W większości domów jednorodzinnych dwupołaciowy dach stromy ma konstrukcję krokwiową lub krokwiowo-jętkową, która – za pośrednictwem murłat – opiera się na niepełnej wysokości ścianach kolankowych (stąd zapewne ich nazwa). Ściany te, będące przedłużeniem ścian parteru, umożliwiają lepsze wykorzystanie poddasza na cele mieszkalne.
Należy jednak pamiętać, że stateczność tego typu więźb zależy w dużej mierze od sztywności i wytrzymałości na zginanie ścian kolankowych. Krokwie bowiem, przez murłatę, do której są zamocowane, przekazują z dachu na ściany domu nie tylko obciążenia pionowe (Rys. 1), ale także siły poziome, nazywane rozporowymi lub po prostu rozporem.
Odrobina mechaniki budowli
Gdy na poddaszu nie ma ścian kolankowych i murłaty są przykręcone bezpośrednio do wieńców stropowych, rozpór ten przenoszony jest przez żelbetową konstrukcję stropu.
Gdy jednak dla zwiększenia przestrzeni użytkowej poddasza, unosi się więźbę dachową i stawia ją na ścianach kolankowych, to muszą one przenieść nie tylko przekazywane przez dach siły pionowe, ale i poziome. Dlatego powinny być one odpowiednio mocne i sztywne, gdyż ich odchylenie od pionu na zewnątrz pociągałoby za sobą rozjechanie się krokwi i deformację połaci dachu.
Jak z tego widać konieczność zadbania o odpowiednią nośność i sztywność ścian kolankowych nie wynika jedynie z troski o to, by – jak każdy inny element domu – nie zostały uszkodzone. Ich wywrócenie oznaczałoby bowiem całkowite zniszczenie dachu, a bardzo często również domu. Szczególnie wtedy, gdyby strop nad parterem nie był w stanie wytrzymać nagłego, dodatkowego obciążenia, wywołanego spadającymi na niego elementami dachu, a zwłaszcza jego ciężkiego pokrycia, wykonanego na przykład z dachówki betonowej.
Ściana kolankowa
Ściana kolankowa jest zwykle wykonana z tych samych materiałów i ma taką samą grubość, jak warstwa nośna w międzykondygnacyjnych ścianach zewnętrznych (Fot. 1). Ponieważ jednak mur nie ma praktycznie żadnej wytrzymałości na zginanie, więc żeby dach jej nie wywrócił, musi być ona wzmocniona żelbetowymi słupkami, których zbrojenie zakotwione jest w wieńcu stropu nad parterem (Rys. 2). Dla poprawnego przeniesienia obciążeń z dachu przez ścianę kolankową, przy górnej powierzchni stropu – w mniej więcej półtorametrowej strefie wzdłuż wieńca – powinno być zbrojenie podporowe, o czym niestety czasem projektanci lub wykonawcy zapominają.
Przekrój, zbrojenie i rozstaw słupków projektuje konstruktor, biorąc pod uwagę wielkość obciążeń przekazywanych z dachu na ścianę kolankową oraz jej wysokość. Generalnie słupki muszą być tym gęściej rozstawione i mocniej zbrojone od strony poddasza (w strefie rozciąganej), im większa jest rozpiętość dachu, mniejsze pochylenie jego połaci, cięższe pokrycie i większa wysokość ściany kolankowej.
Uwaga! Jętki nie mają praktycznie żadnego znaczenia dla wielkości obciążenia ścian kolankowych przez krokwie dachowe.
Na ścianie kolankowej wykonuje się z reguły wieniec dachowy, w którym zakotwione jest zbrojenie żelbetowych słupków. Dzięki niemu powstaje sztywna, żelbetowa rama, w której prostokątne pola wypełnione są murem. W wieńcu dachowym umieszcza się stalowe kotwy do mocowania murłaty, na której opierają się krokwie więźby dachowej.
Zbyt słabe ściany kolankowe
Zdarza się czasem, że wykonana ściana kolankowa jest zbyt słaba, by przenieść obciążenia z dachu, który ma być na niej oparty. Przyczyn takiej sytuacji może być wiele, od błędów projektowych i wykonawczych, po zmianę przez inwestora pokrycia dachu z lżejszego na cięższe dopiero w trakcie budowy.
Jednak najczęstszym powodem tego, że ściany kolankowe są za słabe, jest ich podwyższenie „o jeden lub dwa pustaki”, bez dokonania korekty zaprojektowanego wcześniej zbrojenia słupków lub zwiększenia ich liczby. Jest wtedy wprawdzie pod dachem więcej miejsca do mieszkania, ale stabilność jego więźby jest poważnie zagrożona.
Wzmacnianie ścian kolankowych
Gdy wykonana ściana kolankowa ma za małą nośność, by przenieść obciążenia z projektowanego dachu, na przykład z powodu zbyt rzadko rozstawionych słupków (Fot. 2), należy ją albo wzmocnić, albo… oprzeć na niej lżejszy dach. Choć na pierwszy rzut oka może się to wydać trudne, da się taką ścianę wzmocnić przez wykonanie w niej dodatkowych słupków (Fot. 3).
Po wyznaczeniu przez konstruktora miejsc, w których mają znaleźć się dodatkowe słupki oraz określeniu liczby i średnicy ich prętów zbrojeniowych, należy wykuć na nie fragmenty wieńca dachowego i znajdujących się pod nim murów (Fot. 4). W opisywanym domu w obu ścianach kolankowych zrobiono po cztery miejsca na dodatkowe słupki, rozmieszczone w połowie odległości między tymi, które były wykonane na wcześniejszym etapie budowy (Fot. 5).
Największym problemem podczas wykonywania dodatkowych słupków w ścianie kolankowej jest odpowiednio mocne zakotwienie jej prętów zbrojeniowych w istniejącym wieńcu żelbetowego stropu. Skutecznym sposobem, ale wymagającym dużej precyzji i staranności, jest wykonanie w nim otworów na pręty zbrojeniowe i osadzeniu ich w nim na kotwy chemiczne, wykonane z żywic epoksydowej, poliestrowej lub winyloestrowej.
Zgodnie z projektem każdy z dodatkowych słupków żelbetowych miał być zbrojony od strony poddasza 3 prętami o średnicy 20 mm, a od strony zewnętrznej – 2 prętami o średnicy 12 mm. Średnicę i głębokość wykonanych na nie otworów w wieńcu, określił doradca techniczny z firmy produkującej takie zamocowania. Tutaj miały mieć one średnice odpowiednio 26 mm – od środka i 16 mm – od zewnątrz.
Po wykonaniu otworów w wieńcu stropowym bardzo ważne jest dokładne oczyszczenie ich z luźnych okruchów betonu i cementowego pyłu, gdyż bez tego żywica nie będzie miała odpowiedniej przyczepności do betonu i pręty nie będą właściwie zakotwione. Do tego celu użyto szczotek do mycia butelek o zróżnicowanej długości „włosia” (Fot. 6), a następnie kilkakrotnie przedmuchano otwory sprężonym powietrzem, z podręcznej budowlanej sprężarki (Fot. 7).
Dopiero po dokładnym oczyszczeniu otworów można było przystąpić do osadzania w nich prętów zbrojeniowych za pomocą kotew chemicznych. Tutaj użyto żywicy winyloestrowej, która pakowana jest w podobne kartusze (tuby), jak popularne silikony sanitarne – ją także aplikuje się za pomocą ręcznego pistoletu.
Żywica ta jest dwuskładnikowa – podczas wypychania z kartusza, miesza się ona z utwardzaczem dzięki specjalnej spirali, która znajduje się w rurce. Zanim żywica zostanie wciśnięta do otworu, usuwa się jej początkową porcję, gdyż oba składniki mogą nie zostać jeszcze dokładnie wymieszane. Żywicę wciska się w otwór (Fot. 8) – rozpoczynając od jego dna – za pomocą rurki przyciętej na długość równą głębokości otworu. Żywica powinna wypełnić go mniej więcej w dwóch trzecich.
Gdy żywica jest już w otworze, wkłada się do niego pręt, lekko nim obracając do czasu, gdy dotknie jego dna. Wcześniej w miarę szybko przenosi się rurkę z żywicą do drugiego otworu, pamiętając, że twardnieje ona bardzo szybko. W taki sposób za pomocą żywicy kolejno osadzane są w wieńcu stropowym wszystkie pręty dodatkowego słupka (Fot. 9). Przed jego zabetonowaniem trzeba jeszcze wszystkie pręty zbrojeniowe połączyć ze sobą strzemionami.
Żywica bardzo szybko twardnieje, a jej nadmiar wyciśnięty z otworów (Fot. 10) świadczy, że jej ilość została właściwie dobrana, przy czym wycieków żywicy nie należy usuwać, gdyż ma ona większą wytrzymałość niż beton.
Dodatkowe słupki ściany kolankowej betonuje się w wykonanych na przykład z płyt wiórowych deskowaniach, umieszczonych z obu stron ściany i skręconych ze sobą za pomocą nagwintowanych prętów z nakrętkami (Fot. 11).
Na wzmocnionej w ten sposób ścianie kolankowej można teraz bez obawy oprzeć konstrukcję dachu – nawet takiego, który będzie kryty ciężką, betonową dachówką (Fot. 12).
Uwaga! Zamiast wykonywać dodatkowe słupki na całą grubość ściany, można zrobić je tylko na pół grubości, dając w nich zbrojenie jedynie od strony wnętrza domu. Będzie ono odpowiadało za przeniesienie naprężeń rozciągających, które zostaną wywołane w ścianie przez rozpór dachu. Natomiast z naprężeniami ściskającymi, które powstaną wtedy po zewnętrznej stronie ściany kolankowej, doskonale poradzą sobie beton wieńca dachowego oraz wypełniający jej pola mur z pustaków, bloczków lub bloków (Rys. 3).
