Stropy nad piwnicami
W budownictwie spotyka się przykłady koncentrowania uwagi jedynie na dociepleniu ważniejszych elementów, jakimi są ściany zewnętrzne czy dachy.
Tab. 1. Podział stropów
| Grupa | Podgrupa | Materiały stosowane do elementów konstrukcyjnych |
| Belkowe | belkowo-płytowe | drewno, stal, cegła, żelbet |
| belkowo-pustakowe | żelbet, ceramika, stal, betony | |
| belkowo-łupinowe | żelbet, beton, stal | |
| Płytowe | jednokierunkowo zbrojone | żelbet |
| dwukierunkowo zbrojone | żelbet | |
| grzybkowe | żelbet | |
| Żebrowe | – | żelbet |
| Gęstożebrowe | pustakowe | żelbetowe |
| skrzynkowe | żelbetowe | |
| Staloceramiczne | – | ceramika + stal |
| Średnio- i wielkowymiarowe | z dyli | żelbet, gazobeton zbrojony |
| płyty płaskie | żelbet | |
| płyty żebrowe | żelbet, stal | |
| płyty kanałowe | stal |
We współczesnym budownictwie zaobserwować można różne rozwiązania stropów nad piwnicami. jedne sięgają swoimi korzeniami jeszcze do XIX wieku, inne reprezentują najnowsze trendy. pomimo różnic, wszystkie stropy powinny odpowiadać czterem zasadniczym warunkom.
Należą do nich:
• nośność,
• odporność ogniowa,
• izolacyjność akustyczna,
• izolacyjność termiczna.
|
|
| Rys. 1. Sklepienia odcinkowego a) pokazanie wiązania cegieł b) schemat oparcia cegieł na podciągu |
O ile pierwszy z warunków musi zostać spełniony już w fazie projektowania, o tyle pozostałe trzy nie maja kluczowego znaczenia dla rozpoczęcia inwestycji budowlanej, a właściwości stropu odnośnie izolacyjności termicznej, czy akustycznej nie niosą za sobą żadnych konsekwencji prawnych (mowa o budownictwie jednorodzinnym) – jedynie następstwa ekonomiczne oraz skutki zdrowotne.
Aby zobrazować, jak zmieniała się technologia budowania stropów, można dokonać ich klasyfikacji ze względu na dwa czynniki:
• rodzaj konstrukcji,
• materiał wykonawczy.
|
|
| Rys. 2. Przykłady zastosowania różnych elementów drobnowymiarowych w konstrukcji stropu ceglanego z początku XX wieku. |
W tabeli 1 zestawiono najczęściej spotykane typy stropów.
Jak wynika z powyższej tabeli, najstarszym materiałem stosowanym w budowie stropów jest drewno. Nic w tym dziwnego. Jest to materiał, który można obrabiać za pomocą prostych narzędzi, do wytworzenia którego nie potrzeba stosować skomplikowanych technologii.
Zasada konstruowania stropów drewnianych polega na oparciu belki, stanowiącej element konstrukcyjny, na podporach, natomiast przestrzenie pomiędzy belkami wypełnia się płytami, pustakami lub łupinami i przekazującymi na owe belki ciężar własny oraz użytkowy.
Strop ten, mimo iż łatwy w wykonaniu, posiada również wady.
Jedną z nich jest mała odporność na szkodniki oraz grzyby, wilgoć, czy ogień. O ile potrafimy teraz sobie z tym problemem radzić całkiem nieźle, o tyle nasi przodkowie mieli z tym problemy.
W grupie stropów ceglanych, najbardziej znanym i rozpowszechnionym jest strop Kleina, lecz najbardziej reprezentatywnym przykładem powinien być tu oczywiście strop niezbrojony ceglany za sklepieniem w różnym kształcie. Rodzajów takiego stropu jest wiele: eliptyczny, paraboliczny, koszowy, ostrołukowy. Ze względu na małą wyniosłość, sklepienia te mogą być stosowane do stosunkowo niedużych rozpiętości. Dlatego też przesklepiane pomieszczenia musza być podzielone na mniejsze pola za pomocą dwuteowych belek stalowych lub łuków (łęgów) dźwigających sklepienia odcinkowe (rys. 1). Jeszcze na początku XX stulecia w różnego rodzaju podręcznikach pojawiały się informacje i porady, w jaki sposób można wykonać taki strop oraz z jakich elementów. Ciekawostką jest fakt, iż kilkadziesiąt lat temu stosowano zgoła inne elementy drobnowymiarowe, jako wypełnienie stropu ceglanego niezbrojonego (rys. 2). Niestety sztuka stawiania stropu ceglanego (różnych kształtach) jest już właściwie sztuką zapomnianą.
Stropy gęstożebrowe natomiast zajęły należną sobie pozycję. Powodem tego niewysoka ich cena, łatwość montażu oraz duża wytrzymałość idąca w parze z niedużyum ciężarem.
|
|
| Rys. 3. Strop na belkach drewnianych firmy WEBER a) Przekrój stropu 1. Płyta drewnopochodna 2. Belki nośne 3. Płyta docieplająca (styrodur) 4. Paroizolacja 5. Płyta gipsowa 6. Łaty 7. Płyta drewnopochodna 8. Beton drobnokruszywowy klasy B 25 9. Warstwa fakturowa |
|
|
|
| b) Montaż płyt stropowych na placu budowy |
W dzisiejszym budownictwie tradycyjnym znajdujemy bardzo wiele rodzajów tego typu stropów. Najchętniej stosowanym „przedstawicielem” tego typu stropów jest strop Ackermana. Konstrukcja stropów gęstożebrowych nie zmieniła się właściwie od lat, natomiast zmianie uległy kształty elementów wypełniających. „Zasada działania” takiego stropu, polega na ułożeniu na ścianach (lub podciągach) belek żelbetowych o charakterze nośnym i na wypełnieniu przestrzeni międzybelkowej pustakami betonowymi lub ceramicznymi. Następnie cały strop zalewa się betonem, pozostawiając 3–5 cm nadlewkę. Innym rozwiązaniem jest ułożenie pustaków stropowych, zamontowanie zbrojenia między owymi pustakami i zalanie wszystkiego, podobnie jak i we wcześniejszej metodzie, betonem, pozostawiając nadlewkę. Różnica w obu przypadkach polega jedynie na technologii układania elementów stropowych, natomiast metoda przenoszenia obciążeń jest tu taka sama.
Z bardziej znanych rodzajów stropów warto wymienić jeszcze strop kanałowy prefabrykowany oraz monolityczny żelbetowy. Są to rozwiązania stosowane, lecz posiadające szereg wad. Jeśli chodzi o stropy prefabrykowane, to zaliczyć można do nich konieczność wykorzystania sprzętu ciężkiego do transportu i ułożenia elementów stropowych. Natomiast w stropach monolitycznych słabością jest konieczność wykonania deskowania pod całą powierzchnią stropu, podstemplowania, wykonania zbrojenia. Wszystkie te wady „przebić” może mała izolacyjność cieplna w obu tych przypadkach.
Czy zatem nie ma sposobu na pokrycie piwnic stropem posiadającym więcej zalet, a mniej wad? Otóż producenci materiałów budowlanych prześcigają się w wymyślaniu nowych technologii, wymyślając nowe komponenty i tworząc nowe kombinacje konstrukcyjne.
|
|
| Rys. 4. Prefabrykowana płyta żelbetowa firmy GLATTHAAR ze zintegrowanym dociepleniem |
Przykład taki zaprezentowała firma WEBER. Na bazie sprawdzonych „werberowskich” koncepcji oszczędnego budowania, stworzyła ona elementy stropu nad piwnicą na bazie stropu drewnianego belkowego (rys. 3). W domku, w którym wypróbowano nowy rodzaj stropu, wartość współczynnika U0 dla tego elementu konstrukcyjnego wyniosła 0,15 W/m2×K). W porównaniu z innymi, tradycyjnymi metodami krycia piwnic, oszczędność energii cieplnej oscyluje w granicach 30%. Jeśli chodzi o finanse, to rozwiązanie powyższe można by zaliczyć do tej samej grupy cenowej, co i stropy żerańskie prefabrykowane na rynku materiałów budowlanych. System „werberowskich” stropów nad piwnicami można zastosować w każdym domku, niezależnie od tego, czy piwnica ma być użytkowa, czy służyć jako pomieszczenie mieszkalne.
Ale zintegrowane docieplenia stropu nad piwnicą można osiągnąć również stosując inne rozwiązania niż belki drewniane. Dowodzi tego przykład GLATTHAAR. Warstwa ochrony cieplnej leży w pasach wciśniętych w elementy żelbetowe. Wartość współczynnika U0 tego stropu wynosi 1,0 W/m2×K). Przedstawiony na rys. 4 element ocieplonego stropu stanowi oprócz funkcji ochrony termicznej, także funkcję nośną. Jak jednak mówią przedstawiciele firmy, do tego rozwiązania dochodzi jeszcze kilka elementów polepszających walory termoizolacyjne stropu. jakie to będą elementy, tego producent na razie nie chce zdradzić, natomiast na dziś strop można zakwalifikować do grupy ciekawych, znajdujących się wszak jeszcze w fazie optymalizacji.
|
|
||
| Rys. 5. Strop firmy SCHWÖRER ze zintegrowaną izolacją cieplną jako element prefabrykowany |
Rys. 6. ten sam strop lecz podzielony na półprefabrykaty. |
Firma SCHWÖRER natomiast zaproponowała rozwiązanie oparte na stali i betonie z elementami izolacyjnymi (rys. 5). Ochronę cieplną pełni tu pianka poliuretanowa. Strop ma grubość 27 cn (7 cm betonu, 13 cm twardej pianki, 7 cm betonu), a jego współczynnik U0 wynosi 0,3 W/(m2×K). Dla porównania strop ciężki o podobnej grubości osiąga wartość U0 rzędu 0,7 W(m2×K). Na uwagę zasługuje tu fakt, iż elementy stropowe wykonuje się w zakładzie prefabrykacji i transportuje na plac budowy. Oszczędza to zarówno pieniądze, jak i czas, co jeśli chodzi o wysychanie stropów monolitycznych, jest sprawą niebagatelną. Bezsprzeczna jest także oszczędność drewna na deskowanie. Montaż stropu ze zintegrowanym dociepleniem trwa nie dłużej niż 8 godzin. Istnieją również pośrednie rozwiązania tego rodzaju stropu, polegające na zestawianiu poszczególnych elementów stropu, czyli płyty żelbetowej, pianki oraz płyty żelbetowej wierzchniej oddzielnie na placu budowy (rys. 6). Jest to jednak rozwiązanie rzadko stosowane ze względu na dosyć dużą pracochłonność.
Innym z ciekawych rozwiązań konstrukcyjnych jest prefabrykowany z drobnowymiarowych elementów ceglanych. Składa się on z pojedynczych cegieł z pustakami powietrznymi, które w warunkach fabrycznych zostają połączone ze sobą w taflę (rys. 7). Przy wypełnianiu przestrzeni pomiędzy cegłami pamiętać należy o zainstalowaniu uchwytów montażowych. Wykonanie wykuszy, otworów na przejścia instalacyjne, czy klatkę schodową nie stwarza żadnych problemów, ponieważ wszystkie te elementy można już uwzględnić w fazie produkcji. Rozpiętość takiego stropu dochodzi do 7,5 m, natomiast szerokość pojedynczego elementu wynosi 2,5 m.
Powoduje to niestety konieczność wykorzystania do transportu samochodu z platformą niskopodwoziową. Zaletą natomiast jest fakt, iż wyspecjalizowanej brygadzie, montaż takiego stropu o powierzchni ok. 100 m2 zajmuje niecałe 2 godziny. Ważną zaletą takiego rozwiązania konstrukcyjnego jest wysoka izolacyjność akustyczna, która po wykonaniu wylewki wyrównującej grubości 3 cm wynosi 56 dB. Niestety izolacyjność termiczną strop taki uzyskuje dopiero po ułożeniu minimum 5-centymetrowej warstwy styropianu lub pianki poliuretanowej.
|
|
| Rys. 7. Ceglane elementy drobnowymiarowe połączone w faflę – fotografia AG Ziegeldecke. |
Podsumowanie
Jak widać z przedstawionych przykładów, tendencje w dziedzinie stropów nad piwnicami kierują się w stronę prefabrykacji. Jest to zrozumiałe, choćby z punktu widzenia oszczędności czasu. Szybszy montaż upraszcza proces budowania. Sezon budowlany w naszej strefie klimatycznej rozpoczyna się w miesiącach wiosennych, kończy jesienią. Wielu inwestorów, opierając się na rachunku ekonomicznym (krótszy czas realizacji – wcześniej można odzyskać zainwestowane pieniądze) rozpoczyna i kończy budowę obiektów w ciągu jednego sezonu.
Inną tendencją jest obniżenie wartości współczynników przenikania ciepła przez przegrody. Zrobiono w tej dziedzinie już wiele. Jak widać, pomysłów nie brakuje. Sprawą dyskusyjną jest jednak ich realizacja. Jedno jest pewne. Współczynniki ograniczające uchodzenie ciepła z budynku zaostrzają się. W chwili naszego wstąpienia do Unii Europejskiej będą one jeszcze bardziej rygorystyczne. I choćby z tego powodu należy znaleźć rozwiązanie pozwalające na oszczędność energii również w przypadku stropów nad piwnicami.
Mgr inż. Mariusz Januszewski
Politechnika Koszalińska
WARSTWY – DACHY i ŚCIANY 4’2001
Bibliografia:
1. „Beton – oder darf’s auch etwas mehr sein?” pro Fertig Haus 11-12/99
2. Charytonow E. „Zarys historii architektury” Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1963 r.
3. Tauszyński K. „Budownictwo ogólne” Wydawnictwa Szkole i Pedagogiczne, Warszawa 1975 r.
4. Urban L. „Ustroje i roboty budowlane” cz. II Państwowe Wydawnictwa Szkolnictwa Zawodowego, Warszawa 1963 r.
