Kryterium doboru stropu powinna być, poza spełnieniem wymagań techniczno-użytkowych, minimalizacja pracochłonności oraz kosztów jego wykonania.
Budynek, według definicji Prawa budowlanego, to obiekt budowlany trwale związany z gruntem, wydzielony z przestrzeni za pomocą przegród budowlanych. We wcześniejszych artykułach opisałem fundamenty („IB” nr 2/2014), realizujące pierwszą część powyższej definicji, oraz stropodachy wentylowane („IB” nr 1/2014), będące specyficznym rodzajem przegrody zewnętrznej, której elementem nośnym jest strop. Skupiłem się wówczas głównie na parametrach izolacyjnych. Konstrukcja stropów wymaga jednak szerszego omówienia.
Funkcje stropu
Podstawowym zadaniem stropów jest przenoszenie ich ciężaru własnego oraz obciążeń zewnętrznych: stałych i zmiennych użytkowych oraz ciężaru ścianek działowych. Jako sztywna tarcza stropy razem z wieńcami decydują o sztywności poziomej budynku. We współpracy ze ścianami stanowią ochronę poszczególnych kondygnacji przed przenikaniem ciepła, dźwięków i pary wodnej. Wszystkie stropy, niezależnie od tego z czego zostały wykonane, ze względu na funkcję, jaką pełnią w budynku, powinny spełniać wymagania:
– wytrzymałości,
– sztywności,
– izolacyjności cieplnej i akustycznej,
– ognioodporności,
– trwałości.
W zależności od rodzaju materiałów stosowanych na konstrukcję nośną rozróżnia się stropy: drewniane, stalowe, stalowo-betonowe, stalowo-ceramiczne, ceramiczno-żelbetowe, żelbetowe i z betonu sprężonego.
Ze względu na przeznaczenie funkcjonalne stropy dzieli się na międzykondygnacyjne i nad podziemiami, a także stropy poddasza i stropodachy.
Obecnie we wszystkich rodzajach budownictwa najszerzej stosuje się stropy żelbetowe i ceramiczno-żelbetowe, a przy większych rozpiętościach – stropy z betonu sprężonego.Ze względu na sposób wykonania stropy żelbetowe i z betonu sprężonego można podzielić na monolityczne, prefabrykowane i monolityczno-prefabrykowane (zespolone).
Pod względem konstrukcyjnym rozróżnia się stropy: belkowe, płytowe zbrojone jedno- i wielokierunkowo, płytowo-żebrowe, gęstożebrowe itp.
Rodzaje stropów
Stropy płytowe
Stropy żelbetowe monolityczne
Elementem nośnym tych stropów jest płyta żelbetowa. Pod względem statycznym wyróżniamy stropy pracujące jedno- lub wielokierunkowo. Płyty jednokierunkowe oparte są na dwóch równoległych ścianach (rys. 1). W przypadku płyt podpartych na większej liczbie krawędzi o zaliczeniu do tej grupy decyduje stosunek długości krawędzi dłuższej do krótszej. Jeśli jest większy niż dwa, to płyta jest jednokierunkowa, jeśli mniej – płyta pracuje dwukierunkowo.
Rys. 1 Rozmieszczenie zbrojenia w płycie pracującej jednokierunkowo [5]
W budownictwie jednorodzinnym najczęściej mamy do czynienia z płytami żelbetowymi monolitycznymi. Sposób pracy statycznej determinuje układ zbrojenia w stropie. Rozpiętość płyt żelbetowych zbrojonych jednokierunkowo zazwyczaj nie przekracza 3,0–3,5 m. W przypadku płyt zbrojonych krzyżowo (dwukierunkowo), ze względu na większą sztywność, rozpiętość najczęściej wynosi do ok. 5,0 m.
Grubość płyty żelbetowej, klasę betonu oraz rodzaj i ilość zbrojenia każdorazowo powinien wyznaczyć uprawniony projektant na podstawie przeprowadzonych obliczeń.
Stropy monolityczne realizuje się w całości na budowie. Po wymurowaniu ścian nośnych wykonywane jest pełne deskowanie na całej powierzchni przeznaczonej na strop. W szalunku układane są pręty zbrojenia głównego oraz pręty rozdzielcze, stabilizujące rozstaw zbrojenia głównego. Pręty układa się na podkładkach dystansowych, których zadaniem jest zapewnić wymaganą otulinę betonową zabezpieczającą stal przed działaniem czynników mogących powodować korozję.
Tak przygotowaną strukturę wypełnia się mieszanką betonową o konsystencji pozwalającej na dokładne wypełnienie szalunku (fot. 1). Po związaniu uzyskujemy sztywną płytę żelbetową o zaprojektowanej nośności.
Fot. 1 Strop monolityczny żelbetowy w trakcie wypełniania mieszanką betonową
Stropy żelbetowe prefabrykowane
Stropy płytowe prefabrykowane pozwalają na skrócenie czasu realizacji budowy, ale ze względu na rozmiar i ciężar elementów wymagają stosowania ciężkiego sprzętu do transportu i montażu. Najczęściej stosowanym stropem tego typu jest płyta kanałowa Żerań o rozpiętości 2,4–6,0 m i szerokości elementów 90, 120 i 150 cm (fot. 2).
Fot. 2 Płyty żerańskie pozwalają na szybki montaż stropu, ale wymagają zastosowania ciężkiego sprzętu
Stropy żelbetowe monolityczno-prefabrykowane
Stropy tego typu składają się z płyty prefabrykowanej o grubości 5–7 cm i rozpiętości do 9,0 m, w której częściowo zatopione jest zbrojenie konstrukcyjne (pręty zbrojenia dolnego oraz kratownice). Po ułożeniu płyt na ścianach stanowią one tracony szalunek dla wylewanej na mokro płyty monolitycznej. Najbardziej rozpowszechnione są stropy Filigran (fot. 3) o zbrojeniu jednokierunkowym oraz stropy 2K, w których po wprowadzeniu dodatkowych wkładek stalowych uzyskuje się zbrojenie dwukierunkowe.
Fot. 3 Prefabrykowany element stropu Filigran
Stropy gęstożebrowe
Stropy gęstożebrowe to szczególny typ stropów płytowych. Kilkucentymetrowej grubości płyta zespolona jest z podpierającymi ją żebrami żelbetowymi w rozstawie nie większym niż 90 cm. Przestrzenie pomiędzy żebrami wypełnione są pustakami stropowymi, stanowiącymi rodzaj trącego szalunku. Stropy gęstożebrowe zaliczają się do konstrukcji prefabrykowano-monolitycznych. W budownictwie ogólnym stosowane są stropy różniące się kształtem i materiałem pustaków oraz prefabrykowanych belek. Najpowszechniej stosowane są stropy: Teriva, Akermana, Ceram oraz Fert.
Stropy Teriva
Są to stropy gęstożebrowe składające się z kratownicowych belek prefabrykowanych z betonową podstawą, pustaków z lekkiego betonu oraz monolitycznego nadbetonu, z którego formują się żebra i płyta. Ogólny schemat stropu Teriva pokazano na rys. 2.
Rys. 2 Schemat rozmieszczenia elementów stropu Teriva [4]
Stropy Teriva występują w kilku odmianach różniących się parametrami geometrycznymi oraz wytrzymałościowymi (tab. 1).
Tab. 1 Parametry charakteryzujące stropy Teriva [5]
|
Przeznaczenie
|
Rodzaj
|
Obciąż. ponad ciężar własny [kN/m2]
|
Ciężar konstr. stropu [kN/m2]
|
Rozpiętość stropu [m]
|
Wysokość stropu [cm]
|
Rozstaw belek [cm]
|
Grubość nadbetonu [cm]
|
|
Budynki
|
4,0/1
|
4,0
|
2,68
|
2,4–7,2
|
24,0
|
60
|
3,0
|
|
4,0/2
|
4,0
|
3,15
|
2,4–8,0
|
30,0
|
60
|
4,0
|
|
|
4,0/3
|
4,0
|
3,40
|
2,4–8,6
|
34,0
|
60
|
4,0
|
|
|
Budynki
|
6,0
|
6,0
|
4,0
|
2,4–7,8
|
34,0
|
45
|
4,0
|
|
8,0
|
8,0
|
4,0
|
2,4–7,2
|
34,0
|
45
|
4,0
|
Odporność ogniowa stropów Teriva (niezależnie od rodzaju stropu) przy wykończeniu dolnej powierzchni tynkiem cementowo-wapiennym o grubości nie mniejszej niż 10 mm wynosi REI 60. Podwyższenie odporności ogniowej stropów Teriva może nastąpić przez zastosowanie innego wykończenia dolnej powierzchni stropu, np. płytami gipsowo-kartonowymi GKF, płytami wiórowo-cementowymi lub zastosowanie odpowiednich sufitów podwieszonych.
Izolacyjność akustyczna stropu Teriva, w zależności od jego zastosowania, powinna spełniać wymagania określone w normie [3]. W celu spełniania tych wymagań w budownictwie mieszkaniowym i ogólnym należy przyjmować odpowiednie rozwiązania podłóg według „Katalogu rozwiązania podłóg dla budownictwa mieszkaniowego i ogólnego” jak dla stropów gęstożebrowych o zbliżonej masie metra kwadratowego stropu.
Izolacyjność cieplna stropów Teriva, bez warstw wykończeniowych (od góry i od dołu), określona oporem cieplnym wynosi:
– Teriva 4,0–0,37 m2 K/W,
– Teriva 6,0 i Teriva 8,0– 0,39 m2 K/W.
Montaż stropu rozpoczyna się od oparcia na ścianach nośnych kratownicowych belek (rys. 3). Belki wymagają podparcia punktowego na długości w rozstawie maksymalnym ok. 1,5–2,0 m. Minimalna szerokość oparcia na ścianie to 7 cm.
Rys. 3 Kratownicowa belka stropu Teriva [5]
Na belkach układane są pustaki stropowe, które są elementami wypełniającymi, stanowiącymi rodzaj traconego szalunku. Kolejnym krokiem jest wykonanie deskowania oraz zbrojenia wieńców. Ostatni etap to wypełnienie mieszanką betonową przestrzeni między pustakami oraz warstwy 3–4 cm płyty nadbetonu (rys. 4).
Rys. 4 Szczegół podparcia i ułożenia pustaków stropu Teriva
Stropy Akermana
Jest to strop monolityczny z wypełnieniem pustakami ceramicznymi (rys. 5). Jego cechą charakterystyczną jest brak prefabrykowanych belek. Podczas montażu konieczne jest wykonanie pełnego (lub pasmowego) deskowania, na którym układane są pustaki. W powstałe przestrzenie między pustakami układa się zbrojenie wynikające z obliczeń wytrzymałościowych. Ze względu na kształt przekroju są to pojedyncze pręty o średnicy 10–20 mm zawieszone na strzemionach typu V (fot. 4).
Rys. 5 Konstrukcja stropu Akermana
Fot. 4 Wypełnianie stropu Akermana mieszanką betonową
Podstawowe charakterystyki stropów Akermana o różnej wysokości pustaków zestawiono w tab. 2.
Tab. 2 Parametry charakteryzujące stropy Akermana [5]
|
Wysokość
|
Masa stropu [kg/m2]
|
Maksymalna rozpiętość [m]
|
||||
|
30 mm
|
40 mm
|
|||||
|
30 mm
|
40 mm
|
stropodach ciągły lub częściowo utwierdzony
|
stropodach
|
strop ciągły lub częściowo utwierdzony
|
strop
|
|
|
150
|
235
|
260
|
6,20
|
5,40
|
5,00
|
4,15
|
|
180
|
264
|
289
|
7,30
|
6,50
|
5,90
|
4,90
|
|
200
|
288
|
313
|
8,20
|
7,15
|
6,50
|
5,40
|
|
220
|
312
|
337
|
8,80
|
7,70
|
7,00
|
5,90
|
Stropy Ceram
Ten rodzaj stropów łączy cechy stropów Akermana i Teriva. Pustaki stropowe są ceramiczne, ale układa się je na prefabrykowanych stalowo-ceramicznych belkach nośnych (rys. 6).
Rys. 6 Schemat stropu Ceram
Belki prefabrykowane typu Ceram stanowią żebro konstrukcyjne stropu i składają się z:
– dolnego pasa złożonego z kształtek ceramicznych szerokości 12 cm, wysokości 4 cm;
– zbrojenia złożonego z trzech prętów stalowych (dwa pręty w pasie dolnym i jeden pręt w pasie górnym) oraz strzemion ze stali 4,5 mm ułożonych w formie kratownicy o przekroju trójkątnym, łączących zbrojenie górne ze zbrojeniem dolnym; przy rozpiętości stropu powyżej 4,2 m dolna strefa rozciągania w belkach typu Ceram-45 wzmocniona jest dodatkowo jednym lub dwoma prętami stalowymi w celu uzyskania dopuszczalnego całkowitego obciążenia dla zakładanej rozpiętości stropu.
Dostępne są belki o rozpiętościach od 2,37 do 7,17 m z modułem 30 cm. Sposób układania stropu jest taki sam jak stropu Teriva.
Stropy Fert
Mają podobną konstrukcję do stropów Ceram, różnią się w zasadzie tylko wielkością i kształtem pustaków ceramicznych (rys. 7). Produkowane są:
– strop Fert-40 o rozstawie belek co 40 cm, wysokości konstrukcyjnej 23 cm;
– strop Fert-45 o rozstawie belek co 45 cm, wysokości konstrukcyjnej 23 cm;
– strop Fert-60 o rozstawie belek co 60 cm, wysokości konstrukcyjnej 24 cm.
Rozpiętość modularna wynosi 2,7–6,0 m ze stopniowaniem co 0,3 m.
Rys. 7 Konstrukcja stropu Fert
Wymienione rodzaje stropów gęstożebrowych nie wyczerpują katalogu stosowanych rozwiązań. Wiele z istniejących w budynkach typów stropów nie jest już dziś produkowanych (np. DZ-3). Powstaje również wiele nowych rozwiązań związanych z potrzebą ograniczenia strat ciepła w budynkach. Praktycznie każda z nowoczesnych technologii wznoszenia ścian jest poszerzona o konstrukcję stropów, np. Porotherm z ceramiki poryzowanej czy Thermomur z pustakami polistyrenowymi. W tab. 3 przedstawiono charakterystykę techniczną wybranych typów stropów gęstożebrowych w różnych technologiach.
Tab. 3 Charakterystyka techniczna wybranych stropów gęstożebrowych [5]
|
Nazwa
|
Rozpiętość
|
Wysokość
|
Osiowy
|
Wartość
|
Masa [kg/m2]
|
|
Strop Akermana
|
do ok. 4,20
|
18 (19)**
|
31
|
wg obliczeń
|
235 (260)**
|
|
z pustakami 18 cm
|
do ok. 4,80
|
21 (22)**
|
31
|
wg obliczeń
|
264 (289)**
|
|
z pustakami 20 cm
|
do ok. 5,40
|
23 (24)**
|
31
|
wg obliczeń
|
288 (313)**
|
|
z pustakami 22 cm
|
do ok. 6,00
|
25 (26)**
|
31
|
wg obliczeń
|
312 (337)**
|
|
Fert-40
|
2,70– 6,00
|
23
|
40
|
3,25
|
320
|
|
Fert-45
|
2,70–6,00
|
23
|
45
|
3,70
|
295
|
|
Fert-60
|
2,70–6,00
|
24
|
60
|
3,25
|
277
|
|
EF45/20
|
2,40–5,10
|
20
|
45
|
3,65
|
242
|
|
EF45/23
|
2,40–6,00
|
23
|
45
|
3,65
|
265
|
|
EF45/26
|
2,40–6,60
|
26
|
45
|
3,65
|
306
|
|
EF45/30
|
6,00–7,20
|
30
|
45
|
3,65
|
335
|
|
Ceram-50***
|
2,40–6,30
|
24
|
50
|
3,70
|
306
|
|
SZ-ITB
|
2,40–6,00
|
22
|
60
|
3,20
|
284
|
|
Teriva I
|
2,40–6,00
|
24
|
60
|
3,54
|
268
|
|
Teriva Nova
|
2,40–7,20
|
24
|
60
|
3,60
|
268
|
|
Teriva I bis
|
2,40–7,20
|
26,5
|
45
|
3,83
|
338
|
|
Teriva II
|
2,40–7,20
|
34
|
45
|
5,54
|
400
|
|
Teriva III
|
2,40–7,20
|
34
|
45
|
7,54
|
400
|
|
Dz-3
|
2,40–6,00
|
23
|
60
|
3,25 lub 4,50
|
265
|
* Obciążenie działające na stropy bez ciężaru własnego stropu.
** W nawiasach dane dotyczące stropu z nadbetonem grubości 4 cm.
*** Szczegółowe dane na temat wszystkich stropów Ceram zawiera PN-B-82022:1997 (dotyczy belek) i PN-B-82023:1997 (dotyczy pustaków stropowych).
Stropy belkowe
Stropy na belkach drewnianych
Jest to najstarszy typ stropów. Obecnie ze względu na niską izolacyjność akustyczną stosowany jest rzadziej. Niewątpliwym atutem jest niewielki ciężar własny oraz wysoka estetyka wyeksponowanej struktury drewna.
Belki stropowe mają najczęściej przekrój prostokątny i ułożone są w rozstawie 80–120 cm. W najprostszym układzie strop wypełniony jest pojedynczym deskowaniem. W budownictwie mieszkaniowym najczęściej wykonuje się ślepy pułap i podsufitkę, które poprawiają izolacyjność akustyczną.
Stropy na belkach stalowych
Jednym z najstarszych stropów o konstrukcji stalowej jest strop Kleina. Pomiędzy belkami rozstawionymi co 120–180 cm wykonana jest ceglana płyta. W zależności od wymaganej nośności stropu stosowane są trzy rodzaje płyt: lekka, półciężka i ciężka. Płyty zbrojone są bednarką (płaskownikami stalowymi) ułożonymi w spoinach między cegłami (rys. 8).
Rys. 8 Strop Kleina z płytą: a) lekką, b) półciężką, c) ciężką
Podsumowanie
Duży wybór rodzajów stropów możliwych do stosowania w budownictwie mieszkaniowym jest wynikiem poszukiwań najbardziej optymalnych rozwiązań konstrukcyjnych. Podstawowym kryterium doboru stropu do zastosowania w budynku powinna być, poza spełnieniem wymagań techniczno-użytkowych, minimalizacja pracochłonności oraz kosztów wykonania. W praktyce każdy budynek ze względu na różnorodność uwarunkowań wymaga indywidualnego podejścia w tym zakresie (tab. 4).
Tab. 4 Zestawienie wad i zalet różnych typów stropów w budownictwie mieszkaniowym [5]
|
Stropy w domach jednorodzinnych |
||
|
rodzaj stropu |
zalety |
wady |
|
gęstożebrowy
|
– poszczególne elementy łatwo się przewozi i składuje,
– jego montaż nie jest zbyt skomplikowany |
– dopuszczalne obciążenie nie jest zbyt duże
– może klawiszować, czyli jego belki nośne (żebra) mogą się niezależne od siebie uginać, a to objawia się rysami i pęknięciami na suficie wzdłuż ich krawędzi |
|
płytowy monolityczny
|
– może przenosić duże obciążenia – ma dużą sztywność |
– jego wykonanie jest praco- i czasochłonne
|
|
z płyt żerańskich
|
– szybko się go montuje, zaraz po montażu można go w pełni obciążyć – daje gładką, łatwą do otynkowania powierzchnię sufitu |
– wymaga użycia dźwigu
– w miejscach połączeń płyt na tynku na suficie |
|
Filigran
|
– może mieć dowolny kształt i rozpiętość – może być zaprojektowany na duże obciążenie
– ma łatwą do wykończenia, bo gładką powierzchnię sufitu |
– wymaga użycia dźwigu do montażu
– jest dość drogi |
|
drewniany
|
– jest tańszy i lżejszy od żelbetowego – można go obciążać od razu po zakończeniu prac |
– znacznie się ugina – słabo izoluje akustycznie |
dr inż. Andrzej Dzięgielewski
Politechnika Warszawska
Bibliografia
1. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane.
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
3. PN-B-02151-3 Akustyka budowlana – Ochrona przed hałasem w budynkach – Izolacyjność akustyczna przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna elementów budowlanych – Wymagania.
4. R. Jarmontowicz, J. Sieczkowski, Stropy Teriva projektowanie i wykonywanie, wyd. 4, Inwenta Sp. z o.o., Warszawa 2010.
5. H. Michalak, S. Pyrak, Stropy. Budownictwo ogólne, t. 3, praca zbiorowa pod red. dr. hab. inż. L. Lichołai, Arkady, Warszawa 2008.
6. Ł. Drobiec, Z. Pająk, Stropy z drobnowymiarowych elementów, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2006.
