W budownictwie jednorodzinnym najczęściej stosowane są częściowo prefabrykowane, żelbetowe stropy gęsto żebrowe. Oferta różnych rozwiązań proponowana przez producentów jest bardzo duża. W poniższym artykule nie omawiamy stropów drewnianych – ze względu na ich odmienną konstrukcję i materiał, z jakiego są zrobione.
Stropy ze względu na funkcję, jaką pełnią w budynku, muszą się charakteryzować odpowiednią:
♦ wytrzymałością (nośnością) zapewniającą bezpieczne przeniesienie na konstrukcyjne elementy budynku, tzn. ściany i podciągi, oprócz ciężaru własnego także obciążenia użytkowego oraz ciężaru ścianek działowych, podłogi i sufitu;
♦ sztywnością – zapobiegającą nadmiernym ugięciom stropu;
♦ ognioodpornością – wszystkie przedstawione przez nas stropy spełniają warunki ochrony przeciwpożarowej;
♦ izolacyjnością akustyczną
- niestety, żaden ze stosowanych w Polsce stropów nie zapewnia tej cechy w wystarczającym stopniu. Jednak w domu jednorodzinnym, w którym ewentualne hałasy nie są bardzo głośne i uciążliwe, można zdecydować się na zastosowanie stropów, które nie spełniają warunków normowych. Omawiane stropy mają znacznie większą izolacyjność akustyczną niż – stosowane również – stropy drewniane. Izolacyjność akustyczną stropu można zapewnić, układając podłogę pływającą (o takim rozwiązaniu pisaliśmy w 9/96 numerze „Muratora”).
Podstawowe parametry techniczne stropów przedstawiamy poniżej.
♦ Rozpiętość stropu to odległość pomiędzy ścianami powiększona co najmniej o minimalne głębokości oparcia stropu na elementach konstrukcyjnych – z reguły jest to 8-12 cm z każdej strony.
♦ Wysokość konstrukcyjna stropu jest to łączna wysokość wszystkich warstw stropu tworzących monolityczny element konstrukcyjny. Wysokość ta zależy przede wszystkim od maksymalnej rozpiętości danego rodzaju stropu.
♦ Czas, po którego upływie strop można obciążyć. Stropy całkowicie prefabrykowane można obciążyć po zakończeniu montażu, podczas gdy stropy, które całkowicie lub częściowo (na przykład tylko jedna warstwa) wykonane są
z betonu układanego na budowie, można obciążyć dopiero po pewnym czasie, gdy osiągną wymaganą wytrzymałość. Bez usuwania stemplowań można na taki strop wchodzić po jednym lub dwóch dniach, w czasie których beton wymaga odpowiedniej pielęgnacji. Po 8-14 dniach można usunąć tymczasowe podpory montażowe. Projektowaną pełną wytrzymałość strop osiąga po około 4 tygodniach.
♦ Sposób wykonania stropu. Są stropy, których montaż wymaga zastosowania specjalistycznego ciężkiego sprzętu (montaż dźwigiem) oraz takie, w których ciężar poszczególnych elementów jest na tyle mały, że można montować je ręcznie, w 2-4 osoby. Konieczność zastosowania dźwigu jest kłopotliwa, a może się zdarzyć, że układ okolicznej zabudowy rozwiązanie takie całkowicie wyeliminuje.
Stropy, zależnie od rodzaju, wykonuje się:
♦ na deskowaniu pełnym (płyta żelbetowa wykonywana na budowie),
♦ na deskowaniu częściowym (strop Akermana),
♦ stosując liniowe stemplowanie częściowo prefabrykowanych belek stropowych. Rozstaw stemplowań zależy od typu stropu (stropy gęstożebrowe
z belkami częściowo prefabrykowanymi i wypełnieniem z pustaków),
♦ bez deskowania oraz podpór tymczasowych (żelbetowe płyty prefabrykowane).
Najbardziej pracochłonne i kosztowne jest wykonanie deskowania pełnego. Jednak po odpowiednim zabezpieczeniu folią deskowanie to można w 70% wykorzystać powtórnie jako deskowanie pod wierzchnie pokrycie dachu. W niektórych firmach, które oferują elementy stropów lub w wypożyczalniach sprzętu budowlanego można wypożyczyć stalowe podpory montażowe regulowanej wysokości. Eliminuje się w ten sposób konieczność zakupu stempli (podpór) drewnianych z okrąglaków. Orientacyjny koszt wypożyczenia jednego stempla – 0,20-0,25 zł/dobę.
■ Stropy gęstożebrowe z wypełnieniem z pustaków
Ten rodzaj stropów jest w konstrukcjach budynków jednorodzinnych najbardziej rozpowszechniony. Ich podstawową za
letą, która decyduje o tak dużej popularności, jest możliwość ręcznego montażu, wynikająca głównie z niewielkiego ciężaru poszczególnych elementów stropu. Pustaki wypełniające przestrzeń pomiędzy belkami nośnymi mogą być wykonane z następujących materiałów:
♦ ceramiki – w stropach: EF, Eko, Fert, Ceram oraz Akerman;
♦ żwirobetonu lub betonu lekkiego – keramzytobetonu, trocinobetonu, żużlobetonu lub betonu typu pollytag (wykonanego z zastosowaniem kruszywa otrzymanego przez spiekanie granulowanego popiołu lotnego) – w stropach: Baumat, Betonex, Budizol, DZ, FRB, Leier, Marywit, Miro, Techbud, Teriva);
♦ styropianu – w stropie systemu Thermomur.
W stropach z wypełnieniem z pustaków ceramicznych z wyjątkiem stropu Akermana elementami nośnymi są prefabrykowane belki kratownicowe ceramiczno-żelbetowe – kratownica wykonana z prętów zbrojeniowych zabetonowana jest w kształtkach ceramicznych. Liczba oraz średnica prętów zależą od rozpiętości stropu.
Przygotowania do montażu elementów. Podczas montażu stropu, oprócz podpór stałych, na których opierają się belki, trzeba stosować tymczasowe podpory montażowe. Ich liczba zależy od rozpiętości i rodzaju stropu – zazwyczaj nie mogą być rozstawione rzadziej niż co 2 m. Podpory montażowe należy ustawić w równych od siebie odstępach pod węzłami dolnego pasa kratownicy. W celu zwiększenia dokładności montażu producenci zalecają ustawianie dodatkowych podpór także tuż przy podporach stałych. Przed ułożeniem belek górne powierzchnie podpór stałych i montażowych trzeba wypoziomować. Często przy wykonywaniu stropów większej rozpiętości producenci zalecają niewielkie – około 10 mm – uniesienie belek w środku rozpiętości za pomocą stemplowania. Właściwy rozstaw belek najlepiej jest ustalić, układając pomiędzy ich końcami po jednym pustaku.
Wieńce. Belki łączy się ze ścianą za pośrednictwem układanych na budowie wieńców żelbetowych. Układane są one wzdłuż ścian zewnętrznych oraz wzdłuż wewnętrznych ścian konstrukcyjnych (tych, na których opierają się belki). Wysokość wieńców nie może być mniejsza od wysokości stropu. Ich zbrojenie z reguły wykonuje się z czterech prętów średnicy 10-12 mm połączonych strzemionami średnicy 4-6 mm w rozstawie około 20-30 cm. Zbrojenie wieńców w narożach należy połączyć ze sobą na zakład, gdyż tylko w ten sposób mogą one pełnić funkcję nie tylko właściwego połączenia konstrukcji stropu ze ścianą, ale również chronić elementy konstrukcji budynku przed zarysowaniem wywołanym nierównomiernym osiadaniem gruntu pod fundamentami.
Głębokość oparcia belek na ścianie nie powinna być mniejsza niż 8 cm. Jeżeli ściana zbudowana jest z betonu komórkowego lub pustaków ceramicznych, producenci zalecają wymurowanie warstwy ściany pod belkami z cegły pełnej lub wykonanie wieńca żelbetowego opuszczonego 4 cm po niżej spodu belki. W innych wypadkach belki układa się na warstwie zaprawy cementowej grubości 2 cm.
Żebra rozdzielcze. Jeżeli rozpiętość stropu przekracza 4,5 m należy zastosować dodatkowe, w środku jego rozpiętości, prostopadle do belek żebro rozdzielcze. Zapobiega ono „klawiszowaniu” stropu i zapewnia współpracę belek w przenoszeniu obciążeń skupionych, zmniejszając w ten sposób ugięcia stropu (o funkcji żeber rozdzielczych w konstrukcji stropu pisaliśmy w numerze 4/95 „Muratora”). Szerokość żebra powinna wynosić około 8-10 cm, a jego zbrojenie powinno składać się z dwóch prętów średnicy 10-12 mm połączonych strzemionami średnicy 4,5-6 mm rozstawionymi co 20-30 cm.
Żebra wzmocnione. Jeżeli ścianka działowa jest usytuowana równolegle do belek, to stosuje się żebra wzmocnione. Zależnie od wartości obciążenia, można je wykonać w różny sposób:
♦ z dwóch belek stropowych ułożonych obok siebie,
♦ z dwóch rozsuniętych belek stropowych z ułożonym pomiędzy nimi dodatkowym zbrojeniem lub jako belkę żelbetową wykonywaną na budowie.
Układanie pustaków. Przestrzeń pomiędzy belkami nośnymi wypełnia się pustakami, najlepiej w taki sposób, aby ich powierzchnie styku w kolejnych rzędach (pomiędzy kolejnymi belkami) mijały się. Przylegające do wieńców i żeber rozdzielczych powierzchnie czołowe pustaków powinny być – przed ich ułożeniem – zamknięte (zade- klowane) zaprawą cementową. Zapobiega się w ten sposób wypełnianiu komór pustaka betonem i zbędnemu zwiększaniu ciężaru stropu. Pustaków nie należy opierać na podporach stałych, na których ułożone są belki.
Betonowanie. Całość konstrukcji po ułożeniu belek, pustaków oraz zbrojenia wieńców i żeber rozdzielczych wypełnia się na budowie betonem klasy minimum B15, tworząc kilkucentymetrową warstwę nadbetonu. Należy zwrócić uwagę na dokładne zagęszczenie betonu (ręczne lub mechaniczne)
- przestrzeni pomiędzy pustakami oraz warstwy nadbetonu. Grubość tej warstwy – od 3
do 5 cm – można kontrolować za pomocą ułożonych na powierzchni pustaków łat, które
- zanim wierzchnia warstwa stwardnieje całkowicie – usuwa się, a miejsca po nich uzupełnia betonem.
Zaletą stropów gęstożebrowych z pustakami jest nieskomplikowany montaż, możliwy do wykonania nawet przez dwie osoby, bez konieczności użycia ciężkiego sprzętu (ciężar pustaków około 10-17 kg, ciężar belki około 12 kg/m). Ważne jest również, że całą konstrukcję można wykonać bez deskowania. Konieczne jest jedynie tymczasowe podparcie belek.
Stropy Akermana. Konstrukcję nieco odmienną od opisanej ma strop Akermana , stosowany w budownictwie już przed II wojną światową. W rozwiązaniu tym nie stosuje się prefabrykowanych belek kratownicowych, lecz żebra nośne w całości wykonywane na budowie, równolegle z betonowaniem płyty. Ułożenie tego stropu wymaga pełnego (co najwyżej z kilkucentymetrowymi odstępami) i sztywnego deskowania. Pustaki ceramiczne produkowane są w czterech wysokościach: 15,18, 20 i 22 cm, szerokość – 30 cm, a długość zależnie od producenta do 30 cm.
Zbrojenie żeber składające się z prętów głównych oraz strzemion, wysokość zastosowanych pustaków oraz wynikająca z tego wysokość stropu zależą od rozpiętości stropu i dobierane są przez projektantów. Jednak w porównaniu z innymi stropami gęstożebrowymi z wypełnieniem z pustaków, ten typ stropu charakteryzuje się stosunkowo małym zużyciem stali. Układając strop Akermana, należy kierować się opisanymi powyżej zasadami, zachowując jednak typową tylko dla tego stropu kolejność prac:
♦ montaż deskowania,
♦ ułożenie pustaków,
♦ ułożenie zbrojenia,
♦ ułożenie i zagęszczenie betonu,
♦ wyrównanie powierzchni płyty,
♦ pielęgnowanie betonu.
Stropy z wypełnieniem z pustaków betonowych. Pustaki stropowe produkuje się z betonu zwykłego (żwirobetonu) lub betonu lekkiego różnego typu: żużlobetonu, keramzytobetonu lub betonu pollytag. Pustaki wykonane z betonu zwykłego są cięższe, charakteryzują się gorszą izolacyjnością akustyczną, są jednak tańsze. Stosowanie pustaków z betonów lekkich jest szczególnie wskazane w konstrukcjach, w których ciężar własny decyduje o wielkości obciążeń całkowitych. Belki nośne tych stropów (z wyjątkiem stropu DZ-3) mają konstrukcję podobną do konstrukcji belek opisanych na stronie 93, z tym że stopka, w której zamocowane są pręty zbrojeniowe belek kratownicowych, jest w całości wykonana z betonu. Dokładność wykonania dolnej płaszczyzny stopki wpływa na zakres robót wykończeniowych i na grubość warstwy tynku.
Prefabrykowane belki żelbetowe stropu DZ mają kształt odwróconej litery T. W dolnej części belki umieszczone jest zbrojenie główne (liczba i średnica prętów zbrojeniowych zależy od rozpiętości stropu), rozszerzenie belki pozwala również na oparcie na niej z dwóch stron pustaków wypełniających. Masa 1 metra belki wynosi około 37 kg, a najdłuższa sześciometrowa – waży 222 kg. Zależnie od długości belki wykonuje się w nich jeden lub dwa otwory umożliwiające wykonanie w stropie żeber rozdzielczych. Stropy z wypełnieniem z pustaków betonowych wykonuje się w takiej samej kolejności, jak stropy z wypełnieniem pustakami ceramicznymi.
Stropy z wypełnieniem z pustaków styropianowych charakteryzują się lepszą niż inne stropy izolacyjnością termiczną (współczynnik przenikania ciepła k = 0,28 W/m2-K) i dlatego warto stosować je jako stropy przyziemia – nad przestrzenią wentylowaną lub nad nieogrzewanymi piwnicami. Kształt pustaków pozwala na połączenie ich w jednej konstrukcji z belkami typu Teriva, Fert, DZ lub podobnymi.
■ Stropy filigran
Są to konstrukcje wykonywane częściowo z elementów prefabrykowanych, a częściowo betonowane na budowie. Elementem prefabrykowanym jest cienka (5-7 cm) płyta żelbetowa z zatopionym zbrojeniem dolnym stropu, w której osadzone są dźwigary kratowe. Na płycie układa się już na budowie warstwę betonu (grubość warstwy zależy od rozpiętości stropu), która zespala konstrukcję w monolityczną całość. Płyta prefabrykowana, oprócz funkcji konstrukcyjnej, pełni również funkcję deskowania dla warstwy betonu układanej na budowie. Płyty prefabrykowane projektuje się indywidualnie dla konkretnego stropu – mogą mieć dowolne kształty i nie ograniczone modułem rozpiętości – nawet do 12 m. Grubość gotowego stropu typu filigran może wynosić od 11 do 30 cm, a masa m2 płyty prefabrykowanej – około 150-200 kg. Orientacyjny koszt wykonania 1 m2 stropu rozpiętości 6 m – 118,20 zł. Stropy tego typu łączą cechy stropów prefabrykowanych i monolitycznych - łatwy montaż, swoboda w nadawaniu dowolnego kształtu i wymiarów oraz gładkość dolnej powierzchni stropu (nie wymagają tynkowania). Dzięki układanej na budowie warstwie betonu stropy filigran nie „klawiszują”, montaż ich wymaga jednak zastosowania specjalistycznego sprzętu. Stropy filigran produkują firmy: BETONEX, BUDIZOL, KOMBET, NEXPOL oraz PE-KA-BEX BUD.
■ Prefabrykowane płyty żełbetowe
Najczęściej stosowane „duże” prefabrykaty stropowe to płyty kanałowe (otworowe), produkowane według technologii wielkoblokowej i nazywane – od miejsca, gdzie po raz pierwszy zostały zastosowane - płytami żerańskimi (e> 21). Rozpiętości płyt wynoszą od 2,40 m do 6,00 m (w module co 30 cm), szerokości – 60, 90 i 120 cm. Grubość płyt – 24 cm, a średnica kanałów – 19,4 cm. Wzdłuż równoległego do kanałów brzegu płyty, na całej jego długości, wyprofilowane jest złącze, które wypełnione zaprawą cementową zapobiega „klawiszowaniu”. Z płyty, poza krawędź opierającą się na podporze, wypuszczone są pręty zbrojenia górnego. Skosy ukształtowane na krawędziach podporowych zapewniają możliwość wykonania wieńca żelbetowego i połączenia konstrukcji stropu ze ścianą.Innym typem stropów prefabrykowanych są płyty z wypełnieniem bloczkami z autoklawizowanego betonu komórkowego. Elementami nośnymi są skrajne żebra podłużne oraz płyta górna grubości 6 cm wykonane z betonu klasy B20. Wypełnienie stanowią bloczki z betonu komórkowego odmiany 600. Szerokość produkowanych płyt wynosi 60 cm, a rozpiętość od 2,40 m do 6,60 m ze stopniowaniem co 30 cm. Grubość płyt – podobnie jak płyt kanałowych – wynosi 24 cm.
Zaletami prefabrykowanych stropów żelbetowych są:
♦ szybki montaż,
♦ możliwość obciążenia bezpośrednio po zakończeniu montażu,
♦ gładka powierzchna sufitu,
która nie wymaga stosowania grubej warstwy tynku. Wadą tych stropów jest powstawanie rys w miejscu łączenia elementów oraz konieczność zastosowania podczas montażu ciężkiego specjalistycznego sprzętu.
Płyty żerańskie oferowane są przez różne wytwórnie prefabrykatów, a płyty z wypełnieniem bloczkami z autoklawizowanego betonu komórkowego produkuje FAELBET. Koszt 1 m2 stropu rozpiętości 6 m wynosi:
♦ z płyt żerańskich – 70,10 zł,
♦ z płyt z wypełnieniem bloczkami z autoklawizowanego betonu komórkowego – 82,70 zł.
■ Koszty
Koszty wykonania metra kwadratowego stropów takiej samej rozpiętości koszty wymienione przy stropach filigran i płytach prefabrykowanych) obejmują:♦ przygotowanie, ustawienie i rozebranie stemplowania, rygli przy ścianach podporowych oraz deskowań żeber rozdzielczych (w stropie Akermana przygotowanie ażurowych lub pełnych deskowań),
♦ ułożenie czasowych pomostów,
♦ ułożenie belek prefabrykowanych i pustaków,
♦ zasklepienie pustaków skrajnych przy żebrach rozdzielczych i wieńcach
♦ wykonanie zbrojenia wieńców na ścianach zewnętrznych i wewnętrznych,
♦ przygotowanie i ułożenie zbrojenia w stropie Akermana,
♦ ułożenie i zagęszczenie betonu wraz z wyrównaniem powierzchni,
♦ pielęgnacja betonu.
Metr kwadratowy stropu większej rozpiętości jest wprawdzie nieco droższy (dochodzi koszt dodatkowego zbrojenia belek), ale zastosowanie na przykład jednego stropu rozpiętości 7,2 m zamiast dwóch stropów rozpiętości 3,6 m każdy, eliminuje kosztowne i pracochłonne roboty fundamentowe oraz inne prace (np. murarskie) związane z wybudowaniem dodatkowej podpory. Ponadto strop większej rozpiętości umożliwia swobodniejsze i bardziej dowolne kształtowanie wnętrza budynku oraz ułatwia ewentualną przebudowę.