Wzmocnienia ścian. Słupy, nadproża, wieńce

Wieńce na ścianach

Wieniec powinien stanowić zabezpieczenie i wzmocnienie konstrukcji budynku. Jako newralgiczne miejsce w murze, narażające dom na duże straty ciepła, wieniec musi być też ciepły. Pewność, że powstanie ciepły dom daje budowanie w systemie, ponieważ wszystkie jego części są idealnie do siebie dopasowane. Zastosowanie profesjonalnych materiałów budowlanych oraz odpowiednie prowadzenie prac wykonawczych sprawią, że powstawanie miejsc ucieczki ciepła z domu w postaci tzw. mostków termicznych będzie w budynku ograniczone. Takim newralgicznym punktem ucieczki ciepła jest między innymi wieniec. Jeśli zrobiony zostanie z wysokiej jakości materiałów, o wyjątkowo dobrych parametrach technicznych, a następnie odpowiednio zabezpieczony, nadmierne przenikanie ciepła i wychładzanie budynku będzie bardzo utrudnione.

Wieniec to belka stanowiąca wzmocnienie ścian zewnętrznych budynku. Wieniec okala ściany nośne i zabezpiecza je w ten sposób przed rozsunięciem. Stabilizuje konstrukcję, uniemożliwiając przewrócenie się przegród zewnętrznych. Wieniec wykonuje się na obwodzie budynku każdej kondygnacji, najczęściej w linii stropu, tak aby tworzył rodzaj wzmacniającego go pierścienia. Powstaje ze zbrojonego betonu, a jego szerokość nie może być mniejsza niż 8 cm.

Wieniec systemowy składa się z gotowych do użycia elementów, które pozwalają na dużo szybsze i sprawniejsze wznoszenie budynku. Elementy są do siebie tak dopasowane pod względem wymagań budowlanych, że znacząco zmniejsza się ryzyko powstawania pęknięć na styku materiałów murowych. Tak zbudowany dom spełnia wysokie standardy termoizolacyjności.

Wieniec ściany jednowarstwowej

Aby wieniec nie stał się miejscem nadmiernych strat ciepła w budynku, konieczne jest jego odpowiednie osłonięcie. Ta żelbetowa belka, która musi znaleźć się na poziomie stropu w każdej ścianie nośnej, nie może przemarzać. Na takie ryzyko i niebezpieczeństwo powstania tu mostka termicznego, narażony jest głównie budynek o ścianach wzniesionych w technologii jednowarstwowej. Aby temu zapobiec, wykonuje się odpowiednie ocieplenie. Konieczna jest również specjalna forma obudowy zaizolowanej termicznie belki wieńca.

Wieniec składa się ze zbrojenia, którego parametry ustala projektant. Zbrojenie układa się na ostatniej warstwie elementów murowych ścian konstrukcyjnych. Następnie konieczna jest warstwa ocieplenia. Do termoizolacji wieńca w ścianie jednowarstwowej najczęściej wykorzystuje się nienasiąkliwą wełnę mineralną lub styropian. Później ocieplenie osłania się, np. specjalnymi płytkami betonowymi.

Elementy obudowujące od zewnątrz wieniec z ociepleniem są równocześnie jego szalunkiem traconym. Staje się tak dlatego, że podczas powstawania wieńca tworzą formę wypełnianą mieszanką betonową. Dzięki takiemu rozwiązaniu zyskujemy zespoloną całość. Z zewnątrz budynku powstaje jednorodne lico ściany, gdyż obudowa pozwala na uzyskanie gładkiej płaszczyzny na elewacji i równocześnie idealnego podłoża dla estetycznego tynku. Nie będzie on w przyszłości pękał.

Przeprowadzone w ten sposób prace sprawiają, że izolacyjność termiczna okolic wieńca i reszty muru są maksymalnie do siebie zbliżone. Ściana jednowarstwowa zyskuje w ten sposób optymalne parametry cieplne.

Nadproże w ścianie

Systemy do budowy ścian zapewniają nie tylko podstawowe elementy murowe w postaci bloczków czy pustaków, ale też pozostałe składowe, niezbędne do wzniesienia domu. Wśród nich znajdziemy gotowe nadproża.

Nadproże to nośny element konstrukcyjny umieszczony poziomo nad otworem drzwiowym lub okiennym, wykonywany w celu wzmocnienia tego fragmentu muru. Ma formę belki i występuje w różnych wymiarach. Zadaniem nadproża jest przeniesienie obciążeń oddziałujących na fragment ściany znajdujący się nad otworem, na elementy muru usytuowane po jego bokach. Wykonuje się je z żelbetu na budowie lub montuje gotowe belki nadprożowe, które oferowane są przez producentów materiałów ściennych. Wykonanie z ich pomocą przesklepień otworów okiennych i drzwiowych jest wyjątkowo łatwe – sprawnie się je osadza, nie trzeba też martwić się o szalunki, wyrabianie betonu i zbrojenie.

Niezaprzeczalną zaletą prefabrykowanych nadproży jest ich ciężar. Dzięki stosunkowo niedużej masie montaż można wykonać ręcznie. Pozwala to na ograniczenie wydatków, które trzeba ponieść na wynajem ciężkiego sprzętu. Przyspiesza również prace.

W ofercie producentów budowlanych znajdziemy kilka wymiarów gotowych nadproży, dzięki czemu nie ma problemu z dopasowaniem elementu do wielkości otworu w danym budynku. Przykładowo w systemie firmy Solbet najdłuższe z prefabrykowanych nadproży ma 230 cm. Umożliwia ono osłonięcie otworu o szerokości 180 cm. Betonowe nadproża dostosowane są też do różnych grubości ścian murowanych. Znajdziemy elementy o szerokości 12 i 18 cm, które można ze sobą zestawiać, co pozwoli dopasować nadproża do każdego typu konstrukcji.

W sytuacji, gdy potrzebujemy wykonać nadproże nad otworem szerszym niż 180 cm, wówczas konieczne jest zastosowanie kształtek U. To również elementy systemu służące jako szalunek tracony (co oznacza, że zostaje zabetonowany w miejscu montażu wraz ze zbrojeniem), dzięki któremu zbudujemy nadproże praktycznie o dowolnej szerokości. Stosując kształtki przy wznoszeniu ściany jednowarstwowej, konieczne jest jej ocieplenie od środka, po zewnętrznej stronie muru.

Nadproża łukowe

Łukowe i okrągłe okna dodające budynkowi lekkości, a często decydujące o jego stylu, pociągają za sobą nie tylko konieczność wykonania otworów o precyzyjnie zaprojektowanych krzywiznach, ale także łukowych nadproży.

Nadproże w łukowej ścianie. Jeśli w zaokrąglonej ścianie, ma się znajdować otwór okienny lub drzwiowy, musi on mieć odpowiednio wykonane nadproże. Przy niewielkiej krzywiźnie ściany można wykorzystać gotowe belki nadprożowe – niezbędne zaokrąglenie wykonuje się wówczas w warstwie ocieplenia lub tynku. Jeśli jednak krzywizna ściany jest duża i nie ma możliwości geometrycznego wpasowania belek prefabrykowanych, nadproże trzeba wykonać tradycyjnym sposobem jako żelbetowe, wylewane na budowie. Można natomiast wykorzystać wówczas kształtki U jako szalunek tracony dla nadproża lub wykonać tradycyjne szalowanie deskami, które nadadzą nadprożu pożądany kształt.

Nadproże łukowe. Można je wykonać, stosując proste belki nadprożowe. Gotowa zbrojona belka pełni wówczas funkcję nośną, a łukowy kształt uzyskuje się doklejając do niej odpowiednio docięte bloczki z betonu komórkowego.

Nadproże łukowe można też uzyskać w inny sposób. Polega on na tym, że odpowiednio docięte bloczki, które będą stanowiły konstrukcję łuku, przemurowuje się z bloczkami, z których wznosi się ściany. Ścianę, w której ma się znaleźć łukowe nadproże, muruje się do wysokości, od której zaczyna się łuk nadproża, a następnie nad otworem wykonuje się deskowanie. Bloczki, które będą stanowiły konstrukcję łuku przycina się do odpowiedniego kształtu, zaś pozostałe po docięciu elementy wykorzystuje jako podpory montażowe. W ten sposób wznosi się kolejne warstwy bloczków składających się na łuk oraz układa ich podpory. Po wymurowaniu wszystkich warstw łuku w pierwszej warstwie nad nim układa się zwykłe nadproże żelbetowe z kształtek U, które sprawi, że siły oddziałujące na konstrukcję budynku będą odpowiednio rozłożone.

Otwór do okrągłego okna. Okrągłe okna, tzw. bulaje, to jeden z typowych detali charakterystycznych również dla architektury wywodzącej się z modernizmu. Okrągły otwór w ścianie można zrobić, wycinając go w gotowym murze według projektu i wcześniej przygotowanego szablonu. Jednorodna struktura betonu komórkowego, gwarantująca pełną nośność nawet po przycięciu elementów, pozwala wykonać taki otwór bez obaw o naruszenie takich cech jak nośność czy jednorodność ściany. Innym sposobem jest przycięcie bloczków według wcześniej przygotowanego.

Usztywnienie ścian szczytowych

Budynki jednorodzinne często mają dachy o dosyć dużym kącie nachylenia, pozwalającym wygodnie zagospodarować poddasze użytkowe. Jeśli dach jest dwuspadowy, w domu są ściany szczytowe, które trzeba odpowiednio wzmocnić. Ściany szczytowe, zwłaszcza na etapie ich wykonywania oraz przed ułożeniem pokrycia dachowego, są narażone na działanie wiatru. Zachowują się wówczas jak żagiel. Ściany szczytowe powinny więc być odpowiednio usztywnione.

Ściany szczytowe najczęściej są obciążone płatwiami. Ponieważ mają dosyć dużą powierzchnię, przejmują obciążenia wiatrem. Działają na nie siły dynamicznych podmuchów wiatru, w postaci ssania i parcia wiatru, w różnych kierunkach. Dodatkowo, przy krawędziach ścian występują większe obciążenia (tzw. krawędziowe), ponieważ następują tam zawirowania wiatru.

Obciążenia wiatrem są bardzo niekorzystne dla ścian – w szczególności dla nieobciążonych lub słabo obciążonych pionowo. Należy pamiętać, że niekiedy działają też na nie obciążenia w postaci huraganów i trąb powietrznych.

Usztywnieniem dla ścian szczytowych może być ściana wewnętrzna nośna przemurowana ze ścianą szczytową. Jeśli jej nie ma, ścianę szczytową usztywnia się elementami żelbetowymi w postaci wieńców żelbetowych, nadproży żelbetowych oraz trzpieni (słupów żelbetowych). Taki układ usztywnień i dokonanie podziału ściany szczytowej na mniejsze murowane fragmenty jest dosyć skutecznym rozwiązaniem, by ściany się nie przewróciły w trakcie murowania, przed wykonaniem pokrycia dachowego, ani później – w trakcie użytkowania budynku.

Przykładowe sposoby usztywnienia ścian szczytowych

Popularne metody usztywnień

Usztywnienia ścian szczytowych wykonuje się zawsze jako rozwiązanie indywidualne. Wpływ na nie ma geometria ściany (jej grubość i gabaryty), wymiary oraz rozmieszczenie w niej okien, drzwi balkonowych lub portfenetrów czy innych elementów (np. wieńców w ścianach kolankowych). Projektant powinien też uwzględnić strefę wiatrową, w której dom będzie budowany, czyli przyjąć odpowiednie założenia projektowe dotyczące obciążenia wiatrem.

W ścianach szczytowych najczęściej wykonuje się następujące metody usztywnień:

1. Prowadzi się wieńce jako przedłużenie tych w ścianach kolankowych.
2. Jeśli ściany szczytowe mają otwory na okna czy drzwi balkonowe, portfenetry albo inne duże przeszklenia, nadproża robi się jako żelbetowe na całej długości nad otworami.
3. Od góry ściany szczytowej prowadzi się skośne wieńce obwodowe.
4. Jeśli w ścianach są dwa otwory, trzpienie żelbetowe planuje się wokół otworów.
5. Jeśli ściany szczytowe mają otwory na okna lub drzwi balkonowe albo inne duże przeszklenia, trzpienie żelbetowe wstawia się po obu stronach otworów.
6. Pod płatwiami robi się wieniec żelbetowy i/lub trzpienie żelbetowe.

Wykonywanie żelbetowych usztywnień

Przy wykonywaniu usztywnień zazwyczaj układa się zbrojenie konstrukcyjne. Czasem – ze względu na nośność nadproża – potrzebny jest większy, niż to wynika z warunków konstrukcyjnych, przekrój poprzeczny zbrojenia.

Podczas przygotowywania żelbetowych usztywnień ścian szczytowych należy przestrzegać zaleceń dotyczących klasy i gatunku stali zbrojeniowej oraz klasy betonu, a także zachowania średnic i rozmieszczenie zbrojenia.

Ważne jest też, by zbrojenie było właściwie zakotwione, miało odpowiednie zakłady i zachowywało ciągłość. Dotyczy to również umieszczenia zbrojenia i zachowania minimalnej otuliny. Istotne jest także właściwe przygotowanie szalunków, by wylane elementy żelbetowe zachowały prostoliniowość i nie zostały powypierane przez zagęszczaną mieszankę betonową podczas układaniu betonu. Istotne jest zagęszczenie i odpowietrzenie mieszanki betonowej za pomocą wibratora buławowego.

Zbrojenie przed ułożeniem betonu powinno być sprawdzone przez kierownika budowy i inspektora nadzoru inwestorskiego, jeśli taki jest.

Należy pamiętać, że ściany szczytowe powinny być tak wykonane, by można było ocieplić przestrzeń połaci dachowej znajdującej się nad nimi. Nie mogą być za wysokie (wieńce obwodowe nie powinny wchodzić zbyt wysoko w połać dachową), ponieważ będą wówczas pionowym mostkiem cieplnym. Ponadto ściany powinny być wymurowane zgodnie z zasadami. Elementy murowe powinny być właściwie przewiązane, zaprawa właściwie rozłożona, a dopuszczane odchyłki wymiarowe – zachowane.

Słupy i trzpienie żelbetowe

Nawet w przypadku nieskomplikowanych domów jednorodzinnych niemal zawsze wykonuje się słupy i trzpienie żelbetowe. Są to elementy, które nie tylko przenoszą obciążenia z wyższych partii budynku, ale ich zadaniem jest także usztywnienie jego konstrukcji, np. murów.

Słupy, których zadaniem jest wzmocnienie przegrody, najczęściej mają przekrój kwadratowy lub prostokątny. Tam, gdzie mają być wyeksponowane jako podpory, projektuje się również słupy okrągłe, sześciokątne lub o innym nietypowym kształcie.

Słupy i trzpienie żelbetowe to elementy wylewane na budowie, czyli wymagające przygotowania zbrojenia, szalunków, betonowania, pielęgnacji betonu oraz rozformowania.

Przygotowanie zbrojenia

Zarówno w przypadku słupów, jak i trzpieni żelbetowych (a także innych elementów konstrukcyjnych) zbrojenie powinno być wykonane wg projektu. Układ prętów głównych oraz strzemion, ich średnice oraz rozmieszczenie powinny odpowiadać temu, co znajdziemy w projekcie. Co prawda rozmieszczenie zbrojenia w dużym stopniu zależy od szalunków, ale równie ważne są cechy geometryczne elementów żelbetowych, a więc przekrój poprzeczny oraz wysokość. To od przekroju poprzecznego, przyjętej geometrii oraz warunków podparcia i połączenia z innymi elementami budynku zależy, jak będzie zazbrojony słup czy trzpień żelbetowy. To samo dotyczy zastosowania odpowiedniej, zgodnej z projektem, klasy betonu. Jeśli miałoby się to zmienić, może okazać się, że przyjęte zbrojenie jest nieodpowiednie. Dlatego tak ważne jest wykonanie wszystkiego zgodnie z tym, co założył projektant. Jeśli miałoby się coś zmienić, konieczna jest konsultacja kierownika budowy z projektantem albo bezpośrednia decyzja kierownika budowy, który będzie wiedział, co i jak zrobić, żeby było dobrze.

Przygotowanie szalunków

Szalunki grają nie mniej ważną rolę, jak przygotowane zbrojenie. W przypadku słupów i trzpieni żelbetowych są one bardzo narażone na deformacje wywołane naporem wysokiego słupa świeżej mieszanki betonowej, którą podczas układania dodatkowo się wibruje. Można do tych celów zastosować systemy szalunkowe lub wykonać indywidualnie szalunek z desek. Systemy szalunkowe są oczywiście łatwiejsze w użyciu i pewniejsze oraz można je stosować wielokrotnie. Jednak nie każdy wykonawca dysponuje takimi rozwiązaniami. Najczęściej więc szalunki wykonuje się z desek lub z płyt.

Niezależnie od tego, jakiego rodzaju są szalunki, powinny być bardzo dobrze zabezpieczone przed deformacją oraz wypłynięciem betonu. Warto zwielokrotnić ich stabilność, czyli zapewnić mniejsze odchyłki wymiarowe wylanym w nich elementom żelbetowym oraz zwiększyć bezpieczeństwo robót podczas betonowania. Należy też pamiętać, by powlec powierzchnie szalunków środkiem antyadhezyjnym, który ułatwi oddzielenie ich od betonowanych elementów bez uszkodzenia powierzchni i krawędzi powstających konstrukcji. Wykonawca powinien również zadbać o kwestię zachowania odpowiedniej wilgotności szalunków, w kontekście ich odkształcalności i wpływu na deformację ze względu na zmiany wilgoci.

Betonowanie

Betonowanie elementów żelbetowych zawsze należy wykonywać z dużą uwagą i ostrożnością. W przypadku słupów i trzpieni, z uwagi na ich dużą wysokość, może się okazać, że wylanie od razu całego elementu nie będzie możliwe. Wówczas należy podzielić prace na dwa ciągi robocze. Przy układaniu betonu zawsze należy zagęścić mieszankę za pomocą wibratora buławowego, nie przykładając go do zbrojenia. Dzięki temu mieszanka dokładnie wypełni szalunek, wpływając pomiędzy zbrojenie.

Szalunki należy zdemontować, gdy beton zwiąże i bez problemu uda się je oddzielić od wykonanych elementów. Należy pamiętać, że rozformowanie wykonuje się zazwyczaj przed upływem 28 dni od czasu wylania mieszanki, a więc wtedy, kiedy beton nie osiągnął pełnej wytrzymałości na ściskanie. Oznacza to, że element żelbetowy nie ma jeszcze pełnej nośności, co najczęściej nie jest potrzebne, bo wylane elementy nie będą od razu docelowo obciążone.

Świeżo wylane elementy żelbetowe wymagają odpowiedniej pielęgnacji. Wykonuje się to poprzez obfite polewanie wodą. Dotyczy to również słupów i trzpieni. Nic nie szkodzi, jeśli przy polewaniu zamoczone zostaną ściany czy inne elementy budynku. One szybko wyschną. Brak pielęgnacji zaś mógłby doprowadzić do powstania rys na elementach żelbetowych.

Jak przygotować ściany pod trzpienie żelbetowe?

Najwygodniej i najprościej jest wypuścić z fundamentów lub - jeśli dotyczy to wyższych kondygnacji - wieńców,  pręty zbrojeniowe albo startery pod słupy, a następnie wymurować ściany, zostawiając w nich puste przestrzenie przeznaczone do zabetonowania. Krawędzie ścian można zakończyć równo, by przekrój trzpieni był o stałych wymiarach – prostokątny, albo pozostawić w nich strzępia (ich wymiar nie powinien przekraczać 10 cm, inaczej beton może ich nie wypełnić). Druga opcja jest korzystna, bo beton w naturalny sposób zazębia się z płaszczyzną muru. W ścianach z betonu komórkowego zarówno opcja prostych krawędzi ścian, jak i strzępi, jest bardzo łatwa do wykonania, bo bloczki wygodnie docina się pod żądany wymiar.