Ko dar nežinojote apie daugiasluoksnes konstrukcines plokštes. I dalis

Daugiasluoksnės konstrukcinės plokštės (angl. sandwich panels) gaminamos pagal pažangias statybines technologijas (angl. Advanced Structural Technology, AST). Šiame straipsnyje plačiau aptarsime tokias plokštes bei jų parinkimo projektams kriterijus, reglamentuotus normatyviniuose dokumentuose.

Bendrieji reikalavimai

Atsižvelgiant į taikymo sritis, daugiasluoksniams konstrukciniams elementams gali būti nustatomi ir specifiniai reikalavimai, pavyzdžiui, oro uostuose ypač svarbu, kad plokščių konstrukcijos būtų saugios ir slopintų garsą, o industrinėse statybose renkantis plokštes bei konstrukcijų tipus siekiama sumažinti ir optimizuoti sąnaudas. Nepaisant vyraujančių mažos kainos tendencijų, kurios įsigalėjo dėl gana nemažos tokių konstrukcijų įvairovės, svarbūs išlieka ir skaičiavimuose deklaruojami parametrai bei tokie reikalavimai kaip būtinybė užtikrinti saugumo funkciją, eksploatacines ypatybes ir ekonomiškumą, ilgaamžiškumą ir estetinę raišką.

Saugumo veiksniai

• Formos, išvaizdos ir fizinių ypatybių išlaikymas gaminant, transportuojant, montuojant ir eksploatuojant.
• Stiprio užtikrinimas, esant įvairiai temperatūrai, pasipriešinimas dėl saulės radiacijos atsirandančioms deformacijoms.
• Atsparumo ugniai ypatybių užtikrinimas.

Eksploatacijos veiksniai

• Ypatybės, užtikrinančios apsaugą nuo vandens, laidumo orui ir galimų šilumos nuostolių. Besikaupiančios dulkės sandūrose ir siūlėse didina korozijos tikimybę.
• Geros ir laikui bėgant nekintančios izoliuojamosios gaminių ypatybės, statinių konstrukcinių ir technologinių procesų sauga.
• Geros garso ir šilumos izoliacijos ypatybės, užtikrinančios komfortą.
• Garso izoliacijos ypatybės ir dar vienas ne mažiau svarbus veiksnys – pasipriešinimas vandens garų kondensacijai, galinčiai sukelti neigiamus padarinius.

Ilgaamžiškumo veiksniai

• Pirmiausia – atsparumas atmosferos poveikiui, bėgant laikui.
• Atsparumas koroziją sukeliantiems veiksniams ir agresyviai aplinkai.
• Šerdies ir dengiamųjų plieno lakštų sukibimo ypatybių išlaikymas ir atsparumas sluoksniavimuisi.
• Spalvos stabilumas.

Estetiniai veiksniai

• Geometrinių parametrų stabilumas, nuokrypų minimalizacija.
• Spalvų gama ir paviršiaus profiliavimas.

Nepaisant minėtųjų veiksnių, daugiasluoksnėms plokštėms gali būti keliami ir kiti reikalavimai, pavyzdžiui, montavimo įrangos pateikimas, gaminių įvairovės standartizavimas, montavimo darbų paprastumas ir apdailos detalių bei gaminių komplektavimas. Aišku, įvairioms skirtingų interesų turinčioms grupėms rūpės vis kiti su konstrukcijomis susiję duomenys, bet nuo nurodytųjų esminių reikalavimų nukrypti neleistina.

Analizuojant įvairių gamintojų teikiamus gaminius, tenka lyginti tas pačias ypatybes. Dažniausiai skiriasi kelių pagrindinių dalykų dydžių reikšmės:

• technologinių gamybos procesų įvairovės;
• gamintojų naudojamų ir įvairių gamintojų tiekiamų skirtingų žaliavų;
• kokybės reikalavimų laikymosi gaminant;
• gamybos patirties įvairovės;
• pritaikymo ir montavimo metodų bei variantų įvairovės.

Taigi galime daryti išvadą, kad naudojant daugiasluoksnes plokštes svarbiausia įsitikinti nurodytų techninių parametrų teisingumu ir tų gaminių pritaikymo galimybėmis arba susidurti su neišvengiamais atitinkamais struktūriniais pakeitimais.

Grįžkime prie saugumo veiksnių, minėtų straipsnio pradžioje.

Forma. Kadangi daugiausia kalbėsime apie daugiasluoksnes plokštes, gaminamas su mineralinės vatos šerdimi, pateikiami dydžiai ir skaičiai taikomi būtent tokio tipo gaminiams. Kokia bus gaminių forma, paprastai nusprendžiama technologinio gamybos proceso metu, ir dažniausiai gaminamos įvairaus storio plokštės, ypač nuo 50 iki 300 mm ir nuo 600 iki 1 200 mm pločio. Pirmuosius matmenis lemia reikalingos šiluminės varžos ir stiprio reikalavimai, o dėl antrųjų dažniausiai susitariama, jie susiję su statybos tradicijomis ir gamintojo išskirtinumu. Optimali – 1 200 mm storio plokštė, kuri ekonomiškesnė net už 1 000 mm pločio gaminius ir transportavimo (į autofurgoną telpa 20 proc. daugiau), ir montavimo (įrengiama 20 proc. sparčiau), ir eksploatacijos (20 proc. mažiau sandūrų ir šilumos nuostolių) požiūriu.

Kitos gaminių formos – kampai, gaubtos dalys, segmentai – tai daugiau iš bazinių gaminių paruošti produktai, kuriuos pasitelkus padaugėja architektūrinių ir techninių galimybių.  

Kadangi dažniausiai dengiamųjų lakštų storis būna nuo 0,5 iki 0,7 mm, kitas išskirtinis požymis – lakštų profiliavimas. Išilginio profiliavimo tikslai du: pirma, suteikti architektūrinę formą, antra, padidinti atsparumą lakšto klupimui, šiuo atveju profilio gylis būna nuo 1 iki 4 mm. Gilesnio profiliavimo (bangavimo) stengiamasi vengti, nes jis blogina sukibimo su šerdimi ypatybes. Dėl ypač didelių gamybos išlaidų, skiriamų mineralinės vatos lamelėms ruošti, neprofiliuoto (lygaus) paviršiaus plokštes drįsta siūlyti ne kiekvienas gamintojas. Išilginis profiliavimas derinamas ir su sandūros siūle, kurios paskirtis – užtikrinti, kad konstrukcija bus nelaidi orui, vandens garams, kritulių vandeniui ir kad nesusidarys šalčio tilteliai, kas visiškai nepageidautina pasirinkus modernias konstrukcijas. Su sandūros siūle bene daugiausia eksperimentuojama, norint pasiūlyti kuo universalesnį gaminį, bet neprarasti siūlių sandarumo.

Daugiasluoksnių plokščių gamyba susideda iš trijų dalių (dengiamųjų lakštų gamyba, šerdies formavimas ir pačių plokščių gamyba), todėl paruošti labai sudėtingas siūles gana sunku. Pirmoje nuotraukoje pateikiamas sandūros pavyzdys.

Pagal būsimąjį naują standartą reikalaujama, kad siūlės išlaikytų ne mažesnį kaip 600 Pa vandens spaudimą ir 1 200 Pa lietaus bei vėjo spaudimą.

Sandarumas, kaip saugumo veiksnys, turi būti užtikrintas ruošiant plokščių sandūras, sandūras tarp langų, durų bei plokščių ir fiksuojamąsias bei tvirtinamąsias varžtų sistemas. Plokščių sandūrai įtakos turi gamybiniai nukrypimai ir, žinoma, montavimo darbų kokybė, o visa kita tenka priskirti konstruktorių atsakomybei. Mazgų įrengimas turi atitikti gamintojo rekomendacijas ir mažinti šiluminius nuostolius.

Antroje nuotraukoje – rekomenduojama lango įrengimo detalė be šalčio tiltelių.

Panaudojus ištisinius U formos profilius durims ar langams montuoti, konstrukcijos viduje neišvengiamai kaupsis drėgmė, kuri, veikiama aukštos temperatūros dėl saulės radiacijos, ardys plokštes. Išsisluoksniavimo grėsmė priartina konstrukcijos suirimą. Tokiose vietose, kur kondensuojasi drėgmė, neišvengiamai kaupiamos dulkės, didinančios korozijos grėsmę, sumažėja pastatų estetinė vertė. Sandarumo reikalavimai yra tokie patys, kaip ir taikomi siūlėms.

Tvirtinimo mazgai ir detalės yra veikiami fizinių apkrovų bei agresyvių aplinkos sąlygų. Tik tinkamas parinkimas ir reguliari kontrolė padeda išvengi galimų avarijų. Daugiausia avarijų įvyksta dėl nesertifikuotų varžtų, kurie yra trapūs, neišbandyti su dinaminėmis apkrovomis. Trečioje nuotraukoje – nutrūkę varžtai.

Plokštėms tvirtinti rekomenduojama naudoti ne mažiau kaip 2 varžtus vienai plokštės pusei, derinant atraminės tarpinės diametrą, varžto diametrą ir veikiančią vėjo apkrovą.

Tvirtinimo elementai ir jų kiekis parenkami pagal skaičiavimus, kurie įvertina daugkartines vėjo ir temperatūros poveikio apkrovas. Tokius skaičiavimus atlieka gamintojas, prieš pateikdamas daugiasluoksnių plokščių charakteristikas. Tipiniuose mazguose varžtų skaičius būna tik rekomendacinio ir vaizdinio pobūdžio. Dažniausiai daroma klaida – įsitikinimas, kad varžtai išlaiko ir neigiamas apkrovas, neįvertinant atraminių plotų, pačių plieno lakšto storių ir lamelių atsparumo vietiniam gniuždymui. Kai plokštės tvirtinamos su papildomais atraminiais profiliais, skaičiuojama ir jų laikomoji galia. Rekomenduojama kiekvienu atveju atsižvelgti į gamintojų rekomendacijas bei sprendimus.

Kaip fiziniai parametrai gali atsiliepti saugumui? Pirmiausia atsižvelgiama į plokščių stiprį ir sąlygas, užtikrinančias saugų transportavimą bei montavimą. Jei gamybos technologinės linijos (ypač nepertraukiamo linijinio formavimo, tokios kaip „Duemas“) ir gali suformuoti pageidaujamo ilgio plokštę, tai neužtikrina, kad ji bus patogi transportuoti: kad nesuluš bekeliama, neviršys klupimui ar sukibimui nustatytų ribinių parametrų. Pavyzdžiui: galima pagaminti 50 mm storio ir 12 m ilgio plokštę, bet tokia plokštė paprasčiausiai suluš nuo savo svorio keliama krautuvu. Esant standartinei vėjo apkrovai (0,3 kN/m²), vienaangėse konstrukcijose galima perdengti tik 5 m ir tik tokiu atveju, kai nurodyta atsparumo klupimui reikšmė ne mažesnė nei 120 MN/m², o skersinei jėgai – ne mažesnė nei 50 MN/m². Pateikiamas vienaangių konstrukcijų atveju taikomas grafikas pagal „AST Paroc“ žinyną.

Techninius duomenis ir jų svarbą nagrinėsime kituose straipsniuose, dabar tik pastebėsime, kad plokščių ilgius, nelygu gamintojas, riboja ir naudojamos žaliavos, ir technologiniai ypatumai. Deformacijas, atsirandančias veikiant saulės radiacijai, ir jų įtaką taip pat aptarsime kituose straipsniuose, taip pat vėliau pateiksime ir rekomendacijas, kaip sumažinti temperatūros apkrovos poveikį plokštėms ir konstrukcijoms.

Vytautas Narutavičius,
„Paroc Panel System Oy Ab“ Rytų Europos regiono direktorius