Dlaczego konstrukcje monolityczne można wykonywać tylko z żelbetu?
Konstrukcję domu jednorodzinnego można wykonać z różnych materiałów. Może być ona nie tylko murowana lub drewniana, ale także metalowa lub betonowa. Jednak tylko z żelbetu, czyli betonu zbrojonego, da się wykonać konstrukcję domu, której wszystkie elementy są – a przynajmniej mogą być – połączone ze sobą w sposób ciągły, czyli monolitycznie.
Poszczególne elementy konstrukcji drewnianych lub stalowych będą pracować razem jedynie wtedy, gdy zostaną ze sobą połączone za pomocą różnego rodzaju łączników. Elementy drewniane można łączyć na przykład wkrętami ciesielskimi, płytkami kolczastymi lub śrubami, natomiast do łączenia stalowych można użyć śrub i nitów albo je ze sobą zespawać.
Natomiast do mocnego i trwałego połączenia elementów żelbetowych nie trzeba używać żadnych tego typu łączników. Wystarczy, że w miejscach ich styku, a właściwie wzajemnego przenikania, będą miały odpowiednio ukształtowane, wspólne zbrojenie. Powinno ono przenieść naprężenia występujące tam w różnych momentach obciążenia domu. Przy czym chodzi przede wszystkim o naprężenia rozciągające, ponieważ ze ściskającymi beton poradzi sobie sam.
ŻELBETOWE KONSTRUKCJE MONOLITYCZNE
W domu jednorodzinnym najpopularniejszą konstrukcją monolityczną jest strop żelbetowy (Fot. 1). Zazwyczaj jest on jednolitą, gładką płytą, połączoną w sposób ciągły z podpierającymi ją belkami żelbetowymi. Są to najczęściej oparte na ścianach nośnych wieńce, ale mogą być nimi też żelbetowe belki, nazywane podciągami.
Fot. 1 – Żelbetowy strop płytowy nie składa się z pojedynczych elementów, tylko w całości jest monolitem
Fot. 2 – W schodach żelbetowych dwubiegowych biegi ze stopniami i spoczniki są ze sobą połączone monolitycznie
Monolityczne są też schody żelbetowe (Fot. 2), których biegi ze stopniami i spoczniki (podesty) są przeważnie połączone ze sobą w jedną całość.
Monolitycznymi elementami budynku mogą być też połączone ze sobą żelbetowe słupy i belki, tworzące szkielet konstrukcyjny. Może on współpracować ze ścianami nośnymi (Fot. 3) albo je całkowicie zastąpić (Fot. 4). To ostatnie rozwiązanie stosuje się często w tych miejscach budynku, w których mają być zamontowane duże, szerokie okna, zajmujące przestrzeń od podłogi do sufitu.
Fot. 3 – Tylko z betonu zbrojonego można wykonać elementy konstrukcyjne domu, które – połączone ze sobą trwale i w sposób ciągły – tworzą mocny i sztywny szkielet
Fot. 4 – Konstrukcja składająca się z połączonych ze sobą monolitycznie słupów i belek może – po wstawieniu okien – w całości zastąpić zewnętrzną ścianę domu
Słupami żelbetowymi, monolitycznie połączonymi ze stropami, wzmacnia się także ściany nośne (Fot. 5). Dotyczy to takich miejsc w budynku, w których występują duże obciążenia i same ściany mogłyby mieć problem z bezpiecznym przeniesieniem ich na fundamenty.
Fot. 5 – Połączone ze stropami i fundamentami słupy żelbetowe mogą być wzmocnieniem dla ścian nośnych
Fot. 6 – Żelbetowe konstrukcje monolityczne zawsze wykonuje się w deskowaniu w miejscu wbudowania
WYKONYWANIE ŻELBETOWYCH KONSTRUKCJI MONOLITYCZNYCH
Żelbetowe konstrukcje monolityczne wykonuje się w miejscu ich usytuowania w budynku (Fot. 6). Formuje się je w deskowaniach (formach, szalunkach), w których najpierw układa się zbrojenie, a następnie wypełnia starannie zagęszczoną mieszanką betonową.
Dopiero po uzyskaniu odpowiedniej wytrzymałości przez beton, rozbiera się deskowania i przez pierwsze kilka dni pielęgnuje świeżo wykonane elementy, by – wystawione na kontakt z otoczeniem – nie zaczęły zbyt szybko pozbywać się wody technologicznej, niezbędnej do wiązania cementu.
Zbyt szybkie pozbycie się wilgoci przez świeży beton mogłoby bowiem spowodować obniżenie jego wytrzymałości oraz być przyczyną powstania w elementach rys skurczowych. Takie zarysowanie mogłoby negatywnie wpłynąć na nośność i trwałość wykonanych elementach żelbetowych, także z powodu osłabienia w nich współpracy betonu i stali (zobacz: Do czego w konstrukcjach żelbetowych stal jest potrzebna betonowi, a beton – stali?).
Zwykle nie da się za jednym razem wykonać w całości żelbetowej konstrukcji budynku, dlatego jej wykonanie dzieli się na etapy. Miejsca przerw roboczych nie mogą być jednak przypadkowe, jeśli chcemy zachować monolityczny charakter konstrukcji (zobacz: W których miejscach robić przerwy robocze podczas betonowania konstrukcyjnych elementów domu?).
KONSTRUKCJE MONOLITYCZNE
Jak z tego wszystkiego widać monolityczność konstrukcji żelbetowych wynika wprost z technologii ich wykonywania. Jest też oczywiste, że takich efektów konstrukcyjnych nie da się uzyskać przy zastosowaniu innych materiałów budowlanych, takich jak na przykład drewno, stal czy aluminium.
Żelbetowe konstrukcje monolityczne – dzięki temu, że stanowią jednolitą całość – charakteryzują się bardzo dużą sztywnością. Jest to rozwiązanie bardzo korzystne z punktu widzenia mechaniki budowli i wytrzymałości materiałów. Dzięki monolitycznym połączeniom można bowiem lepiej wykorzystać nośność wszystkich elementów konstrukcyjnych. Oznacza to, że ich przekroje poprzeczne mogą być mniejsze niż wtedy, gdyby pracowały oddzielnie jako pojedyncze elementy – niepowiązane ze sobą lub połączone jedynie mechanicznymi łącznikami.
Budynki, w których zastosowano żelbetowe konstrukcje monolityczne są też bardzo odporne na drgania podłoża. Dlatego warto je stosować nie tylko w domach budowanych na terenach nawiedzanych przez trzęsienia ziemi, ale także tych, obok których przebiegają (lub będą przebiegać) trasy komunikacyjne o dużym natężeniu ruchu.
Uwaga! Konstrukcje żelbetowe mogą być też oczywiście całkowicie lub częściowo prefabrykowane (na przykład stropy, ściany lub belki). Wtedy – jeśli mają ze sobą współpracować – wymagają zaprojektowania odpowiednio mocnych zamków w miejscach, w których mają być ze sobą połączone.
TYLKO Z PEWNEGO CEMENTU
Wszystkie zalety żelbetowej konstrukcji monolitycznej będą w pełni wykorzystane jedynie wtedy, gdy mieszanka betonowa, użyta do ich wykonania, zostanie przygotowana z pewnego cementu, wyprodukowanego w cementowni. Użycie do tego celu różnego rodzaju mieszanek cementowo-popiołowych, zawierających często niespalone części organiczne, może spowodować, że konstrukcja domu nie tylko nie będzie miała odpowiedniej trwałości, ale – co gorsza – wymaganej nośności.
Gdy elementy żelbetowe zrobione są z betonu towarowego, czyli z mieszanki wykonanej i przywiezionej z wytwórni, raczej nie musimy się obawiać o ich jakość. Jeśli jednak chcemy wykonać elementy z betonu „wykręconego” na placu budowy w betoniarce, sprawdźmy, czy zakupione przez nas worki na pewno zawierają pewny cement, wyprodukowany w cementowni. Przyjrzyjmy się im uważnie, ponieważ na workach z mieszankami cementowo-popiołowymi bardzo często są napisy, które jedynie przypominają oznaczenia normowe (zobacz: Jakie oznaczenia powinny mieć worki z cementem?).
WIĘCEJ NA TEN TEMAT:
Dlaczego na budowie domu warto używać tylko prawdziwego cementu?
Do czego w konstrukcjach żelbetowych stal jest potrzebna betonowi, a beton – stali?
W których miejscach robić przerwy robocze podczas betonowania konstrukcyjnych elementów domu?
Jakie oznaczenia powinny mieć worki z cementem?