Skip to main content
Strop żelbetonowy

Odchudzanie stropów żelbetowych, bezpieczne i ekonomiczne

Współcześnie głównym narzędziem inżyniera budownictwa jest komputer. Profesjonalne oprogramowanie i duża moc obliczeniowa pozwala na bezpieczne projektowanie bardzo zaawansowanych konstrukcji. Wiele rozwiązań ma jednak swoje korzenie w przeszłości, w czasach gdy decydowała wizja i intuicja.

Przeglądając „Style w architekturze” W. Kocha, można natrafić na wzmiankę o sklepieniach amforowych. Naczynia ceramiczne układano w powłoce kopuły, co znacząco zmniejszało jej ciężar. Takie zadaszenie bywało stosowane w budynkach sakralnych około tysiąc pięćset lat temu. Od tamtego czasu budownictwo zmieniło się we wszystkich aspektach, ale idea przetrwała.

Konstrukcje żelbetowe

Konstrukcje żelbetowe cieszą się ogromną popularnością i mają wiele zalet. Połączenie stali i betonu pozwala na optymalne wykorzystanie właściwości obu materiałów. Poszczególne elementy charakteryzują się dużą trwałością i wytrzymałością. Konstrukcje żelbetowe dobrze radzą sobie z drganiami i nieprzewidzianymi wzrostami obciążenia. Poza tym rozwój w dziedzinach materiałów, chemii budowlanej, prefabrykacji i konstrukcji sprężonych zwiększa możliwości stosowania żelbetu. Trudno sobie wyobrazić rezygnacje z tego materiału, mimo jego wad.

Wady i zalety

Z dzisiejszej perspektywy głównym minusem jest technologia produkcji. Cement i stal powstaje w procesach wydatnie zwiększających zanieczyszczenie środowiska. Inna wada, czyli duży ciężar konstrukcji jest już wpisana w charakterystykę materiału. Radzenie sobie z tym problemem jest elementem procesu projektowania. Idealnym przykładem są stropy. Na czym to polega?

Ktoś zainteresowany mógłby zajrzeć do podręczników z zakresu mechaniki budowli i wytrzymałości materiałów. Jeżeli cierpliwie i ze zrozumieniem przestudiowałby podstawowe prawa i zależności, mógłby sformułować dwa wnioski.
1. Wytrzymałość stropu wzrasta, kiedy zwiększamy jego grubość (wysokość).
2. W przenoszeniu obciążenia biorą udział strefy znajdujące się blisko górnej i dolnej powierzchni stropu.

Pierwszy wniosek jest dość intuicyjny. Im grubszy strop, tym większe obciążenia jest w stanie przenieść. W tym momencie ujawnia się jednak wada żelbetu, czyli duży ciężar. Ciągłe zwiększanie grubości to niestety ślepa uliczka. Znaczna część uzyskanej wytrzymałości jest pochłaniana przez rosnącą masę stropu.

Drugi wniosek jest trudniejszy do przyjęcia. Karkołomnym zadaniem jest kompleksowo wyjaśniać całe zjawisko. Potrzebna jest znajomość pojęć z zakresu wiedzy inżynierskiej. Elementy zginane, naprężenia normalne, siły wewnętrzne… Warto jednak wiedzieć, że są to podstawowe i niepodważalne zasady, stosowane w budownictwie od bardzo dawna. Potwierdzeniem są nie tylko niezliczone badania doświadczalne, ale także praktycznie wszystko co zostało wybudowane w oparciu o obliczenia inżynierskie.

Oba wnioski doprowadziły do rozwiązania konstrukcyjnego, którego pierwowzoru można doszukiwać się w sklepieniach amforowych. Zwiększając grubość stropu, wprowadza się do niego specjalne wkładki zmniejszające całkowity ciężar. Obszary blisko górnej i dolnej powierzchni, to tam znajduje się zbrojenie, są wypełnione betonem. Dotyczy to nie tylko elementów wykonywanych w całości na budowie.

Stropy zespolone

Stropy zespolone, które stanowią połączenie płyty wykonanej w fabryce i mieszanki betonowej dolewanej już na placu budowy. Tutaj można zwrócić uwagę na bardzo efektowne wkłady o kształcie kuli. Były one zastosowane między innymi przy budowie Stadiony Narodowego w Warszawie. Także elementy całkowicie prefabrykowane, na czele z powszechnie znanymi płytami kanałowymi. W tym rozwiązaniu środkowej części znajdują się niewypełnione betonem otwory. Współczesna wersja, czyli sprężone płyty kanałowe, to uznane na świecie i bardzo bezpieczne rozwiązanie.

Odchudzone stropy mogą wyglądać niepokojąco. W solidnych żelbetowych konstrukcjach nie spodziewamy się przecież wkładek ze styropianu, a tym bardziej całkowicie pustych otworów. Ktoś mógłby pomyśleć, że to oszczędzanie materiału przez sprytnego wykonawcę. Warto jednak zrozumieć, że to tak naprawdę zwiększa wytrzymałości i bezpieczeństwo stropu. Rozwiązanie opiera się na podstawowej wiedzy inżynierskiej, a także jest z powodzeniem i nieustannie stosowane.

Zdjęcie na okładce: Useradd [CC BY-SA 3.0], from Wikimedia Commons