Remont konstrukcji dachów storczykowych

Remont to przywrócenie wartości użytkowej budynku przez częściowe lub całkowite usunięcie zużycia fizycznego. W przypadku remontu konstrukcji dachu zużycie fizyczne usuwa się poprzez zastąpienie zużytych elementów innymi. Zatem kształt i wszystkie elementy pozostają na miejscu, ale ponieważ utraciły zdolność pracy, zostają zastąpione elementami dodatkowymi. Rozpatrując konstrukcje storczykowe dachu, nie można pominąć stropu poniżej dachu. Tego typu konstrukcje stosowane były w okazałych pałacach i przede wszystkim w kościołach jednonawowych.

Rys. 1.

W tradycyjnej sztuce ciesielskiej wyróżnia się dwa rodzaje stropów oddzielających nawę kościoła od poddasza. Przy mniejszych rozpiętościach nawy, belki stropowe przenoszą obciążenia na ściany podłużne nawy. Przy większych rozpiętościach pod belki stropowe jest podłożony siestrzan (sosręb), tj. podłużna belka przenosząca obciążenia części środkowej stropu na ściany poprzeczne pod chórem i przy prezbiterium (łuk tęczowy). Siestrzany były bogato profilowane, podobnie jak belki stropowe.

W pałacach, których dachy miały mniejsze rozpiętości, sosręb nie był potrzebny ze względów statycznych; był układany na płasko, a jego górna powierzchnia stanowiła po prostu półkę.

System z sosrębem w większym wydaniu był stosowany przede wszystkim w kościołach jednonawowych. Przykładem może być kościół pw. św. Michała Archanioła w Polkowicach. Tu sosręb był układany na osi nawy i oparty na łuku tęczowym przy prezbiterium z jednaj strony i na murach pod chórem z drugiej strony. Na murach podłużnych i sosrębie leżały belki sosnowe, a na nich podłoga na strychu. Niekiedy belki stropowe były zakryte od spodu (od wnętrza) deskowaniem. Deskowanie było pokryte mata z trzciny, na której położono tynk.

O konstrukcjach storczykowych

Dachowe konstrukcje storczykowe stosowano ok. 300, 400 lat temu w obiektach monumentalnych, najczęściej w kościołach. Storczyki pozwalają na podwieszanie stropu i przenoszenie jego ciężaru na mury zewnętrzne poprzez więźbę dachową. W takim przypadku storczyk jest wieszakiem pracującym na rozciąganie. Ale występują też storczyki pracujące na ściskanie, przejmując obciążenie stropem i dachem. Takie storczyki są proste u dołu, oparte na fundamencie i omieczowane u góry w kierunku podłużnym i poprzecznym.

Przykładem takiego rozwiązania jest kościół ewangelicki w Chlestakowie (rys. 1). Słup storczykowy podpiera strop i dach. Na storczyku opiera się podłużna belka (siestrzan), dająca z kolei podparcie  belkom stropowym. Na belkach nad siestrzanem leży podwalina ściany stolcowej konstrukcji dachu. Ściana ta kończy się jętkami łączącymi pary krokwi.

W przypadku storczyków podpierających pod względem statycznym sprawa jest bardziej złożona niż przy storczykach będących wieszakami. Otóż kiedy na poddaszu jest nie jeden, ale kilka storczyków, nie przeszkadza to w użytkowaniu poddasza (bo zwykle i tak jest tam składowisko zbędnych przedmiotów).
Za to storczyków podpierających nie może być za dużo, ponieważ przeszkadzają w eksploatacji pomieszczenia na parterze. Taki storczyk w pobliżu chóru w kościele nie stanowi większej przeszkody, ale gdyby miało być ich więcej, to już mogłoby to utrudniać korzystanie z wnętrza. Z tego względu statyka konstrukcji jest bardziej złożona. Pewien odcinek stropu na długości nawy przenosi storczyk. Dalsza część stropu obciąża dach, a ten poprzez ścianę stolcową storczyk. Jak widać na rys. 1, ściana stolcowa wykonana jest w formie kratownicy zdolnej przenieść obciążenie stropem na storczyk.

Storczyk dachowy
Przy dużych rozpiętościach nawy w rzucie (długość i szerokość) sosręb nie byłby w stanie przenieść obciążenia stropem nad nawa kościoła. W takim przypadku strop jest podwieszany do więźby dachowej, a ta przenosi obciążenia od ciężaru własnego, śniegu i wiatru oraz z części stropu. Do podwieszenia stropu stosuje się konstrukcję storczykową.

Storczyk to słup bogato wyposażony w miecze podłużne i poprzeczne – górne do powiązania z krokwiami dachu i dolne do połączenia ze stropem. Storczyk jest wieszakiem łączącym środkową część stropu z dachem. Tylko 1/4 obciążenia stropem jest przenoszona na mury zewnętrzne. Wszelkie połączenia ciesielskie wykonywane były na czopy i kołki drewniane bez kleju. Niekiedy stosowano niemal niewidoczne okucie podtrzymujące belkę środkową (siestrzan) do storczyka.

Prace ciesielskie przy konstrukcjach storczykowych były bardzo pracochłonne, ponieważ wymagały po 10 i więcej nacięć na krokwiach (na storczykach ich liczba sięgała nawet 16). Takie połączenia ciesielskie zachowywały swą sprawność przez dziesiątki czy setki lat. Jednak po dłuższym okresie na skutek zmian reologicznych w drewnie powstawały luzy i ubytki w połączeniach. Każda taka usterka osłabiała nośność storczyka pracującego jako wieszak (na rozciąganie). W takich przypadkach strop ulegał odkształceniu, tj. ugięciu. Jeżeli na belkach stropowych od spodu był otynkowany sufit z desek, tynk pękał i miejscami odpadał. 

Bez rozbierania stropu
W przypadku takiej konstrukcji w kościele w Krynicznie k. Środy Śląskiej specjaliści doszli do wniosku, że cały strop trzeba rozebrać i wykonać od nowa. Oznaczało to całkowite zniszczenie bogatych malowideł na stropie. W tej sytuacji proboszcz zwrócił się do mnie. Rozwiązałem ten problem.
Opracowałem ekspertyzę techniczną i zaproponowałem naprawę konstrukcji bez uszczerbku dla wystroju wnętrza. Remont polegał na wstawieniu elementów nośnych, które podniosły strop i przejęły pracę storczyka. Samo podnoszenie stropu do poziomu było tak proste, że pracownicy zatrudnieni przy tej operacji nie mogli wyjść z podziwu, jak łatwo dało się uratować zabytkową konstrukcję spisaną już na straty. W wyniku tej operacji pęknięcia w tynku na suficie „zamknęły się”, a uzupełnienie ubytków w malowidle było już proste.

Ten sposób naprawy konstrukcji storczykowej przedstawia rys. 2. Przed przystąpieniem do naprawy wykonano następujące czynności przygotowawcze:

• rozebranie pokrycia i łacenia (deskowania) dachu naprzeciwko storczyka od okapu do wysokości ok. 1–1,5 m,

• wykonanie poduszki betonowej o długości ok. 1–1,2 m obok murłaty (która z reguły znajduje się bliżej lica zewnętrznego muru, więc od strony wewnętrznej jest miejsce na taką poduszkę),

• podstawienie dwóch żurawi samochodowych po obu stronach kościoła naprzeciwko storczyka,

• przygotowanie w zasięgu żurawi dwóch stalowych dźwigarów (dwuteowników wg projektu),

• ułożenie na poddaszu na stropie belek drewnianych lub stalowych o małym przekroju; posłużyły one jako prowadnice belek nośnych,

• przygotowanie odpowiednich wieszaków do podniesienia stropu

Rys. 2. Schematyczne przedstawienie zasady podniesienia stropu

Roboty montażowe miały następujący przebieg. Jeden żuraw podniósł jedną belkę nośną. Jej koniec został wsunięty na poddasze i położony na belki-prowadnice. To samo stało się z drugą belką. Dźwig po przeciwnej stronie kościoła przemieścił końce belek nośnych na poddaszu tak, aby znalazły się one na poduszkach betonowych na murach nawy. Końce belek zostały zabetonowane (można je też było połączyć ze sobą śrubami M 16 mm).

Na belki założono wieszaki obejmujące od spodu siestrzan. Wieszaki po bokach mają śruby rzymskie.

Teraz można było rozpocząć właściwą operację, tj. podnoszenie opuszczonego stropu do poziomu.
Wcześniej wykonane zostały pomiary ugięcia stropu. Znając ugięcie w centymetrach, na belki nośne z każdej strony założone zostały paski z twardego papieru, sięgające podłogi. W poziomie górnej płaszczyzny belek nośnych zaznaczono ich poziom. Poniżej tego zaznaczenia znalazła się druga kreska, oznaczająca wielkość ugięcia stropu. Teraz kręcąc śrubami rzymskimi strop został podniesiony o wielkość ugięcia. Wszelkie luzy w połączeniach ze storczykiem zostały zamknięte. Wyglądało to tak, jakby wieszak był świeżo założony, chociaż złącza nie pracują – całość pracy na rozciąganie przejmują belki nośne.

Potem zostały już tylko roboty wykończeniowe.

Szkody górnicze i ich naprawa
Podobne prace zostały przeprowadzone także w kościele pw. św. Michała Archanioła w Polkowicach. Kościół ten ma długą nawę i do podwieszenia stropu zostały zastosowane trzy storczyki: jeden główny w środku długości belki nośnej, drugi od strony prezbiterium i trzeci od strony chóru. W ten sposób trzy wieszaki dzielą belkę nośną na cztery przęsła. Poza tym trzy wieszaki bardziej równomiernie przenoszą obciążenie stropem na mury zewnętrzne.

Tutaj konstrukcja dachu i stropu pracują w trudnych warunkach. Chodzi o wstrząsy i drgania spowodowane szkodami górniczymi w wyniku wydobycia rud miedzi. Te drgania i wstrząsy powodują przeciążenia w złączach konstrukcji drewnianej dachu i podwieszonego do niego stropu. Pojawiły się luzy i uszkodzenia w złączach na jaskółczy ogon, wieszaki traciły nośność. Szkody górnicze spowodowały uszkodzenia nie tylko w podwieszeniu stropu, ale także w ceramicznych murach nośnych. Spękały one pionowo – powstały jakby poszczególne słupy oddzielone rysami. Szkody wywołały roboty górnicze prowadzone na głębokości 920 m w odległości 120 m od budowli. Górnicy przerwali prace i skleili mury żywicami epoksydowymi sposobem grawitacyjnym. Po scaleniu murów niemal natychmiast uległy one ponownemu spękaniu, w miejscach obok sklejenia. Opracowałem więc ekspertyzę techniczną i projekt techniczny zabezpieczenia obiektu przed szkodami górniczymi, przyjętą przez Okręgowy Urząd Górniczy. Górnicy na własny koszt zabezpieczyli kościół przed wpływami szkód górniczych w części podziemnej i w poziomie stropu nad nawą główną. Po wykonaniu zabezpieczenia ekipy z fedrunkiem przeszły pod kościołem, a w obiekcie nie powstała nawet jedna rysa.

Pozostała jeszcze naprawa podwieszenia stropu do więźby dachowej. Jak już stwierdziłem, żadne złącze nie miało zdolności przenoszenia obciążenia konstrukcji ciężarem stropu. Zastosowałem metodę analogiczną do tej w Krynicznie. Tutaj podciągi stalowe z obydwu stron głównego storczyka musiały przejąć pracę trzech wieszaków. Tak zabezpieczona konstrukcja dachu, stropu i murów nośnych trwa w dobrym stanie już znaczny okres czasu. Na rys. 2 z pamięci odtworzyłem sposób podwieszania stropu i zabezpieczenia przed odkształceniem (ugięciem) przy pomocy dwóch belek dwuteowych, do których został podwieszony strop. Po wprowadzeniu belek nośnych, założone zostały wieszaki obejmujące siestrzan od spodu. Po podkręceniu nakrętek wieszaków nadmiernie ugięty strop został wypoziomowany. Zniknęły też wszystkie luzy w złączach pomiędzy siestrzanem, słupem storczyka i górnym omieczowaniem z jętkami i krokwiami.

Rys. 3. Omieczowanie storczyka

Omieczowanie zostało wykonane „po ciesielsku”: na prosty wrąb z jednej strony i na jaskółczy ogon z drugiej (rys. 3).

inż. Edmund Ratajczak
Expronad

Źródło: Dachy, nr 1 (121) 2010