Jak konstrukcją żelbetową wzmocnić szczytowe ściany domu?
Najczęściej spotykany w Polsce dom jednorodzinny ma prostopadłościenną, murowaną bryłę, przykrytą dwuspadowym, drewnianym dachem. W takich domach boczne ściany zewnętrzne wykonane są zazwyczaj aż do połaci dachu. Ten ich fragment, który jest powyżej stropu parteru nazywany jest szczytem. To dlatego całe ściany boczne – od fundamentów po dach – bardzo często nazywa się szczytowymi.
Górna część ścian szczytowych, ta znajdująca się pod połaciami dachu, miałaby kształt trójkąta, gdyby więźba dachowa opierała się bezpośrednio na stropie parteru. Ponieważ jednak teraz poddasza wykorzystuje się najczęściej na cele mieszkalne, więc współczesne dachy dwuspadowe opierają się na – mniej więcej metrowej wysokości – ścianach kolankowych, będących przedłużeniem podłużnych ścian parteru.
Ściany szczytowe nie biorą udziału w przenoszeniu obciążeń z dachu, więc za jego nośność i stabilność odpowiadają przede wszystkim odpowiednio mocne i sztywne ściany kolankowe.
Gdyby ściany te były wymurowane tylko z bloczków lub pustaków, na pewno nie poradziłyby sobie z przeniesieniem poziomych obciążeń, przekazywanych na nie przez więźby dachowe, zwłaszcza te najpopularniejsze, czyli krokwiowe i krokwiowo-jętkowe.
Z tego powodu wszystkie ściany kolankowe wzmacnia się zakotwioną w stropie parteru konstrukcją żelbetową, składającą się z rozstawionych co 1,5-2 m słupków oraz ułożonych na nich wieńców dachowych (zobacz: Dlaczego bez żelbetu ściany kolankowe nie utrzymałyby dachu stromego?).
Jednak sam fakt, że ściany szczytowe nie biorą udziału w przenoszeniu obciążeń z dachu, nie oznacza wcale, że można je wymurować bez żadnych dodatkowych wzmocnień. Zwłaszcza w szerszych domach i przy dużym nachyleniu połaci dachu mają one bowiem znaczną wysokość – mogą więc zostać wywrócone przez silne podmuchy wiatru.
OBCIĄŻENIA ŚCIAN SZCZYTOWYCH
Każda ściana murowana dobrze znosi ściskanie – jest więc w stanie przenieść nawet znaczne obciążenia pionowe. Gorzej jest, gdy dodatkowo pojawiają się obciążenia poziome, bo wówczas ściana zaczyna być także zginana.
W takiej sytuacji nie jest już ona ściskana osiowo, lecz mimośrodowo, a z takim obciążeniem ściana murowana radzi sobie bez porównania gorzej. Ani bowiem elementy ścienne, ani łączące je zaprawy nie mają zbyt dużej wytrzymałości na rozciąganie.
Ściany szczytowe najbardziej narażone są na wywrócenie wtedy (Fot. 1), gdy dom nie jest jeszcze przykryty dachem. Na takie odkryte ściany działa bowiem nie tylko parcie wiatru, ale i jego ssanie.
Takie „podwójne” obciążenie wiatrem jest szczególnie groźne dla muru ścian dwuwarstwowych, który ma znacznie mniejszą grubość (czasem dwukrotnie) niż mur ścian jednowarstwowych.
Fot. 1 – W trakcie budowy domu ściany szczytowe są najbardziej narażone na wywrócenie przez podmuchy wiatru
Fot. 2 – Za pomocą stężeń z desek można ściany szczytowe uchronić co najwyżej przed wywróceniem się na zewnątrz domu
Trzeba także pamiętać, że w ścianach szczytowych są zwykle otwory na okna i drzwi balkonowe. Wprawdzie niewypełnione stolarką ograniczają one oddziaływanie wiatru na takie „perforowane” ściany, ale też zmniejszają ich sztywność i nośność.
Można wprawdzie próbować na czas budowy usztywnić warstwy nośne ścian szczytowych przez połączenie ich deskami z wieńcami dachowymi (Fot. 2), ale da się je w ten sposób uchronić co najwyżej przed upadkiem na zewnątrz, ale nie do wnętrza domu.
Niestety odpornością ścian szczytowych na wiatr bardzo często nie przejmują ani projektanci, ani tym bardziej wykonawcy. Nierzadko zdarza się więc, że nawet wysokie ściany szczytowe budowane są nie tylko bez jakichkolwiek wzmocnień czy usztywnień, ale nawet bez tymczasowych zabezpieczeń podczas ich budowy.
WZMOCNIENIE ŚCIAN SZCZYTOWYCH
Tymczasem zwiększenie odporności ścian szczytowych na działanie wiatru za pomocą konstrukcji żelbetowej nie jest wcale trudne ani kosztowne. Dotyczy to szczególnie warstwy nośnej ścian dwuwarstwowych, w których za izolacyjność termiczną odpowiada przede wszystkim warstwa ocieplająca ze styropianu lub wełny mineralnej.
„Wtopione” w ściany szczytowe żelbetowe belki i słupy – monolitycznie połączone ze sobą oraz z wieńcem stropu nad parterem – tworzą bowiem sztywny szkielet konstrukcyjny, który zdolny jest do przenoszenia nawet znacznych naprężeń rozciągających.
Przykładem takiego wzmocnienia może być wpuszczenie w ścianę szczytową belek, będących przedłużeniem wieńców dachowych, i podparcie ich na końcach żelbetowymi słupkami, których zbrojenie wypuszczone jest z wieńca stropowego (Fot. 3).
Fot. 3 – Sztywność ścian szczytowych można zwiększyć przez przedłużenie na nie konstrukcji żelbetowej, wzmacniającej ściany kolankowe
Fot. 4 – Znaczną sztywność ścianom szczytowym zapewnia specjalnie dla nich zaprojektowana konstrukcja, składająca się z żelbetowych belek i słupów
Jeszcze lepszym rozwiązaniem jest wykonanie w ścianie szczytowej dwóch belek – jednej na poziomie wieńca dachowego i drugiej – w linii nadproży drzwi balkonowych lub powyżej nich (Fot. 4). Dodatkowym wzmocnieniem dla ściany szczytowej będzie słup żelbetowy, który – umieszczony w jej osi – łączy obie belki z wieńcem stropu nad parterem.
Najlepiej oczywiście, jeśli ściany szczytowe „obramowane” są dookoła szkieletem żelbetowym (Fot. 5). Dzięki takiemu rozwiązaniu poradzą one sobie nie tylko z najsilniejszym wiatrem, ale także dodatkowo usztywnią cały budynek i uczynią go bardziej odpornym na skutki nierównomiernego osiadania gruntu pod fundamentami (zobacz: Dlaczego ściany domów z żelbetowym szkieletem konstrukcyjnym są odporne na uszkodzenia?).
Fot. 5 – Największą odporność na podmuchy wiatru mają ściany szczytowe, które „zamknięte” są w żelbetowej ramie, składającej się z ukośnych belek oraz słupów, zakotwionych w stropie parteru
Fot. 6 – Odpowiednio zaprojektowana rama żelbetowa jest w stanie przejąć wszystkie obciążenia, działające na ścianę szczytową, która stanowi jedynie jej wypełnienie
O zaletach takiego szkieletu konstrukcyjnego najlepiej świadczy dom (Fot. 6), w który żelbetowa rama, dzięki swojej dużej nośności i sztywności, przejmuje w całości obciążenia od ściany szczytowej, będącej jedynie jej wypełnieniem.
WZMOCNIENIE TYLKO Z PEWNEGO CEMENTU
Należy pamiętać, że żelbetowa konstrukcja wzmacniająca ściany szczytowe, tylko wtedy spełni swoje zadanie, jeśli zostanie wykonana z mieszanki betonowej, do której przygotowania użyto pewnego cementu, wyprodukowanego w cementowni.
Jest to o tyle istotne, że do wykonania żelbetowego wzmocnienia ścian szczytowych nie potrzeba zbyt dużych ilości betonu. Może się więc zdarzyć, że inwestor albo wykonawca zrezygnują z zamawiania mieszanki betonowej w wytwórni i zechcą ją „wykręcić” na miejscu w betoniarce.
W takiej decyzji nie ma oczywiście nic złego, jeśli tylko na budowie jest odpowiedniej jakości żwir, piasek i woda, a dozowanie składników i czas ich mieszania będzie zgodne z recepturą. Najważniejsze jednak, żeby do przygotowania betonu na budowie nie używać mieszanek cementowo-popiołowych, których worki mogły zostać przez pomyłkę zakupione w pobliskim supermarkecie lub składzie budowlanym.
Gdyby tak się zdarzyło, trzeba je jak najszybciej wymienić na worki z pewnym cementem, pochodzącym z cementowni i spełniającym wymagania normy cementowej. Należy bowiem zdawać sobie sprawę z tego, że z jego zamiany na mieszankę cementowo-popiołową korzyść finansowa jest praktycznie żadna, natomiast ryzyko, że zrobiony z niej beton nie będzie miał odpowiedniej wytrzymałości i trwałości – bardzo duże.
WIĘCEJ NA TEN TEMAT:
Dlaczego na budowie domu warto używać tylko prawdziwego cementu?
Dlaczego bez żelbetu ściany kolankowe nie utrzymałyby dachu stromego?
Dlaczego ściany domów z żelbetowym szkieletem konstrukcyjnym są odporne na uszkodzenia?