Nośność oraz ugięcia płyt warstwowych zależą między innymi od sposobu podparcia. Oznacza to, że inaczej zachowuje się płyta przy obciążeniu działającym do podpory (wówczas płyta oparta jest liniowo na całej szerokości) a inaczej płyta, na którą działa obciążenie odrywające od podpory (płyta wówczas oparta jest punktowo na łącznikach). Zmiana właściwości płyty zależy od sposobu zamocowania oraz liczby zastosowanych łączników.
W normie wyrobu PN-EN 14509: 2007 nie zostały określone zależności pozwalające na obliczenie ugięć czy momentów zginających płyty warstwowej podpartej punktowo. Biorąc pod uwagę, że w praktyce stosowanych jest wiele sposobów (rodzajów łączników) mocowania elementów warstwowych, zachodzi konieczność określenia zasad pozwalających na projektowanie lub weryfikację doboru liczby łączników. Dlatego konieczne jest określenie wpływu sposobu zamocowania płyty warstwowej, będącej pod działaniem obciążenia równomiernie rozłożonego, na wartość ugięć oraz nośność płyty.
Mając powyższe na uwadze, prowadzone są prace badawcze i analityczne, których wynikiem w pierwszym etapie ma być ustalenie współczynników korekcyjnych, pozwalających oszacować ugięcie płyty zamocowuj dwoma lub trzema łącznikami, pod działaniem ssania wiatru. W drugim etapie opracowana zostanie metoda analityczna, uściślająca zależności empiryczne.
Zakończone zostały badania płyt z rdzeniem z twardej pianki poliuretanowej. Obecnie prowadzone są prace badawcze dotyczące płyt warstwowych z rdzeniem z wełny mineralnej. Badania płyt pod obciążeniem doraźnym równomiernie rozłożonym prowadzone są na elementach w skali naturalnej, w układach jedno- i dwuprzęsłowych.
Płyty badane są dla dwóch przypadków działania obciążenia: w kierunku do podpory – obciążenie dociskające i w kierunku od podpory – obciążenie odrywające. W drugim przypadku płyty mocowane są do podpór łącznikami przelotowymi (dwa oraz trzy łączniki przelotowe na szerokości płyty). Na fotografi 1 przedstawiono przykład badania płyty podpartej punktowo, tj. zamocowanej do podpór 3 łącznikami na szerokości. Na zdjęciu widać ugięcia płyty w kierunku poprzecznym.
Wyniki prowadzonych badań płyt z rdzeniem z wełny mineralnej pozwalają na analizę wpływu podparcia punktowego na nośność płyt. Należy rozróżnić dwa przypadki utraty nośności przez płytę. Pierwszy z nich, to przypadek gdy następuje zniszczenie (złamanie) płyty, drugi to przypadek gdy następuje przeciągnięcie łba łącznika przez okładzinę zewnętrzną. Wówczas zniszczeniu ulega mocowanie, co z kolei powoduje złamanie płyty – fot. 2.
Badania prowadzone są do uzyskania zniszczenia płyty. Jako siła niszcząca przyjmowana jest wartość obciążenia, przy którym następuje jako pierwsze zniszczenie mocowania bądź złamanie płyty (ścięcie rdzenia). Rozpatrując wyniki badań można stwierdzić, że w większości przypadków, zwłaszcza w płytach dwuprzęsłowych, najpierw następuje zniszczenie mocowania. Wówczas widoczny jest bardzo znaczący spadek nośności w porównaniu z płytą podpartą liniowo na podporze. W przypadku płyt zamocowanych dwoma lub trzema łącznikami, obciążenie niszczące jest mniejsze nawet o 60%.
W przypadkach gdy zniszczenie następuje na skutek złamania płyty, spadek nośności również jest znaczący. Płyty mocowane trzema łącznikami ulegają zniszczeniu przy obciążeniu 20 do 30% mniejszym niż płyty podparte liniowo. Nośność płyt zamocowanych dwoma łącznikami jest mniejsza o ok. 50%.
Podsumowując wyniki badań nośności płyt podpartych punktowo, należy podkreślić, że niezwykle istotne jest uwzględnianie nośności mocowania tak, aby nie było przekroczone dopuszczalne obciążenie na łącznik. Do czasu opracowania metody analitycznej, wartość tego obciążenia powinna być ustalana na podstawie badań.
Wyniki prowadzonych badań wskazują, że podparcie punktowe płyty powoduje wzrost ugięć w stosunku do przypadku, gdy płyta podparta jest liniowo na całej szerokości. Na przykładowym wykresie 1 przedstawiono krzywe dla przypadków: płyta z rdzeniem z wełny mineralnej, obciążona równomiernie oparta jest liniowo na podporze oraz płyta podparta jest punktowo na 2 łącznikach.
Na podstawie szeregu wyników przeprowadzonych badań wytypowano osiem typów (wariantów) płyt, dla których powinny zostać wyznaczone współczynniki korekcyjne tj.:
- płyty jednoprzęsłowe grubości rdzenia do 80 mm, mocowane 2 łącznikami,
- płyty jednoprzęsłowe grubości rdzenia powyżej 80 mm, mocowane 2 łącznikami
- płyty jednoprzęsłowe grubości rdzenia do 80 mm, mocowane 3 łącznikami,
- płyty jednoprzęsłowe grubości rdzenia powyżej 80 mm, mocowane 3 łącznikami,
- płyty dwuprzęsłowe grubości rdzenia do 80 mm, mocowane 2 łącznikami,
- płyty dwuprzęsłowe grubości rdzenia powyżej 80 mm, mocowane 2 łącznikami,
- płyty dwuprzęsłowe grubości rdzenia do 80 mm, mocowane 3 łącznikami,
- płyty dwuprzęsłowe grubości rdzenia powyżej 80 mm, mocowane 3 łącznikami.
Biorąc pod uwage liczność próby, wartości współczynników korekcyjnych ustalono dla płyt jednoprzęsłowych. Wartości tych współczynników, w zależności od obciążenia, zamieszczono w tablicy 1.
Tab. 1. Współczynniki korekcyjne dla obliczeń ugięć płyt warstwowych z rdzeniem z wełny mineralnej
| Liczba przęseł |
Grubość rdzenia, mm | Liczba łączników | Współczynnik zwiększający ugięcie w zależności od wartości obciążenia, daN/m2 | |||
| 50 | 100 | 150 | 200 | |||
| płyta jednoprzęsłowa |
≤ 80 | 2 | 1,206 | 1,363 | 1,464 | 1,540 |
| 3 | 1,092 | 1,178 | 1,231 | 1,270 | ||
| > 80 | 2 | 1,289 | 1,606 | 1,826 | 2,000 | |
| 3 | 1,015 | 1,140 | 1,221 | 1,281 | ||
W celu weryfikacji ustalonych współczynników korekcyjnych przeprowadzono obliczenia kilku płyt a wyniki obliczeń porównano z ugięciami badawczymi. Wynik obliczeń przedstawiono w formie przykładowych wykresów 2 i 3.
Na podstawie wykresów 2 i 3 można stwierdzić, że wartości ugięć uzyskane na drodze obliczeniowej są bardzo zbieżne z wartościami ugięć badawczych oraz, że ugięcia obliczone są większe bądź praktycznie równe ugięciom badawczym, co daje zapas bezpieczeństwa. Można uznać, że wynik badania potwierdza przyjęte wartości współczynników korekcyjnych. Należy jednak podkreślić, że są to wartości szacunkowe. Nie mniej jednak, wyniki prowadzonych prac pozwalają na stwierdzenie, że przy projektowaniu ścian z płyt warstwowych z rdzeniem z wełny mineralnej, należy uwzględnić nośność zamocowania płyty, co może stanowić kryterium decydujące przy określeniu maksymalnego dopuszczalnego obciążenia oraz uwzględniać wpływ podparcia punktowego na ugięcia, przez zastosowanie współczynników korekcyjnych, których orientacyjne wartości podanych w tablicy 1.
mgr inż. Krzysztof Kuczyński
Wykorzystane materiały:
- Prace badawcze Zakładu Badań Lekkich Przegród i Przeszkleń ITB
- Prace statutowe ITB
- Wytyczne montażu płyt warstwowych
WARSTWY – DACHY i ŚCIANY 1/2008
