Stropy

  


Stropy drewniane

Podstawowe wiadomości o drewnie konstrukcyjnym

Nie sposób pisać o stropach drewnianych (i budownictwie drewnianym) nie poświęcając choć kilku zdań właściwościom budulca. W stosowanym drewnie określa się kilka podstawowych parametrów wytrzymałościowych. Podstawowe niezbędne do prawidłowego konstruowania parametry to: wytrzymałość na ściskanie, zginanie, docisk miejscowy, ścinanie i rozciąganie. Wyróżnia się wytrzymałością doraźną i trwałą. We wszystkich przypadkach wytrzymałość drewna zależy od kierunku działania sił w stosunku do układu włókien w budulcu. Pochodną wymienionych parametrów jest tzw. moduł sprężystości E Younga, czyli współczynnik proporcjonalności między jednostkowym odkształceniem a wywołującym je naprężeniem. Jako że najczęściej stosuje się w naszym krajowym budownictwie drewno sosnowe, parametry konstrukcyjne i obliczeniowe będziemy odnosili do niego. Zaczniemy od wytrzymałości na ściskanie. Wytrzymałość doraźna wzdłuż włókien dla drewna sosnowego wynosi średnio 40-50 MPa. stanowi to ok. 50% wytrzymałości na rozciąganie wzdłużne. Tak wysoka wartość tego parametru odróżnia drewno od betonu dla którego wytrzymałość na ściskanie jest kilka (a nawet kilkanaście) razy większa od wytrzymałości na rozciąganie. Dodajmy jeszcze, że wytrzymałość na ściskanie w poprzek włókien wynosi dla drewna sosnowego ok. 5 MPa. Ponadto cenną dla konstruktorów właściwością drewna jest sygnalizowanie stanu granicznego wytrzymałości. Różnie ważne dla prawidłowej pracy belek stropu drewnianego jest poznanie doraźnej wytrzymałości drewna na rozciąganie. Zależy ona
w znacznym stopniu od jakości materiału. Szczególny wpływ na ten parametr mają sęki i odchylenie liniowości przebiegu włókien. Warto chyba uzmysłowić, że wytrzymałość drewna sosnowego na rozciąganie w poprzek włókien wynosi zaledwie 2,4% wytrzymałości na rozciąganie wzdłużne.
Natomiast wartość liczbowa doraźnej wytrzymałości na zginanie drewna sosnowego może budzić respekt. Jeśli przyjmiemy drewno o wilgotności 15%, wartość ta wyniesie aż 75 MPa. W warunkach naturalnych należy jednak wziąć pod uwagę możliwe wady budulca i skorygować wynik o ok. 15%. Jeśli chodzi o wytrzymałość drewna sosnowego na ścinanie, to w kierunku poprzecznym do układu włókien wynosi ono w granicach 7 MPa. Wilgotność drewna stosowanego na elementy konstrukcji stropu drewnianego nie może przekraczać 19%. Zaleca się zamawianie tarcicy o wilgotności względnej do 15%.

Składniki stropu

Stropy na belkach drewniane stosuje się najczęściej jako stropy poddasza lub stropy międzykondygnacyjne budynków mieszkalnych. Szkielet stropu drewnianego składa się z belek stropowych i podciągów. Elementy konstrukcji stropu opierają się na ścianach nośnych. Możliwe jest także podpieranie belek na pośrednich podciągach. Natomiast sam podciąg oprócz oparcia na ścianach budynku może przenosić obciążenia także za pośrednictwem słupów. Belki stropu drewnianego wykonywane są najczęściej z litych bali drewnianych. Możliwe jest także wykonywanie belek jako elementów składanych (klejonych lub łączonych mechanicznie). Belki stropowe powinny przede wszystkim spełniać wymagania co do nośności i sztywności ustroju. Wymiarowanie elementów zależy od przewidywanych obciążeń stropu. Belki powinny posiadać grubość 42 mm, czyli zapewniać wystarczającą sztywność zapobiec skręcaniu się elementów. Wysokość belek zależy od rozpiętości stropu, rozstawu belek oraz klasy i rodzaju drewna. Zazwyczaj belki stropu układa się na ścianach budynku na specjalnych podkładkach (w budynkach murowanych) lub na tzw. podwalinie. Powszechnie stosuje się dwa rozstawy belek: 40 lub 60 cm. Dodatkowo w budynkach murowanych belki stropu zabezpiecza się przed wysuwaniem za pomocą specjalnego jarzma. Długość odcinka podpartego belki stropu (fragment "schowany"
w niszy muru) musi odpowiadać długością, wysokości belki. Dodatkowo, dla zabezpieczenia elementu konstrukcji przed gromadzącą się w niszy wilgocią, należy zabezpieczyć drewno preparatem bitumicznym
i owinąć warstwą papy. Nisze w murze powinny być wykonane w taki sposób, aby wokół umieszczonego w niej elementu drewnianego znajdowała się 2-3 centymetrowa warstwa powietrza. Ponadto warstwa papy powinna oddzielać podkładkę od muru. Innym ważnym detalem miejsca podparcia belki jest pozostawienie szczeliny między czołem belki a murem. Dla przedłużenia trwałości drewna (zapobieganie wykraplania pary wodnej) warto także wykonać izolację termiczna gniazda. W przypadku konstruowania stropu poddasza często belki mocuje się do leżącej na murze (i mocowanej do niego) podwaliny. W tym przypadku do czoła belek mocowana może być tzw. belka czołowa, której zadaniem jest także usztywnienie ustroju belek.
W praktyce często zachodzi konieczność takiego wykonania stropu, aby mogły przez niego przenikać inne elementy konstrukcji budynku np. schody lub komin. Niemożliwe jest wówczas zachowanie zwykłego układu belek stropu. Niezbędne wówczas jest skrócenie belek i przeniesienie obciążeń na elementy sąsiednie za pośrednictwem belki wymianowej. Belka ta jest mocowana za pomocą jarzma zarówno do belek skróconych jak i belek pełno wymiarowych. W wypadku, kiedy otwór przebiega w poprzek kilku (3 lub 4) belek stropu niezbędne jest wykonanie pierwszej belki pełno wymiarowej przy otworze, jako belki podwójnej (umieszczenie obok siebie i wzajemne połączenie dwóch belek typowych). Ważne jest zachowanie odpowiedniej odległości między belką wymianową a np. przenikającym przez strop przewodem kominowym. Odległość ta powinna wynosić nie mniej niż 25 cm. Belki stropów drewnianych nie wymagają stężania. Wprost przeciwnie, nadmierna komplikacja konstrukcji może prowadzić do skrzypienia podłogi, na skutek przenoszenia niekorzystnych naprężeń.

Pośród stropów drewnianych najefektywniejszy wydaje się być układ z podsufitką i częściowym wypełnieniem przestrzeni między belkami wełną mineralną (rys. 1). Przy małej komplikacji zapewnia on dostateczna izolację akustyczną i ogranicza stratę ciepła. Jako stropy międzykondygnacyjne w budynkach mieszkalnych stosuje się konstrukcje o bardziej skomplikowanym układzie. Zwykle elementem "wnętrza" stropu jest ślepy pułap. Jego zadaniem jest stworzenie platformy dla wykonania izolacji termicznej (i jednocześnie akustycznej) stropu. Ponadto tego typu strop posiada zwykle dodatkową paraizolację umiejscowioną w dolnej części układu (między deskami podsufitki a stanowiącym wykończenie sufitu suchym tynkiem). Dzięki temu nie dochodzi do zawilgocenia materiału izolacyjnego i nie następuje gromadzenie się wilgoci w przestrzeni wewnątrz stropu.

Rys. 1 Strop drewniany z podłogą, ślepym pułapem i podsufitką [30]: 1-deski podłogowe, 2-cegła, 3-kotew, 4-szczelina, 5-papa, 6-tynk, 7-ocieplenie, 8-deski, 9-beton lub cegła.

 

W tym miejscu warto dodać, że zapewnienie prawidłowej wentylacji przestrzeni śródstropowej jest zagadnieniem szczególnie ważnym dla trwałości konstrukcji. Zwłaszcza, jeśli wykładziny podłogowe (np. pomieszczeń mokrych) wykonane są z wykładzin nieprzepuszczalnych. Gromadząca się we wnętrzu stropu wilgoć może być przyczyną szybkiego rozwoju grzybów. Wentylowanie wnętrza stropu wilgoć może być przyczyną szybkiego rozwoju grzybów. Wentylowanie wnętrza stropu powinno odbywać się za pomocą specjalnych kaset z tworzywa sztucznego lub kanałów blaszanych.
Stropy poddasza maja układ uproszczony i składają się z belkowej konstrukcji nośnej i podsufitki. Natomiast niezbędnym elementem takiego stropu jest umieszczona ponad belkami podłoga. Tradycyjnie wykonywano ten element konstrukcyjny z desek sosnowych o grubości 32 lub 42 mm. Poprawnym lecz bardziej kosztownym rozwiązaniem jest stosowanie sklejki o grubości 12 mm. W takim przypadku mocowanie płyt do belek stropu można wykonać jako klejowe (z zastosowaniem kleju dyspersyjnego) wzmocnione za pomocą liniowych połączeń gwoździami lub wkrętami. Dopuszcza się także zastąpienie sklejki płytami wodoodpornymi OSB typ V-100. Sposób ich montażu jest identyczny z mocowaniem płyt sklejki. Zwykle jednak strop poddasza oddziela ogrzewane pomieszczenia budynków od nieużytkowej przestrzeni poddasza. Wymagane jest wówczas wykonanie izolacji termicznej na górnej powierzchni stropu. Aby ograniczyć przedostawanie się pary wodnej
z pomieszczeń ogrzewanych do strefy chłodnej pod połacią dachu, należy na górnej powierzchni stropu poddasza wykonać paraizolację. Do tego celu doskonale nadaje się papa lub folia polietylenowa. Zabezpieczy ona przed zawilgoceniem warstwę materiału izolacyjnego - wełny mineralnej, waty szklanej lub materiału zasypowego. W przypadku stropu w poddaszu nieużytkowym warto dla celów technicznej kontroli stanu konstrukcji wykonać z desek pomosty rewizyjne nad materiałem izolacyjnym. Dawniej wykonywano na izolacji warstwę dociskowa tzw. polepę. Jednak wydaje się, że mokra technologia tych robót oraz obciążenie stałe wynikające z ciężaru materiału jest po prostu niekorzystne. Stropy nagie stosuje się zazwyczaj w budynkach gospodarczych (rys. 3).


Rys. 2 i 3. Strop belkowy drewniany [30]: a) z podłogą i podsufitką, b) nagi, ocieplony od strony poddasza; 1-belka, 2-wełna mineralna, 3-deski, 4-tynk, 5-polepa, 6-papa lub folia.

 

Zasady projektowania

Przystępując do projektowania stropu drewnianego należy pamiętać o kilku podstawowych zasadach. Przede wszystkim należy uwzględnić skurcz drewna. Jeśli użyjemy budulca silnie zawilgoconego, to podczas wieloletniej eksploatacji elementu konstrukcyjnego, nastąpi zmiana (zmniejszenie) jego wymiarów. Efektem zmian może być skręcanie się belek stropowych lub wypaczanie się powierzchni podsufitek albo podłogi. Szczególnie groźne może być kurczenie się belek podciągów. Sposób łączenia ich ze ścianami konstrukcyjnymi budynku może w skrajnych przypadkach prowadzić nawet do ich uszkodzenia (ściany doskonale znoszą obciążenia pionowe, natomiast są znacznie mniej odporne na siły działające prostopadle do ich osi).Wymiarowanie wysokości belek stropowych można przeprowadzić na podstawie wykonanych obliczeń statycznych z uwzględnieniem wymagań normy PN-81/B-03150 lub stosując metodę uproszczoną opierać się na dostępnych tabelach dla budynków w systemach "kanadyjskich" (National Forest Produkt Association).
Z praktyki wynika, że najczęściej stosowane wysokości belek stropu wynoszą 180, 235 lub 285 mm.

 

Zalety stropu drewnianego

Główną zaletą stropów drewnianych jest lekkość ich konstrukcji, przy jednocześnie wysokich w stosunku do masy własnej parametrach wytrzymałościowych. Z pewnością stropy belkowe wyśmienicie nadają się do obiektów budownictwa mieszkaniowego, jednorodzinnego. Stanowią idealne rozwiązania przy konstruowaniu stropu poddasza. Prawidłowo zaprojektowane i wykonane zgodnie z zasadami sztuki budowlanej, mogą przez dziesiątki lat pełnić swoja funkcję. Ponadto ważne jest, że stropy drewniane wykonuje się w technologii suchej, co biorąc pod uwagę krajowe warunki klimatyczne, pozwala na wykonanie stropu także w okresie niskich temperatur. Ponadto nie bez znaczenia jest łatwość wykonania konstrukcji stropu oraz ewentualnych remontów konstrukcji.


Rys. 5. Strop deskowy: a) bez izolacji cieplnej, b) z izolacją cieplną; 1-belki, 2-podsufitka, 3-podłoga, 4-płyta pilśniowa, 5-papa, 6-polepa, 7-rozpórki.

 

Praktyka wykazała także znaczną odporność stropów drewnianych z wkładem izolacyjnym z wełny mineralnej na działanie ognia w sytuacjach ekstremalnych. Oczywiście stosowanie tego typu stropu wymusza technologię konstruowania lekkich ścianek działowych. Ponadto stawia duże wymagania instalacjom wodno-kanalizacyjnym i elektrycznym w budynku.

Porównanie

Rodzaje stropów

DREWNIANE

MONOLITYCZNE

Ackerman

Ceram

Cerit

typu F

Fert

JS

Odcinkowe

Teriva

Thermomur

PREFABRYKOWANE

Belkowo-płytowe

Filigran

SP

PSKJ
 

Źródła
 

Autor