Lekkie ściany osłonowe metalowo-szklane
o konstrukcji słupowo-ryglowej

Nowoczesne lekkie ściany osłonowe, jakie pojawiły się w latach 90-tych XX wieku w Polsce, to przede wszystkim rozwiązania oparte na konstrukcjach lekkich ścian osłonowych z kształtowników aluminiowych (z przekładkami termicznymi), rzadziej z kształtowników stalowych dzielonych przekładkami termicznymi.

W rozwiązaniach tych podstawowymi materiałami, oprócz kształtowników metalowych, są przede wszystkim: szkło, okładzinowe płyty ceramiczne i kamienne, kasety aluminiowe bądź stalowe.
Podstawowym obszarem zastosowań lekkich ścian osłonowych szklano-metalowych są budynki użyteczności publicznej, takie jak: obiekty administracyjne, hotele, banki, hale wystawowe, obiekty handlowe i sportowe. Nierzadkie są również przypadki zastosowań w budynkach istniejących, poddawanych renowacji, np. przy wykorzystaniu specjalnych rozwiązań
w postaci ścian osłonowych tzw. "ciepło-zimnych" (w pasach okiennych kształtowniki metalowe z przekładkami termicznymi, w pasach podokiennych kształtowniki bez przekładek termicznych).

Ze względu na swoje zalety techniczno - użytkowe, a także możliwość dowolnego kształtowania elewacji dostosowanej do bryły budynku oraz zapewnienia różnorodnej kolorystyki, lekkie ściany osłonowe metalowo-szklane cieszą się zainteresowaniem architektów i stały się obecnie synonimem nowoczesności w budownictwie.
Asortyment lekkich ścian osłonowych jest bardzo różnorodny pod względem rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych, technologii produkcji oraz sposobu montażu. Podziału jego można zatem dokonywać w aspekcie wielu zagadnień.
Pod względem wykonania i montażu lekkie ściany osłonowe można podzielić na trzy zasadnicze grupy:
wykonywane bezpośrednio na budowie z materiałów składających się na konstrukcję ściany i jej wypełnienie,
z elementów prefabrykowanych wykonywanych fabrycznie, o mieszanym sposobie wykonania, uwzględniającym częściową prefabrykację.

Zapotrzebowanie na te rozwiązania stymuluje ich rozwój pod względem ilościowym, jak i różnorodności rozwiązań. Przede wszystkim mamy do czynienia z dużą ilością typów i odmian ścian osłonowych, stosowanych w obiektach użyteczności publicznej. Wynika to z potrzeby zaspokojenia indywidualnych wymagań inwestorów oraz konkurencji między producentami systemów. Wybór rozwiązania zależy w dużym stopniu od rodzaju budynku, poziomu "reprezentacyjności", a także środków finansowych, jakimi dysponują inwestorzy.

Oprócz powszechnie znanych i stosowanych lekkich ścian metalowo-szklanych o konstrukcji słupowo-ryglowej w ostatnim dziesięcioleciu coraz częściej stosowane są następujące odmiany ścian, tj.:

• Ściany z oszkleniem ze spoiwem konstrukcyjnym, tzw. ściany strukturalne, składające się z typowej konstrukcji słupowo-ryglowej, do której zamocowane są ramy metalowe z oszkleniem z szyb zespolonych lub tafli szkła pojedynczego, połączone spoiwem konstrukcyjnym;

• Ściany osłonowe z punktowym mocowaniem oszklenia (szyb zespolonych, tafli szkła laminowanego) za pośrednictwem łączników ze stali nierdzewnej, łączących oszklenie z konstrukcją nośną ściany;
• Ściany elementowe, składające się z wielkowymiarowych elementów wykonywanych całkowicie fabrycznie, których montaż na placu budowyograniczony jest do ich zawieszenia i zamocowania do konstrukcji wsporczej; Ściany te stosowane są najczęściej przy wznoszeniu budynków wysokościowych.
• Ściany dwupowłokowe, składające się praktycznie z dwóch lekkich ścian osłonowych, najczęściej o konstrukcji słupowo-ryglowej (bywają rozwiązania z zewnętrzną powłoką z oszkleniem mocowanym punktowo), oddalonych od siebie od kilkunastu do kilkudziesięciu centymetrów; Ściany te pozwalają na osiąganie lepszych właściwości termicznych i akustycznych, a tym samym lepszych właściwości użytkowych;
• Ściany osłonowe tzw. "ciepło-zimne" (inaczej: ściany zewnętrzne na bazie okien z profili z przekładkami termicznymi, gdzie w polach między- i podokiennych montowane są profile bez przekładek termicznych), stosowane w przypadku modernizacji i renowacji elewacji istniejących,a także w budynkach nowowznoszonych.

Przedstawione wyżej lekkie ściany osłonowe metalowo-szklane są konstrukcjami złożonymi z dobranych w sposób racjonalny i odpowiednio połączonych ze sobą materiałów konstrukcyjnych i izolacyjnych; ich masa zawiera się na ogół w przedziale od 10 do 100 kg/m2 i w zasadzie, poza ciężarem własnym,  nie przewiduje się przenoszenia przez lekkie ściany osłonowe obciążeń działających w ich płaszczyźnie.

Przy projektowaniu i stosowaniu lekkich ścian osłonowych pojawiają się zagadnienia, które pomija się w budownictwie tradycyjnym. Wynika to z ich charakterystyki technicznej i użytkowej. Do specyficznych właściwości lekkich ścian osłonowych zalicza się:

• wysoką nośność i jednocześnie dużą odkształcalność,
• wysoką izolacyjność termiczną, przy jednocześnie małej stabilności cieplnej,
• konieczność eliminacji wpływu mostków termicznych i akustycznych,
• niewielką stosunkowo odporność na obciążenia udarowe.

Na wartość użytkową lekkich ścian osłonowych składa się dokładność wykonania konstrukcji słupowo-ryglowej, wypełnienia materiałami i elementami przewidzianymi w dokumentacji technicznej, zastosowania odpowiednich materiałów uszczelniających (uszczelki, kity, silikony), metalowych elementów złącznych, zgodnie z dokumentacją systemu. Ponadto, istotnym zagadnieniem jest przestrzeganie odpowiednich reżimów stosowania materiałów uszczelniających podczas montażu ściany, a także przestrzeganie w okresie eksploatacji wymogów konserwacji, mycia i czyszczenia ścian osłonowych.

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

Właściwości ścian osłonowych powinny spełniać wymagania techniczno-użytkowe w zakresie:

• nośności i sztywności,
• szczelność (powietrze, woda),
• ochrony pożarowej,
• izolacyjności cieplnej,
• izolacyjności akustycznej,ochrony przed korozją,
• higieny i zdrowotności,
• trwałości eksploatacyjnej,
• estetyki.

Między powyższymi wymaganiami istnieją zależności mające wpływ na poszczególne właściwości ścian. Przykładowo, nadmierne ugięcia elementów konstrukcji słupowo-ryglowej ścian mogą powodować:

• niszczenie materiałów uszczelniających styki i połączenia,
• niszczenie materiałów izolacyjnych,
• pękanie szyb w oknach i w elementach okładzinowych,
• wyczuwalność ugięć przy opieraniu się o ścianę.

Wymienione wyżej przypadki mogą mieć również wpływ na obniżenie właściwości przegród w zakresie wymagań dotyczących:

• izolacyjności termicznej (zmniejszenie szczelności, zawilgocenie połączeń i izolacji termicznej, zwiększenie wpływu mostków termicznych),
• izolacyjności akustycznej (możliwość nadmiernego przenoszenia się dźwięków wzdłuż przegród, obniżenie izolacyjności akustycznej przegród  jako całości),
• szczelności ściany na przenikanie powietrza i wody
• zdrowotności i higieny (gorsze samopoczucie użytkowników) oraz estetyki.

Przytoczone przykłady wykazują konieczność kompleksowego uwzględ-niania wymienionych wymagań i także pewną gradację ich ważności. Za podstawowe należy uznać wymagania bezpieczeństwa oraz wymagania
z zakresu fizyki cieplnej (izolacyjność cieplna, szczelność). Nie oznacza to jednak możliwości lekceważenia pozostałych wymagań, które mają znaczny wpływ na samopoczucie użytkowników obiektów z lekkimi ścianami osłonowymi.

Właściwości techniczno - użytkowe ścian osłonowych, zakres i kolejność badań, normy towarzyszące dotyczące badań i obliczeń określa zharmonizowana norma europejska PN-EN 13830:2006 - Ściany osłonowe. Norma wyrobu, opracowana na podstawie mandatu udzielonego CEN przez Komisję Europejską. Norma ta ma zastosowanie do ścian osłonowych pionowych oraz ścian odchylonych od pionu do 150, zamontowanych na budynku i całkowicie wykończonych.
Norma powyższa nie obejmuje ścian z oszkleniem ze spoiwem konstrukcyjnym tzw. ścian strukturalnych, oznaczanych w literaturze fachowej symbolami SSGS (Struktural Sealant Glazing Systems) lub VEC (Vitragés Extérieurs Collés). Dla tego rodzaju ścian wydawane są Europejskie Aprobaty Techniczne (ETA) na podstawie Wytycznych do Europejskich Aprobat Technicznych - Systemy oszklenia ze spoiwem konstrukcyjnym - ETAG nr 002, ustanowione przez Europejską Organizację ds. Aprobat Technicznych (EOTA).

W celu wykazania zgodności ścian osłonowych z wymaganiami podstawowymi wyrobu, jakim jest ściana dopiero po jej zamontowaniu, zgodnie z wyżej wymienioną normą lub z europejską aprobatą techniczną, konieczne jest przeprowadzenie wstępnego badania typu oraz badania i/lub obliczenia w ramach zakładowej kontroli produkcji. Badania te stano-wią podstawę do oznakowania wyrobu znakiem CE, wg procedury określonej w normie i jednocześnie do jego dopuszczenia do obrotu i stosowania zgodnie z art.10 znowelizowanej ustawy Prawo budowlane, która weszła w życie 24.12.1997 r.

Krzysztof Mateja

 

*   mgr inż. Krzysztof Mateja pracuje w Zakładzie Badań Lekkich Przegród i Przeszkleń ITB