Zakład prefabrykacji
ZAKŁAD PREFABRYKACJI KONSTRUKCJI Z PŁYTKAMI KOLCZASTYMI
Konstrukcje z płytkami kolczastymi w odróżnieniu od tradycyjnych metod ciesielskich wykonuje się pod dachem w wyspecjalizowanych zakładach przemysłowych. Na placu budowy jedynie składa się całość z rzywiezionych elementów.
ZAKŁADY PREFABRYKUJĄCE KONSTRUKCJE WIĄZAROWE SKŁADAJĄ SIĘ Z NASTĘPUJĄCYCH DZIAŁÓW:
1. Dział konstrukcyjny
Od czasu wstąpienia Polski do EWG szybko rośnie liczba polskich inżynierów budowlanych pracujących za granicą. Wielu z nich zapoznaje się tam z technologią prefabrykacji, co dodatkowo przyspiesza proces rozwoju technologii w kraju. Aktualnie w Polsce kilkaset biur projektowych posiada specjalistyczne oprogramowanie do projektowania konstrukcji z użyciem płytek kolczastych.
Technologia płytek kolczastych nie mogłaby się rozwinąć bez postępu, jaki się dokonał w technice komputerowej. To dzięki niej powstały specjalistyczne programy konstrukcyjne pozwalające szybko i precyzyjnie projektować konstrukcje łączone płytkami. To oprogramowanie tworzą głównie producenci płytek (mają oni swoje centra programistyczne).
Jednym z wiodących dostawców oprogramowania jest firma FINE która na zlecenie firmy BOVA-NAIL opracowała doskonały program TRUSS 4 i w wersji wielojęzycznej dostarcza go swoim odbiorcom w środkowej Europie a także dla producentów wiązarów w Anglii, Francji, aż do RPA. Program na podstawie danych wejściowych dostarczanych przez projektantów całego obiektu umożliwia wykonanie dokumentacji prefabrykowanej konstrukcji drewnianej, w tym m. in.:
- dobór kształtu wiązarów oraz przekrojów tarcicy,
- użycie właściwych płytek w węzłach (rodzaj, wielkość, położenie),
- zapotrzebowanie materiałowe,
- pełną wycenę produktu,
- dokumentację produkcyjną na stanowisko piły i prasy.
2. Oprogramowanie
Niezbędnym narzędziem pozwalającym na profesjonalne, łatwe i przede wszystkim sprawne wytwarzanie prefabrykowanych konstrukcji dachowych z drewna litego łączonego płytkami kolczastymi jest specjalistyczne oprogramowanie konstrukcyjne. Firma FINE dostarcza do zakładów prefabrykacji program TRUSS 4 jako narzędzie sterujące całym procesem produkcji zakładu prefabrykacji więźby dachowej.
Jest to bardzo zaawansowany program obliczeniowy który pozwala na:
- Wygenerowanie kształtu i rozwiązań konstrukcyjnych dachu.
- Zaprojektowanie i dokonanie analizy wytrzymałościowej odpowiednich elementów konstrukcyjnych (wiązarów, belek).
- Stworzenie dokumentacji techniczno – obliczeniowej.
- Stworzenie bardzo dokładnej dokumentacji warsztatowej.
- Całkowitą i dokładną wycenę kosztów wytworzenia konstrukcji.
Oprogramowanie TRUSS 4 jest stworzone tak by sprostać wymaganiom producenta więźby by mógł on profesjonalnie i szybko wykonać prefabrykację więźby, dostarczyć i zamontować konstrukcji dachu.
Program na podstawie rysunków architektonicznych pozwala wprowadzić dowolną geometrię ścian oraz dachu. Na podstawie wprowadzonej geometrii tworzony jest dokładny zwymiarowany rzut budynku wraz z połaciami dachowymi.
Następnym krokiem w projektowaniu dachu jest dobranie odpowiednich rozwiązań konstrukcyjnych i układów wiązarów dachowych. Wysoki stopień automatyzacji procesu tworzenia konstrukcji wiązarowych pozwala na szybkie i dokładne zaprojektowanie poszczególnych fragmentów dachu takich jak np. naroża dachu kopertowego, naroże dachu typu „L” itp. Istnieje oczywiście możliwość ręcznego doboru geometrii wiązarów oraz wypełnienia nimi przestrzeni pod powierzchnią przekrycia. Po wypełnieniu konstrukcji odpowiednimi elementami, program segreguje poszczególne elementy tworząc listę z podziałem na spełniane funkcje (wiązary główne, koszowe, narożne, kulawki i belki itp.)
Po tak zdefiniowanym zadaniu użytkownik może przystąpić do analizy poszczególnych wiązarów. Dysponując biblioteką wiązarów systemowych, czyli wejściowych projektant dobiera odpowiednie modyfikując w razie potrzeby ich kształt. Ponadto projektant dysponuje belkami z drewna litego, klejonego, słupami i wieloma innymi elementami potrzebnymi do konstruowania poprawnej struktury dachu.
Obciążenia dachu zadane w początkowej fazie projektowania są zbierane z odpowiednich pasm na poszczególne wiązary dachowe i stanowią podstawę do dalszych obliczeń wytrzymałościowych tarcicy oraz wszelkiego rodzaju połączeń. Utworzona zostaje kombinatoryka obciążeń z ciężarem konstrukcji, śniegiem, wiatrem, obciążeniami użytkowymi, tak aby do dalszych obliczeń wytrzymałości tarcicy i płytek kolczastych uzyskać wariant najbardziej niekorzystny dla elementów konstrukcji czyli najbezpieczniejszy. Oczywiście projektant może obciążyć konstrukcję w dowolny sposób zgodny z faktycznym stanem pracy konstrukcji dodając np. obciążenie punktowe czy obciążenie od zbiornika z wodą umieszczonego na jętce wiązara mieszkalnego (attykowego).
Tak zdefiniowany wiązar należy poddać obliczeniom wytrzymałościowym wg zadanych obciążeń. Oparty na metodzie elementów skończonych moduł obliczeniowy oprogramowania TRUSS 4 przelicza tarcicę zgodnie z regułami sztuki budowlanej (używając przekroje, które sam użytkownik definiuje w odpowiedniej bibliotece). Po analizie wytrzymałościowej tarcicy program optymalizuje konstrukcję przyjmując mniejsze przekroje dla mniej wytężonych przekrojów, czyli zmniejsza np. wysokość przekroju pasa górnego z 220 na 195mm, jeśli ta pierwsza jest zbyt duża w porównaniu z siłami, jakie pas górny musi przenieść. Jednocześnie dostępne są wszelkie wykresy sił wewnętrznych powstałe w prętach wiązara oraz tworzona jest dokumentacja obliczeniowa, która pozwala na weryfikację obliczeń czy sprawdzenie przez uprawnionych projektantów.
Po obliczeniu i optymalizacji zużycia tarcicy można przystąpić do projektowania połączeń.
Program dostosowany jest do obliczeń połączeń takich jak płytka kolczasta (połączenie najstabilniejsze) nakładka drewniana czy umożliwiająca montaż na budowie płytka perforowana (stalowa blacha z otworami na gwoździe). Projektant zadaje odpowiednie połączenia w węzłach i na podstawie wykonanej poprzednio analizy sił wewnętrznych można przystąpić do projektowania połączeń węzłów. W zależności od sił program dobiera odpowiednie płytki zaczynając od najmniejszej oraz obracając ją dookoła osi tak aby uzyskać najlepsze wykorzystanie nośności łącznika.
Płytki kolczaste to nie tylko inny rodzaj łącznika alternatywny dla nakładek drewnianych, śrub czy różnego rodzaju złącz ciesielskich, to cały system dający zupełnie nowe możliwości kształtowania powierzchni dachowej. Każdy węzeł wiązara jest realizowany przez:
- dochodzące do siebie doczołowo i odpowiednio docięte kawałki tarcicy,
- wprasowane z obu stron płytki kolczaste.
To rozwiązanie pozwala na złączenie dwóch kawałków tarcicy właściwie pod dowolnym kątem a co za tym idzie pozwala tworzyć nawet najdziwniejsze kształty wiązarów. Ponadto w przeciwieństwie do tradycyjnych wiązarów gwoździowanych wiązary stworzone w technologii płytki kolczastej są smukłe i nie posiadają odstających ostrych krawędzi łączników.
Aby koncepcja inżyniera projektanta mogła być właściwie przeniesiona w rzeczywistość musi być zachowany ścisły związek projektu z produkcją oraz programu z maszynami. Dlatego program generuje odpowiednią dokumentację warsztatową, czyli „instrukcję” wykonania elementów w wytwórni i dokumentację potrzebną przy docinaniu desek, prasowaniu łączników.
Dokumentacja na stanowisko technologiczne piły, czyli tzw. „lista cięć” to zestawienie tarcicy i wyspecyfikowanie kątów, pod jakimi mają być ucięte końce, tak aby z poszczególnych elementów złożyć wiązar. Program generując listę cięć podaje po kolei wymiary każdego kawałka tarcicy użytej do produkcji dachu oznaczając każdy pręt osobnym symbolem. Takie podejście pozwala w krótkim czasie przygotować i odpowiednio dociąć wszystkie odcinki użyte do wykonania dachu. Należy dodać, że cała lista cięć może być przesłana bezpośrednio z komputera do urządzenia sterującego piły za pomocą modemu czy dyskietki.
Fragment listy cięć
Następnym etapem produkcji wiązarów dachowych jest ułożenie przyciętych desek w odpowiednio ustawionych stolikach tworzących szablon wiązara i wprasowanie w węzłach płytek kolczastych.
Program generuje odpowiednią dokumentację, według której operator ustawia specjalne stoliki a następnie układa na nich kształt wiązara. Korzystając ze szczegółowych rysunków węzłów operator prasy precyzyjnie przykłada właściwą płytkę w odpowiednim miejscu węzła.
Fragment szczegółów węzłów
Następnym etapem produkcji jest samo obustronne wprasowanie płytek pod naciskiem do 35 ton, z użyciem do tego specjalistycznej prasy typu „C” lub prasy stołowej. Tu również procesem steruje program TRUSS 4 podając dokładną specyfikację obliczonych łączników oraz ich dokładne położenie.
Elementem zamykającym proces projektowania więźby dachowej jest wykonanie kompletnej wyceny danego zlecenia. Tutaj również oprogramowanie pozwala producentowi poznać dokładny koszt produkcji dachu. Projektant zakłada na początku takie parametry jak: cenę tarcicy, okuć ciesielskich, robocizny, kosztów transportu, kosztów montażu, marżę i wiele innych tak, aby klient otrzymał precyzyjną cenę za dany produkt.
Dostawca oprogramowania firma FINE zapewnia szkolenie użytkowników . Licencjobiorcy otrzymują na bieżąco nowe wersje. Bardzo dobrze funkcjonuje doradztwo dla producentów oraz konstruktorów i projektantów.
Aktualnie na terenie Polski kilkuset architektów dysponuje z różnych źródeł oprogramowaniem pozwalającym na projektowanie wiązarów dachowych do wszelkiego rodzaju obiektów. Ponad to większość dużych pracowni architektonicznych ( a w najbliższym czasie wszystkie liczące się na rynku ) takie jak : Dobre Domy, Lipińscy, KB Projekt, MG Projekt, Z-500, ARCHETON, STUDIO ATRIUM oraz wiele innych do tzw. " Projektów Typowych " projektuje alternatywne dachy we wiązarach.
3. CIĘCIE ELEMENTÓW WIĄZARÓW
Wycinanie części składowych wiązara wykonuje się na piłach, gdzie tarcza pozwala na cięcie pod zadanym katem. Stosuje się tu piły 1- i wielotarczowe.
Piła 1 tarczowa szwedzkiej firmy RANDEK . Na konsoli sterującej wprowadza się:
- kąt pod jakim winna ciąć tarcza,
- długość elementu. Zadane wielkości piła realizuje automatycznie poprzez system sterowników pneumatycznych.
6. PRASOWANIE (połączenie elementów w cały wiązar przez wprasowanie płytek w węzły).
Prasowanie jest realizowane na specjalistycznym stanowisku technologicznym.
W „szablonie” układa się ucięte elementy wiązara. Następnie przykłada się odpowiednie płytki łącznikowe (według dokumentacji) i prasą wciska je w drewno.
Jest wiele typów stanowisk prasowania. Najpopularniejsze są te, gdzie elementy układane są na specjalnych stolikach, stojących na stalowej podłodze, których pozycję utrzymują magnesy. Płytki wprasowuje głowica hydrauliczna zawieszona na suwnicy.
5. IMPREGNACJA
Poza ww. stanowiskami technologicznymi, zakład prefabrykacji firmy AGROBUD - Wiązary BMT Szwed Spółka Jawna w Bielsku - Białej posiada także stanowisko impregnacji tarcicy..
Proces impregnacji tarcicy następuje po przycięciu wszystkich elementów jak pasy górne i dolne, krzyżulce, słupki , stężenia połaciowe i podłużne. Impregnacja następuje poprzez kąpiel zanurzeniową w roztworze wykonanym zgodnie z recepturą producenta. Elementy drewniane po wyschnięciu poddane są już tylko prasowaniu na stolikach montażowych. Tak więc cała powierzchnia tarcicy jest za impregnowana w 100%-ach.
