Dlaczego ściany domów z żelbetowym szkieletem konstrukcyjnym są odporne na uszkodzenia?
W Polsce większość domów jednorodzinnych ma ściany wymurowane z pustaków lub bloczków. Są one dobrze przygotowane do przenoszenia naprężeń ściskających, wywołanych przede wszystkim przez obciążenia, przekazywane na nie przez stropy, schody i dach. Ze swej natury ściany te zdecydowanie gorzej radzą sobie z naprężeniami rozciągającymi, wywołanymi na przykład przez nierównomierne osiadanie gruntu pod fundamentami.
Często zdarza się, że murowane ściany rysują się i pękają po pewnym czasie od wybudowania domu. Gdy są to ściany działowe na piętrze lub poddaszu, to powodem ich uszkodzeń są zazwyczaj ugięcia zbyt mało sztywnych stropów.
Inaczej jest ze ścianami nośnymi. Przyczyną ich pękania może być niedostosowanie szerokości fundamentów do obciążeń występujących w budynku lub w ogóle ich błędne zaprojektowanie, spowodowane zwykle brakiem dobrego rozpoznania rzeczywistych warunków gruntowych na działce.
Najczęściej jednak uszkodzenia ścian nośnych związane są z nierównomiernymi odkształceniami gruntu pod budynkiem, wywołanymi na przykład podniesieniem się (lub obniżeniem) zwierciadła wód gruntowych. Powodem takich zmian może być na przykład wykonywanie w niedalekiej odległości od działki głębokich wykopów pod wielopoziomowe garaże apartamentowca lub pod tunel komunikacyjny.
Tego rodzaju pęknięcia i zarysowania ścian domu występują głównie na działkach, na których są grunty gliniaste (spoiste). Problem w tym, że takich działek jest w Polsce niestety najwięcej. Bardzo rzadko bowiem zdarzają się takie, na których pod warstwą ziemi roślinnej znajdują się – nadające się znakomicie do celów budowlanych – przepuszczalne dla wody grunty piaszczyste.
ŚCIANY PODATNE NA ZARYSOWANIA
Są też inne powody małej odporności współczesnych ścian murowanych na takie zarysowania, które wywołane są nierównomiernym osiadaniem gruntu. Jednym z nich są znaczne wymiary elementów murowych, z których obecnie wykonuje się ściany. Pustaki z ceramiki poryzowanej czy bloczki z betonu komórkowego są – dla przyspieszenia prac murarskich – dużo większe od tradycyjnej cegły ceramicznej, z której kiedyś stawiano domy.
Ważne też, że ściany z nich – poza wybranymi miejscami w budynku – muruje się teraz z niewypełnionymi zaprawą spoinami pionowymi, których rolę tylko w niewielkim stopniu jest w stanie wypełnić połączenie na styk ich bocznych powierzchni, uformowanych we wypusty i wpusty (Fot. 1).
Fot. 1 – Bloczki i pustaki mają większe wymiary niż cegła, a ściany z nich nie mają przeważnie spoin pionowych wypełnionych zaprawą
Fot. 2 – Ściany z drobnowymiarowych cegieł, murowane na pełne spoiny, stanowiły zdecydowanie większy monolit niż ich współczesne wersje
Nic zatem dziwnego, że gdy dom narażony jest na drgania lub nierównomierne odkształcenia gruntu, ściany z bloczków lub pustaków rysują się teraz szybciej od tych wymurowanych z tradycyjnych cegieł, które nie tylko od góry i od dołu, ale i z boków miały grube spoiny z zaprawy cementowo-wapiennej (Fot. 2).
To właśnie dlatego bardzo często nie ma widocznych rys na ceglanych ścianach kilkudziesięcioletnich domów. Jest tak nawet wtedy, gdy budynki te nie stoją na piaszczystym podłożu i w swoim życiu musiały przeżyć niejeden wstrząs.
ŻELBETOWY SZKIELET KONSTRUKCYJNY
Dobrym sposobem na uchronienie współczesnych ścian murowanych od zarysowania i pękania jest wzmocnienie ich żelbetowym szkieletem konstrukcyjnym (Fot. 3), który zwiększa nie tylko ich nośność, ale sztywność całego budynku.
Fot. 3 – Żelbetowy szkielet konstrukcyjny zwiększa odporność ścian domu na zarysowanie i pękanie, spowodowane nierównomiernym osiadaniem gruntu
Dla powstania takiego szkieletu nie potrzeba wiele. Wystarczy jedynie umieścić w ścianach kilka żelbetowych słupów, które zakotwione są w ławach fundamentowych i połączone monolitycznie z belkami, które są w każdym domu w postaci obwodowych wieńców stropowych, podciągów lub nadproży nad dużymi oknami.
Nie do pominięcia jest jednak rola, jaką w szkielecie konstrukcyjnym odgrywają ściany murowane, wypełniające pola pomiędzy słupami i belkami. Bez nich szkielet konstrukcyjny musiałby liczyć wyłącznie na sztywność i nośność ich wzajemnych połączeń i znacznie trudniej byłoby mu zachować geometryczną niezmienność.
Przewaga szkieletu konstrukcyjnego nad ścianami jedynie murowanymi polega na tym, że może on przenieść nie tylko naprężenia ściskające, ale i rozciągające. Dzięki zbrojeniu z prętów stalowych jego żelbetowe elementy – zarówno pionowe, jak i poziome – są w stanie przenieść siły, które w domu tylko z murowanymi ścianami powodują ich zarysowanie lub pękanie.
To właśnie dlatego żelbetowy szkielet konstrukcyjny zapewnia budynkowi odporność na nierównomierne odkształcenia podłoża gruntowego lub jego drgania, wywołane na przykład przez ciężkie samochody, przejeżdżające znajdującą się w pobliżu działki drogą.
Co ważne, w wielu sytuacjach wykonanie szkieletu żelbetowego, który ma usztywnić ściany domu, wymaga niewielkich dodatkowych nakładów finansowych. Jest tak na przykład wtedy, gdy zaprojektowano w nim duże okna, więc i tak dla przeniesienia obciążeń ze stropu i z górnej kondygnacji trzeba wykonać słupy żelbetowe, by wzmocniły wąskie filary ceglane (Fot. 4 i 5).
Fot. 4 – We współczesnych domach bardzo często są duże okna – bez pomocy słupów żelbetowych wąskie, murowane filary nie poradziłyby sobie z bezpiecznym przenoszeniem obciążeń
Fot. 5 – W murowanych domach z dużymi oknami zastosowanie żelbetowego szkieletu konstrukcyjnego jest racjonalnym rozwiązaniem także wtedy, gdy na działce są dobre warunki gruntowe
Uwaga! Choć szkielet żelbetowy można też zrobić w domach ze ścianami jednowarstwowymi, na przykład z bloczków betonu komórkowego, to zdecydowanie jest to łatwiejsze, gdy są one dwuwarstwowe, z ociepleniem od strony zewnętrznej.
Nie trzeba się wówczas przejmować tym, że beton ma mniejszą izolacyjność termiczną niż ściany z bloczków lub pustaków, gdyż za ochronę domu przed stratami ciepła odpowiada wtedy izolacja ze styropianu lub wełny mineralnej.
TYLKO Z PEWNEGO CEMENTU
Oczywiście żelbetowy szkielet konstrukcyjny zapewni sztywność budynkowi, a wypełniającym go ścianom – większą odporność na zarysowanie i pękanie, tylko wtedy, gdy do przygotowania mieszanki betonowej, z której go wykonano, użyto pewnego cementu, wyprodukowanego w cementowni.
Nie należy liczyć na to, że żelbetowe słupy i belki, połączone ze sobą w szkielet konstrukcyjny, będą w stanie przenieść siły wywołane przez drgania lub nierównomierne odkształcenia gruntu pod fundamentami, jeśli zostaną wykonane z betonu, zrobionego z mieszanki cementowo-popiołowej.
Nie spełnia ona bowiem wymagań normy cementowej i nie gwarantuje, że wykonana przy jej użyciu konstrukcja betonowa, a tym bardziej żelbetowa, będzie miała odpowiednią nośność i trwałość.
Dlatego do wykonania nie tylko żelbetowego szkieletu konstrukcyjnego, ale i innych elementów domu, które zrobione są z betonu, należy używać wyłącznie mieszanek betonowych, przygotowanych z pewnego cementu, pochodzącego z cementowni.
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?
Dlaczego konstrukcje monolityczne można wykonywać tylko z żelbetu?
Jak zagęścić mieszankę betonową w słupach konstrukcyjnych?
Dlaczego warto mieć w domu schody z betonu?