się z sąsiednich obiektów.

Nośność

Przy najniekorzystniejszym, lecz prawdopodobnym układzie obciążeń obliczeniowych, w żadnym punkcie przekroju szkieletu nośnego i w żadnym punkcie elementów jego wypełnienia, nie powinna być przekroczona wytrzymałość obliczeniowa.

Elementy łączące ścianę z konstrukcją nośną powinny przenosić najkorzystniejszy układ obciążeń obliczeniowych, z uwzględnieniem dodatkowych, częściowych współczynników bezpieczeństwa:

• g1 - 1,4 (do obciążenia wiatrem),
• g2 - 1,35 (do sumarycznych obciążeń - wynikający z nierównomiernej pracy łączników), przy czym, ogólny współczynnik bezpieczeństwa (poza współczynnikami obciążeń wynikającymi z obliczeń metodą stanów granicznych) nie powinien być mniejszy niż 2.

Sztywność

Dopuszczalne ugięcia, przy najkorzystniejszym, lecz prawdopodobnym układzie obciążeń charakterystycznych, wynoszą:

• profile metalowe słupów i rygli: L=<1/300 L (L - rozpiętość pomiędzy podporami) i 12 mm,
• okładziny elewacyjne z szyb zespolonych (przy krawędzi): L=<1/300 L i 8 mm,
• okładziny elewacyjne z blach lub innych wyrobów okładzinowych: przeważnie L=<1/200 L.

W obszarze pasów przykrawędziowych dopuszcza się zwiększenie ugięć dopuszczalnych o 20%.

Wymagania ogólnobudowlane

• Rozwiązania konstrukcyjne elementów mocujących ścianę powinny zapewniać podczas montażu rektyfikację ustawienia w trzech kierunkach (dwa kierunki w płaszczyźnie ściany i jeden z płaszczyzny ściany).
• Połączenie ściany z elementami konstrukcji nośnej budynku powinno być tak zaprojektowane, ale nierównomierne lub zbyt duże osiadanie konstrukcji wsporczej nie wywoływało dodatkowych naprężeń i odkształceń ściany.
• Rozwiązanie styków powinno umożliwiać wymienialność materiałów uszczelniających i ocieplających.
• Przemieszczenia okładziny wewnętrznej, przy opieraniu się o ścianę lub przy silnym nacisku ręki, nie powinny być wyczuwalne.
• Tolerancje wymiarowe wyrobów składowych ściany powinny być tak dobrane, aby powstałe przy montażu odchyłki nie zwiększały pracochłonności prac montażowych.
• Dokumentacja systemowa powinna określać klasy dokładności wyrobów składowych.

Metody oceny nośności i sztywności

Ocenę spełnienia wymagań w zakresie nośności i sztywności dokonuje się na drodze:

• analitycznej,
• badawczej,
• analitycznej z weryfikacją badawczą.

W akredytowanym przez PCBC Laboratorium Lekkich Przegród i Przeszkleń ITB, badania na obciążenie statyczne realizuje się zgodnie z ujednoliconymi w ramach Europejskiej Unii Akceptacji Technicznej w Budownictwie (UEAtc) metodami badań, przy zastosowaniu analogicznych, jak w laboratoriach Krajów Unii urządzeń badawczych:

• obciążenia równomiernie rozłożone w komorze typu Rosenheim, produkcji firmy Holten, pozwalającej również na badanie szczelności fragmentu ściany,
• obciążenia liniowe na typowym stanowisku do obciążeń mechanicznych,
• obciążenia udarowe na stanowisku pozwalającym na wahadłowy ruch ciała uderzającego ("ciało miękkie", "ciało twarde").

Wpływ obciążenia termicznego ocenia się na drodze analitycznej.

Szczelność

Szczelność na przenikanie wody opadowej

Styki części pełnej ściany i zamontowane w niej okna powinny być szczelne na przenikanie wody opadowej, padającej na ich płaszczyznę w ilości równej 120 litrów na 1 m² powierzchni w czasie 1 godziny, przy różnicy ciśnień zależnej od wysokości budynku (od występującego na tej wysokości obciążenia wiatrem). Wartości te, zarówno w przypadku styków części pełnej ściany jak i okien, podane są odpowiednio w tablicach 4.2 i 4.3 Instrukcji ITB Nr 224/79 [1], a dla konkretnych systemów ścian osłonowych w aprobatach technicznych.

Szczelność na infiltrację powietrza

Styki ścian osłonowych powinny być całkowicie szczelne. Za szczelne uznaje się takie styki, jeżeli w wyniku badania uzyskuje się współczynnik infiltracji a L =<0,1 m³/(h*m*daPa^2/3).

Elementy otwierane ściany, tj. okna i drzwi balkonowe, powinny się charakteryzować współczynnikiem infiltracji:

• a L=<0,3 mm³/(h*m*daPa^2/3) w przypadku obiektów z wentylacją mechaniczną bądź klimatyzacją,
• 0,5 mm³/(h*m*daPa^2/3) < a L=<1,0 mm³/(h*m*daPa^2/3) w przypadku obiektów tylko z wentylacją grawitacyjną.

Metody oceny szczelności

Ocenę szczelności przeprowadza się na drodze badawczej, w komorze typu Rosenheim firmy Holten, według metodyki badań uzgodnionej w ramach UEAtc:

• Szczelność na przenikanie wody opadowej. Zamocowany w komorze badawczej fragment ściany osłonowej polewany jest wodą w ilości 120 l/m². Ścianę poddaje się ciśnieniu od 0 do 600 Pa, co 100 Pa z tym, że czas trwania poszczególnych ciśnień wynosi po 5 minut, z wyjątkiem ciśnienia 0 Pa, przy którym czas wynosi 15 minut. Podczas badania prowadzi się obserwację ściany, w celu zarejestrowania ciśnienia przy którym następuje przeciek.
• Szczelność na przenikanie powietrza. Fragment ściany osłonowej zamocowuje się w komorze, jak w przypadku badania szczelności na wodę, wytwarza się w komorze ciśnienie wzrastające od 50 Pa do 600 Pa, a następnie malejące do 50 Pa, rejestrując przepływ powietrza przez ścianę.

strona: 1 | 2 | 3 | 4 | 5