Dlaczego bez żelbetu ściany kolankowe nie utrzymałyby dachu stromego?
W Polsce większość domów jednorodzinnych przykryta jest stromymi dachami dwuspadowymi, pod którymi znajduje się mieszkalne poddasze. Konstrukcją takich dachów jest zazwyczaj drewniana więźba krokwiowo-jętkowa, której krokwie przymocowane są dolnymi końcami do równoległych belek, nazywanych murłatami. To właśnie przez murłaty obciążenia z dachu – zarówno pionowe, jak i poziome – są przekazywane na murowaną konstrukcję budynku.
Poprawnie zaprojektowana więźba krokwiowo-jętkowa (Fot. 1) – podobnie jak krokwiowa, stosowana w małych domach – będzie tylko wtedy stabilna i odpowiednio mocna, jeśli dolne końce jej krokwi będą solidnie przykręcone do murłat (Fot. 2). Nie jest to jednak warunek wystarczający – także murłaty muszą trwale łączyć się z konstrukcją domu i być nieruchome.
Fot. 1 – Popularne więźby krokwiowo-jętkowe oparte są tylko na dwóch przeciwległych ścianach, dzięki czemu poddasze domu stanowi otwartą przestrzeń
Fot. 2 – Więźby krokwiowo-jętkowe są bezpieczne tylko wtedy, gdy dolne końce krokwi są solidnie zamocowane do murłat, a te – do stabilnych ścian kolankowych
Nie ma z tym problemu, gdy konstrukcja dachu spoczywa bezpośrednio na żelbetowym stropie, znajdującym się nad parterem lub ostatnią kondygnacją (Fot. 3). Wtedy murłaty są przykręcone do wieńców stropowych, które przejmują od więźby dachowej nie tylko obciążenia pionowe, ale i – co jest dla niej szczególnie ważne – także poziome. Obciążone warstwami dachu krokwie mają bowiem naturalną tendencję do rozjeżdżania się…
Fot. 3 – Coraz rzadziej więźby dachowe są zamocowane do murłat, przykręconych bezpośrednio do wieńców stropu nad ostatnią pełną kondygnacją
Sytuacje, gdy stromy dach jest bezpośrednio oparty na żelbetowym stropie, zdarzają się jednak rzadko – nawet w domach parterowych. Warto jednak zauważyć, że i tutaj swoją stabilność i nośność drewniana więźba dachowa zawdzięcza konstrukcji żelbetowej, jaką jest monolityczny lub częściowo prefabrykowany strop.
Mocowanie więźby dachowej bezpośrednio do stropu ostatniej kondygnacji skończyło się wtedy, gdy przestrzeń pod stromym dachem zaczęto powszechnie wykorzystywać na cele mieszkalne. Od tego momentu więźby dachowe opierane są nie na stropie, lecz na różnej wysokości ścianach kolankowych, będących przedłużeniem ścian parteru lub piętra. Takie podniesieniu dachu powiększa bowiem zdecydowanie przestrzeń mieszkalną na poddaszu.
To praktyczne rozwiązanie ma jednak istotną wadę. Sam mur ściany kolankowej ma bardzo małą wytrzymałość na zginanie. O ile więc poradziłby sobie bardzo dobrze z przejęciem od dachu obciążeń pionowych, o tyle jest bezradny, gdy napierające na przykręconą do niego murłatę krokwie dachowe starają się go wywrócić.
By połacie dachu się nie rozjechały, ściany kolankowe muszą zostać odpowiednio wzmocnione. Tu właśnie przychodzi im z pomocą żelbet, czyli beton, który – zwłaszcza w strefach rozciąganych – jest wzmocniony prętami stalowymi.
ŻELBETOWE WZMOCNIENIE ŚCIAN KOLANKOWYCH
Konstrukcja, zwiększająca nośność ścian kolankowych, składa się z żelbetowych słupków, których liczba, wymiary i zbrojenie określone są w projekcie konstrukcyjnym domu. Słupki te (Fot. 4) są dołem monolitycznie połączone z wieńcami stropowymi, a górą – z wieńcami dachowymi, wykonanymi nad wymurowanymi z bloczków lub pustaków odcinkami ściany kolankowej.
Dla słupków najważniejsze jest odpowiednie zakotwienie prętów zbrojeniowych w betonie wieńca stropowego (Fot. 5). Bez tego miałyby one niewiele większą nośność na zginanie niż murowana ściana kolankowa, obciążona u góry poziomym rozporem dachu.
Fot. 4 – Głównym elementem wzmocnienia ścian kolankowych są żelbetowe słupki, zakotwione w wieńcu stropowym i połączone od góry wieńcem dachowym
Fot. 5 – Dla nośności ściany kolankowej decydujące znaczenie ma poprawne zakotwienie zbrojenia słupków żelbetowych w wieńcach stropowych
Ściany kolankowe muruje się odcinkami, pomiędzy wypuszczonymi z wieńca stropowego prętami zbrojenia słupków. Pozostawione przerwy na słupki, deskuje się z obu stron i wypełnia betonem. Dzięki takiej technologii słupki są trwale „sklejone” z murem. Dopiero na końcu wykonuje się deskowanie, układa zbrojenie i betonuje wieniec dachowy. Nie ma on większego udziału w przenoszeniu obciążeń z dachu, ale bardzo ułatwia osadzanie kotew, służących do mocowania murłaty.
Tak więc w ścianie kolankowej to właśnie wzmacniająca ją żelbetowa konstrukcja odpowiada za przeniesienie obciążeń, przekazywanych na nią przez dach, a nie wypełniające ją stosunkowo długie odcinki muru z bloczków lub pustaków.
MIESZANKA BETONOWA TYLKO Z PEWNEGO CEMENTU
Żelbetowe słupki i wieńce dachowe, wzmacniające ściany kolankowe, tylko wtedy zapewnią drewnianej więźbie dachowej stabilność i odpowiednią nośność, jeśli do przygotowania mieszanki betonowej, z której zostały wykonane użyto pewnego cementu, wyprodukowanego w cementowni.
Gdyby zrobiono to z jakiejkolwiek mieszanki cementowo-popiołowej, o składzie niespełniającym wymagań normy cementowej, to żelbetowe elementy ścian kolankowych nie tylko mogłyby być nietrwałe, ale i – co zdecydowanie ważniejsze – nie mieć wystarczającej nośności do przeniesienia obciążeń z dachu.
Dla więźb krokwiowych i krokwiowo-jętkowych jest to szczególnie ważne, ponieważ w swojej klasycznej postaci nie są one dodatkowo podparte na stropie poddasza, więc ich stabilność zależy wyłącznie od nośności i sztywności zewnętrznych ścian kolankowych (czytaj: wzmacniającej je konstrukcji żelbetowej).
Należy więc mieć świadomość, że użycie mieszanek popiołowo-cementowych do wykonania żelbetowych słupów i wieńców, mogłoby skończyć się wywróceniem ścian kolankowych i rozjechaniem krokwi dachowych, a w konsekwencji – katastrofą budowlaną.
Dlatego do wykonania – nie tylko tych, ale jakichkolwiek – elementów żelbetowych należy używać wyłącznie mieszanek betonowych, w których spoiwem jest pewny cement, pochodzący 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?
Dlaczego ściany domów z żelbetowym szkieletem konstrukcyjnym są odporne na uszkodzenia?
Które stropy z betonu stosuje się w domach jednorodzinnych najczęściej?