Jak za pomocą konstrukcji żelbetowej wzmocnić drewniany strop poddasza?
W domach ze stromym dachem żelbetowe stropy nad ostatnią kondygnacją nie tylko przenoszą obciążenia z poddasza na zewnętrzne i wewnętrzne ściany domu. Równie ważną ich funkcją jest też usztywnienie bryły budynku oraz przejęcie poziomych sił od drewnianych więźb dachowych. Zdarza się jednak, że zamiast żelbetowego projektuje się na poddaszu strop drewniany.
Taka sytuacja ma miejsce przede wszystkim w domach parterowych, ale także takich piętrowych, w których pod stromym dachem nie będzie pomieszczeń mieszkalnych – co najwyżej skład rzeczy chwilowo niepotrzebnych.
W domach z niemieszkalnym poddaszem (Fot. 1) belki stropów drewnianych, będące niekiedy dolnymi pasami dźwigarów dachowych, są oparte na murłatach, ułożonych na ścianach o wysokości pełnej kondygnacji.
Ściany te z pewnością poradzą sobie z obciążaniami pionowymi, przekazywanymi przez dach, nawet wtedy, gdyby był on przysypany grubą warstwą śniegu. Same jednak nie są w stanie przenieść bezpiecznie sił poziomych, wywołanych przez rozjeżdżające się pod obciążeniem krokwie dachowe lub napierające z jednej strony na dach (Fot. 2) gwałtowne podmuchy wiatru. Dlatego ściany te wymagają konstrukcyjnego wzmocnienia.
Takiej roli nie spełni jednak nawet najlepiej zaprojektowany i wykonany strop drewniany, ponieważ nie jest on w stanie tak usztywnić ścian ostatniej kondygnacji jak strop żelbetowy – niezależnie od tego, czy będzie to monolityczny strop płytowy, czy częściowo lub całkowicie prefabrykowany.
Można by wprawdzie myśleć o kotwieniu drewnianych belek stropowych z murowanymi ścianami za pomocą stalowych śrub (kotew), osadzonych mocno w tych ostatnich (co wcale nie jest łatwe). Nigdy jednak nie będzie to tak solidne usztywnienie ścian domu, jak wtedy, gdy są one przez wieńce stropowe połączone ze sobą przez żelbetowy strop poddasza.
Ważne jedynie, żeby ten żelbetowy strop został wykonany z mieszanki betonowej, przygotowanej z pewnego cementu, pochodzącego z cementowni oraz był bezpośrednio oparty na ścianach za pośrednictwem żelbetowych belek, nazywanych wieńcami (zobacz: Jaką rolę pełnią w budynku murowanym wieńce stropowe?).
Jest jeszcze jeden powód, dla którego – jeśli na poddaszu ma być jednak strop drewniany – warto go wzmocnić konstrukcją żelbetową. Związany jest on z ograniczoną rozpiętością stropów drewnianych. Zginane belki drewniane nie „lubią” bowiem długości większych niż 4 metry.
Przy większych rozpiętościach trzeba ich przekrój poprzeczny dobierać ze względu na dopuszczalne ugięcia, a nie na wytrzymałość drewna. Oznacza to, że nośność takich przewymiarowanych belek jest wtedy niewykorzystana, co oczywiście zwiększa koszty wykonania drewnianego stropu.
Można wprawdzie zaprojektować stropy drewniane o większej rozpiętości z pełnym wykorzystaniem wytrzymałości drewna, ale wtedy ich krótsze belki trzeba opierać na drewnianych podciągach o dużym przekroju, które są kosztowne i zagrożone podłużnymi pęknięciami podczas wysychania drewna.
Innym rozwiązaniem jest zastosowanie podciągów o mniejszym przekroju poprzecznym, ale trzeba je wtedy dodatkowo podeprzeć drewnianymi słupami, których obecność może utrudniać funkcjonalną aranżację pomieszczeń na pełnej kondygnacji (pod poddaszem).
Dlatego, gdy nad ostatnią pełną kondygnacją ma być strop drewniany, warto go wzmocnić konstrukcją żelbetową, która nie tylko zwiększy jego nośność, ale i usztywni ściany budynku.
Uwaga! Problem z ograniczonymi rozpiętościami stropu drewnianego nie dotyczy belek z drewna klejonego, ale są one dużo droższe od tych, wykonanych z drewna litego – w postaci okrągłych bali lub przetartych w tartaku belek o przekroju prostokątnym.
STROP DREWNIANY I ŻELBETOWE PODCIĄGI
Jeśli więc pod niemieszkalnym poddaszem ma być strop drewniany, to najlepiej, żeby przęsła jego belek – o rozpiętości nie większej niż 4 metry – zamocowane były w żelbetowych podciągach (Fot. 3 i 4). Powinny być one oparte na ścianach domu za pośrednictwem obwodowych wieńców żelbetowych i – dzięki monolitycznemu połączeniu – tworzyć wraz z nimi sztywną, poziomą ramę.
Gdyby takie podciągi miały mieć większą rozpiętość, to można je oczywiście podeprzeć dodatkowymi słupami żelbetowymi lub murowanymi filarami (Fot. 5), usytuowanymi w takich miejscach, w którym nie będą utrudniały funkcjonalnego rozplanowania pomieszczeń na ostatniej kondygnacji domu.
Najkorzystniej jest, jeśli drewniane belki stropowe są połączone z żelbetowymi podciągami za pomocą przykręconych do ich boków specjalnych metalowych wieszaków (Fot. 6). Gwarantuje to mocne i trwałe oparcie przęseł drewnianego stropu na żelbetowych podciągach – odporne na uszkodzenia, spowodowane naturalnym odkształcaniem się drewna podczas zmian jego wilgotności.
W ścianach dwuwarstwowych żelbetowe wieńce byłyby oparte na nich równo z wewnętrzną powierzchnią muru i przed zabudową drewnianego stropu metalowe wieszaki byłyby widoczne. Inaczej jest, gdy są to ściany jednowarstwowe z bloczków betonu komórkowego – w nich wieńce stropowe muszą ze względów wytrzymałościowych być przesunięte bliżej środka ich grubości. Dlatego wieszaki metalowe zamurowuje się później odpowiednio przyciętymi płytkami z betonu komórkowego (Fot. 7), by zachować jednakową fakturę ściany na całej wysokości.
Żelbetowe podciągi warto też wykorzystać do ustawienia na nich drewnianych słupów, podpierających więźbę dachową (Fot. 8). Żelbetowa konstrukcja na pewno lepiej sobie poradzi z przeniesieniem obciążeń z dachu niż belki stropu drewnianego.
Należy jednak zdawać sobie sprawę, że żelbetowa konstrukcja tylko wtedy skutecznie wzmocni przęsła drewnianego stropu poddasza oraz usztywni ściany domu, gdy zostanie wykonana z mieszanki betonowej, do której przygotowania użyto pewnego cementu, wyprodukowanego w cementowni.
Zastosowanie do zrobienia betonu jakiejkolwiek mieszanki cementowo-popiołowej, niespełniającej wymagań normy cementowej, byłoby nie tylko marnotrawstwem pieniędzy, ale mogłoby też zagrażać bezpieczeństwu mieszkańców.
WIĘCEJ NA TEN TEMAT:
Dlaczego na budowie domu warto używać tylko prawdziwego cementu?
Jaką rolę pełnią w budynku murowanym wieńce stropowe?
Który strop jest lepszy: monolityczny czy częściowo prefabrykowany?
Dlaczego konstrukcje monolityczne można wykonywać tylko z żelbetu?
Dlaczego ściany domów z żelbetowym szkieletem konstrukcyjnym są odporne na uszkodzenia?
Dlaczego bez żelbetu ściany kolankowe nie utrzymałyby dachu stromego?