Żelbetowy strop w Domu Pasywnym

Budowa i remont

Stropy to przegrody poziome oddzielające kolejne kondygnacje, natomiast płaski dach nad ostatnim piętrem nazywamy stropodachem. Jego konstrukcja nośna może być wykonana z różnych materiałów – drewna lub stali (stropodachy belkowe, kratownicowe), ceramiki (np. stropy Akermana, Kleina) czy żelbetu (stropy płytowe, płytowo-belkowe). Oczywiście musimy zapewnić właściwą ochronę przed niekorzystnym wpływem warunków atmosferycznych: deszczu, śniegu, wiatru, mrozu bądź promieni słonecznych. Niezbędne są więc odpowiednio dobrane warstwy termo- oraz hydroizolacyjne.

Rodzaje stropodachów

W budownictwie jednorodzinnym najczęściej stosuje się konstrukcje gęstożebrowe: w domach szkieletowych – drewniane, w murowanych – zwykle stalowo-ceramiczne, czyli stropy częściowo prefabrykowane typu Klein, Teriva, Wienerberger itp. FOT. 1. Są popularne, ponieważ ich wykonanie nie wymaga użycia ciężkiego sprzętu budowlanego i poradzi sobie z nimi każda ekipa budowlana. Nieco rzadziej wykorzystuje się płytowe stropy żelbetowe FOT 2, głównie z powodu konieczności pełnego deskowania stropu oraz zatrudnienia doświadczonej ekipy zbrojarsko-betoniarskiej, murarska często ma zbyt małe umiejętności i doświadczenie. Poza tym nie na każdą działkę budowlaną mogą dojechać pompy do betonu i betonowozy. W domach jednorodzinnych konstrukcje belkowe lub prefabrykowane wykonywane są bardzo rzadko FOT. 3, bo do układania ciężkich belek lub żelbetowych prefabrykatów potrzeba dużego dźwigu, którego wynajęcie znacznie zwiększa koszty. Poza tym niezbędna jest jeszcze nie tylko dobrze utwardzona droga, lecz także właściwa organizacja pracy budowy. Zgranie w czasie dowozu prefabrykatów, ich właściwe ułożenie i wypoziomowanie, montaż dodatkowego zbrojenia, wylanie betonu to często spore wyzwanie dla inwestorów i wielu ekip budowlanych.

Fot. 1. Strop gęstożebrowy typu Wienerberger.	Fot. 2. Żelbetowa wylewka np. w rejonie klatki schodowej jest konieczna w prawie każdym stropie.	Fot. 3. Płyty kanałowe wymyślono dla budownictwa przemysłowego, ale stosowanie ich w domach jednorodzinnych także może być korzystne.

Wymagania wobec stropodachu

Konstrukcja nośna stropodachu przede wszystkim musi być wytrzymała, czyli przystosowana do przenoszenia obciążeń stałych (ciężaru własnego, warstw wykończeniowych) oraz zmiennych (śniegu, wiatru, ludzi). Nie może być mniej trwała niż konstrukcja pozostałych elementów budynku (zwykle ok. 100 lat). Ma również usztywniać konstrukcję budynku, w tym przypadku ściany nośne. To ważne zwłaszcza przy huraganowych wiatrach, dość często występujących na Wybrzeżu, Mazurach, w wysokich partiach gór lub przy drganiach podłoża, spowodowanych przykładowo tąpnięciami gruntu na Śląsku. Istotną rolą stropodachu jest ochrona wnętrza budynku przed nadmiernymi stratami ciepła (współczynnik przenikania ciepła powinien wynosić U < 0,25 W/m2K) oraz hałasem zewnętrznym (szczególnie ważne w centrach miast oraz w pobliżu zakładów przemysłowych, linii kolejowych lub dróg szybkiego ruchu). Stropodach, a głównie jego konstrukcję, należałoby wykonać z materiałów niepalnych. Chroniłby wtedy sąsiadujące pomieszczenia oraz budynki przed rozprzestrzenianiem się ognia oraz dymu. Oczywiście każdemu inwestorowi zależy również na zminimalizowaniu kosztów wykonania. Można to osiągnąć dzięki prostocie konstrukcji, która pozwala na uniknięcie wielu błędów i usterek – projektowych oraz wykonawczych.

Stropodach z płyty żelbetowej

Konstrukcja stropu w postaci płaskiej żelbetowej płyty należy do najlepszych ze względu na uniwersalność oraz stosunkowo tanie i łatwe wykonanie. Dlatego powszechnie wykorzystuje się ją w budownictwie przemysłowym. Kolejne jej zalety to sztywność, ognioodporność, dobre właściwości tłumienia dźwięków powietrznych, a także możliwość projektowania płyt o dowolnym kształcie, z dużymi otworami na klatki schodowe czy szyby instalacyjne, usytuowane w niemal dowolnym miejscu. W budownictwie pasywnym spore znaczenie ma zdolność akumulowania dużej ilości ciepła w masywnej przegrodzie. Oczywiście wszystkie płyty (stropodachy) żelbetowe musi zaprojektować konstruktor, ponieważ parametry płyty czyli układ zbrojenia, zastosowany gatunek stali i klasa betonu w dużym stopniu zależą przecież od przyjętego sposobu podparcia stropodachu (na ścianach, podciągach) oraz od obciążeń zewnętrznych, wynikających z umiejscowienia budynku w określonym regionie kraju. Ilość i układ zbrojenia płyty, jednolub dwukierunkowy z prętami głównymi ułożonymi w jednej lub dwóch warstwach, wpływa na zwiększenie kosztów i nakładów pracy. Podobnie jak właściwie dobrana grubość stropu, zależna głównie od jego rozpiętości, która w domach jednorodzinnych wynosi zwykle 8 – 16 cm.

Stropodachy w Domu Pasywnym 2

Podczas projektowania Domu Pasywnego 2 rozważane były różne konstrukcje stropodachów nad parterem. Stropów gęstożebrowych typu Teriva czy Wienerberger nie zastosowano głównie z powodu dość dużej grubości przegród (24 cm). Poza tym w rejonie okrągłej klatki schodowej oraz okien dachowych i tak konieczne byłoby wykonanie monolitycznych fragmentów stropu. Oparcie prefabrykowanych belek na żelbetowym podciągu również wymagałoby zastosowania dodatkowego zbrojenia. W rezultacie ten typ konstrukcji stropu straciłby wiele ze swoich atutów. Pomysł wykonania stropów z elementów prefabrykowanych typu Żerań czy Filigran odrzuciliśmy głównie ze względu na trudności dojazdu na budowę ciężkiego sprzętu. Manewrowanie dźwigiem i precyzyjne ułożenie ciężkich elementów nie powiodłoby się bez wycięcia kilku drzew. Zrezygnowano również ze stropów drewnianych, choć taka alternatywa wydawała się logiczna przy projektowaniu konstrukcji piętra z drewna klejonego. Układ belek stropowych byłby dość skomplikowany, a prawdopodobnie i tak nie udałoby się wyeliminować wzmocnień z profili stalowych. Wymaganą sztywność można by osiągnąć stosując belki kratownicowe o odpowiedniej wysokości, ale wtedy znacznie wzrosłyby koszty robocizny. Zdecydowano się zatem na stropodachy żelbetowe. Przy zaprojektowanej grubości 18 i 16 cm konstrukcje te są bardzo sztywne i wytrzymałe. Na dodatek możliwe jest w nich rozprowadzenie przewodów wentylacji mechanicznej, dzięki czemu staje się zbędne projektowanie podwieszonego sufitu. Układ płyt żelbetowych – w Domu Pasywnym 2 zaprojektowano dwa rodzaje stropodachów: nad pomieszczeniem głównym oraz daszkiem – płyty jednokierunkowo zbrojone (o grubości odpowiednio 18 i 16 cm), oparte na ścianach zewnętrznych i żelbetowych podciągach, natomiast nad tzw. werandą – płytę dwukierunkowo zbrojoną (o grubości 16 cm) RYS. 4. Podciągi – integralnymi elementami stropodachów w Domu Pasywnym 2 są żelbetowe konstrukcje wsporcze. Podciąg główny o wymiarach 24 x 55 cm dzieli sufit pokoju dziennego na dwie części, pozostałe podciągi znajdują się nad otworami we frontowej ścianie budynku. Jest jeszcze wspornik o wymiarach 24 x 40 cm, podtrzymujący nadwieszoną część piętra oraz typowe wieńce stropowe (24 x 24 cm). Tak wiele dodatkowych elementów wzmacniających wynika z przyjętej geometrii budynku czyli wzajemnego przenikania się brył o różnych wysokościach. Zbrojenie podciągów i wieńców stropowych zaprojektowano ze stali żebrowanej klasy A III N (B 500 SP) o średnicach 12, 16 i 20 mm RYS. 5, podobnie jak strzemiona o średnicy 8 mm. Natomiast beton zastosowano klasy C 16/20 (dawniej B 20). Zbrojenie płyt – pomimo przyjętych założeń konstrukcyjnych wszystkie płyty zazbrojono dwukierunkowo prętami żebrowanymi także ze stali klasy A III N (B 500 SP) o średnicy 10 mm w rozstawie co 12, 14, 16 i 18 cm. Jedynie w rejonie okien dachowych i klatki schodowej zastosowano grubsze pręty o średnicy 12 i 16 mm. Natomiast wspornikową część płyty głównej zazbrojono prętami żebrowanymi średnicy 8 mm RYS. 6.

Rys. 4. Schemat podparcia stropów żelbetowych w Domu Pasywnym 2.	Rys. 5. Układ zbrojenia w głównych elementach nośnych stanowiących podpory stropów.	Rys. 6. Zaprojektowany układ prętów zbrojeniowych w płytach stropowych.

Wykonywanie stropodachów

Budowę Domu Pasywnego 2 rozpoczęto w październiku 2008 r. Ważne więc było wykorzystanie wszelkich technologii umożliwiających zwiększenie tempa robót. W przypadku żelbetowych stropów (wykonywanych w listopadzie) zdecydowano się na wynajęcie tzw. szalunków inwentaryzowanych oraz zastosowanie betonu z dodatkami mrozoodpornymi, przyspieszającymi wiązanie.

Krok 1 – Szalowanie stropów i podciągów

W Domu Pasywnym 2 zastosowano system deskowania stropów Variomax firmy Hünnebeck. Tworzą go drewniane belki dwuteowe o wysokości 20 cm, regulowane podpory (Europlus new) oraz płyty ze sklejki szalunkowej grubości 21 mm. Całość dostarczana jest na budowę zgodnie z dokumentacją montażową. Precyzyjne ułożenie i wypoziomowanie szalunku jest łatwe. Prace wykonywane są szybko, nawet przy tak skomplikowanym stropie, jak w Domu Pasywnym 2 (konieczne docinanie i dopasowywanie wielu elementów przy szalowaniu podciągów, czy okrągłej klatki schodowej). Jednak rozwiązanie to ma również mankamenty. Najważniejsze to dość długi okres oczekiwania na dostawę (w tym przypadku 2 tygodnie) oraz bardzo wysokie koszty najmu (6600 zł brutto za 120 m2 szalunku, który wypożyczyliśmy na 32 dni). Nic zatem dziwnego, że inwestorzy indywidualni bardzo rzadko korzystają z tego rodzaju usług i usprawnień.

Dostarczenie szalunków na plac budowy zwykłą ciężarówką bez HDS-u to w obecnych czasach archaizm.	Szalowanie podciągów nad wejściem i w przejściu pomiędzy pokojami.
Szalowanie wieńców stropowych płytami sklejki docinanymi na wymiar.	Układanie poszycia ze sklejki szalunkowej grubości 21 mm.

Nowością w prezentowanym Domu Pasywnym 2 jest sposób rozprowadzenia powietrza. Firma Venture Industries zaprezentowała nowy system rur Valloflex RONDO. Jest to specjalna, przeznaczona dla techniki wentylacyjnej giętka rura wykonana z neutralnego pod względem zapachu polietylenu, stosowana do rozprowadzania powietrza nawiewanego i usuwanego z budynku. Rura ValloFlex RONDO ma budowę dwuwarstwową na zewnątrz pofalowaną a wewnątrz gładką powierzchnie, antystatyczną i odporną na bakterie. Jest przeznaczona do prostego układania na strychu lub w stropie betonowym czy nad sufitem podwieszanym. W Domu Pasywnym 2 zastosowano również system rur ValloFlex ISO, który zastępuje tradycyjne orurowanie wykonane z rur spiralnie zwijanych z izolacją, przez izolowaną rurę wentylacyjną z paroszczelnego polipropylenu spienionego. System jest tak pomyślany, że części są po prostu wtykane jedna w drugą, bez konieczności stosowania śrub albo nitów, gwarantując przy tym szczelność całego systemu.

Paweł Sobiech Dział Techniczny firmy Venture Industries www.venture.pl

Tanie szalowanie

Dawniej w domach jednorodzinnych dość często wykonywano konstrukcje monolityczne, ponieważ było to rozwiązanie tanie. Beton przygotowywany na placu budowy należał przecież do najtańszych konstrukcyjnych materiałów budowlanych. Poza tym odpadały koszty transportu, najmu pompy do betonu itp. Szalunek również był tani ponieważ wykonywano go ze zwykłych desek grubości 25 mm (tzw. calówek). Elementy szalunkowe, czyli blaty zbijano na budowie i wykorzystywano wiele razy – przy wykonywaniu ław fundamentowych, słupów, schodów, stropów. Na koniec szalunki rozbierano, deski czyszczono z resztek betonu i układano z nich pełne deskowanie dachu. Zatem nic się nie marnowało i dzięki temu koszty szalowania były minimalne. Nawet robocizna była wliczona w ogólne koszty budowy domu w stanie surowym. Trzeba jednak pamiętać, że ten sposób wznoszenia domu nie należał do najszybszych. Przy budowie domu trwającej zwykle 2 lata (rzadko 1 rok) nie miało to większego znaczenia. Jednak obecnie domy stawia się o wiele szybciej (od kilku tygodni do 8 – 10 miesięcy) i dlatego najczęściej wybiera się szybsze choć droższe rozwiązania.

	Użycie szablonów jest gwarancją wykonania otworów we właściwych odstępach.

Krok 2 – Montaż zbrojenia

Belki konstrukcyjne takie jak podciągi, wsporniki, wieńce stropowe zbrojone są prętami połączonymi w przestrzenne szkielety. To dość ciężkie elementy i dlatego warto je montować jak najbliżej miejsca przeznaczenia. Tak też postąpiono na budowie Domu Pasywnego 2. Zaimprowizowaną zbrojarnię usytuowano na zaszalowanym stropie parteru. Dzięki temu wielokrotnie i bez wysiłku można było sprawdzić wszelkie potrzebne wymiary. W rezultacie nie było żadnych pomyłek i wszystkie szkielety zbrojeniowe były idealnie dopasowane do szalunku. Zbrojenie płyt stropowych również zaprojektowano z prętów indywidualnych, a nie z siatek zgrzewanych. Montowano je bezpośrednio na budowie. Dużym ułatwieniem było to, że pręty zostały zamówione i przygotowane w profesjonalnej zbrojarni. W ten sposób uniknięto błędów zdarzających się podczas wyginania zbrojenia na placu budowy.

Montaż szkieletu zbrojeniowego głównego podciągu.	Zbrojenie podciągów i wieńców stropowych ułożone w szalunku.	Przygotowanie zbrojenia stropu do właściwego montażu (połączenia drutem wiązałkowym).

Krok 3 – Montaż przewodów wentylacyjnych W Domu Pasywnym 2 zaprojektowano wentylację mechaniczną nawiewno-wywiewną. To oczywiście standardowe rozwiązanie w tego typu budynkach. Nietypowe natomiast jest to, że przewody wentylacyjne rozprowadzono w elementach konstrukcyjnych, czyli żelbetowych płytach stropodachów (zwykle układa się je na strychu lub pod stropem, następnie maskując sufitem podwieszonym). Było to możliwe między innymi dlatego, że zastosowano nowoczesne rury systemu ValloFlex RONDO. Te giętkie przewody o średnicy 75 mm wykonane są z polietylenu. Dzięki temu, że na zewnątrz są karbowane (mają budowę dwuwarstwową i w środku są gładkie), przyczepność betonu jest wystarczająca. Przewody zostały przykryte zbrojeniem, powiązanym ze zbrojeniem właściwym. Cykl prac, przy układaniu wentylacji w stropie w Domu Pasywnym zamknął się w czterech dniach ze względu na równoległe prace przy zbrojeniach. Normalnie trwałoby to jeden dzień.

Pierwsza przymiarka – ustalanie długości króćców w puszkach wentylacyjnych.

Przycinanie króćców w puszkach wentylacyjnych zwykłą szlifierką kątową.
Łączenie kolejnych elementów instalacji wentylacyjnej.	Strop gotowy do betonowania – przewody wentylacyjne osłonięte dodatkowymi siatkami zbrojeniowymi, a szalunki uszczelnione pianką poliuretanową.

Rura wywiewna (ValloFlex ISO – ze spienionego polipropylenu) i kolejna puszka wentylacyjna zamontowana do szalunku.

Krok 4 – Betonowanie

Wykonywanie konstrukcji monolitycznych w listopadzie, nawet obecnie obarczone jest pewnym ryzykiem. Przecież zamarznięcie świeżego, nie w pełni związanego betonu oznacza zniszczenie konstrukcji, czyli poważne straty nie tylko finansowe. Można temu zapobiec stosując beton jak najwyższej klasy, z minimalną ilością ciepłej (ewentualnie słonej) wody zarobowej, kruszywem o odpowiednio dobranym uziarnieniu itd. Ważna jest również właściwa pielęgnacja betonu, zwłaszcza w początkowym okresie wiązania mieszanki (okrywanie matami słomianymi, wdmuchiwanie ciepłego powietrza pod namiot z folii itp.). Jednak współcześnie najczęściej zamawia się beton z odpowiednimi dodatkami mrozoodpornymi oraz przyspieszającymi wiązanie. To skuteczne rozwiązanie, gdy temperatura powietrza nawet w nocy nie spadnie poniżej –5°C. Tak właśnie zrobiono na budowie Domu Pasywnego 2. Zamówiono beton klasy C16/20 z dodatkiem plastyfikatora zimowego. Wprawdzie był droższy o około 10 zł/m3, ale za to osiągnął pełną wytrzymałość już po 16 dniach (a nie po 28).

Betonowanie stropu nad pomieszczeniem werandy.	Betonowanie stropu nad głównym pomieszczeniem budynku.

Niektóre luźno ułożone siatki zbrojeniowe chroniące przewody wentylacyjne odkształciły się podczas betonowania – po stwardnieniu mieszanki po prostu przycięto wystające pręty.	Szalunek z płyty pilśniowej był łatwy do wygięcia, ale okazał się niedostatecznie wytrzymały i uległ odkształceniu na skutek naporu ciężkiego betonu.