Študijsko gradivo 2007 - 2012 Konstrukcije 1 in 2

Študijsko gradivo za predmet Konstrukcije 1 in 2 – stari slušatelji

1

Študijsko gradivo 2007 2012 Konstrukcije 1 in 2 Verzija 1, november 2012

Uvod Študijsko gradivo je namenjeno pripravam na izredne izpitne roke za stare slušatelje pri predmetih Konstrukcije 1 in Konstrukcije 2. Gradivo je pripravljeno na osnovi vprašanj, ki so bila določena na preteklih komisijskih izpitih septembra in oktobra 2012, ter znanja, ki ga je v sklopu svojih predavanj poučeval prof. dr. Blaž Vogelnik. Izredni izpiti bodo potekali v pisni obliki. Vprašanja, ki bodo na izrednih izpitih zastavljena, ne bodo enaka spodnjim, ampak bodo povzemala in spraševala po znanju, ki ga posredujemo spodaj. Študijsko gradivo je osnova in minimalna zahteva za opravljanje izpita. Dodatna pojasnila in razlage spodaj nevednih pojmov so dostopne v različnih strokovnih virih o arhitekturnih konstrukcijah, principih gradnje in konstrukcijskih sistemih. Na izpitu bo zahtevano tudi grafično podajanje in interpretacija spodnjega gradiva. Gradivo so pripravili: doc. dr. Matej Blenkuš, dr. Tomaž Slak in Josip Konstantinovič


2

Konstrukcije 1

Temeljenje

1. Kaj je to temelj (kratka definicija), kakšna je njegova funkcija pri neki zgradbi?

Kratka definicija: temelj je »transformator napetosti« Temelj je konstrukcijski element, ki prenaša obtežbe objekta na temeljna tla. Temelj je zato pretvornik, ki velike napetosti, ki prihajajo po sorazmerno vitkih stebrih in stenah proti zemlji, spreminja v manjše. Ker ima vselej večjo površino, kot jo imajo stene in stebri, se te napetosti sorazmerno zmanjšajo in s tem spremenijo v tako majhne, da jih tla lahko prenesejo. Pri stavbah temelji skrbijo, da se stavba zaradi lastne in koristne obtežbe ne poseda preko načrtovane vrednosti in da posedki niso neenakomerni. Temelje vedno dimenzioniramo glede na izmerjeno ali predvideno nosilnost zemljine, kjer bo stavba stala. Vrsta temeljenja je odvisna od nosilnosti tal, konstrukcijske zasnove objekta ter položaja in nihanja talne vode. Višje stavbe na primer na enakih tleh temeljimo drugače kot nižje, saj so pritiski pod višjimi stavbami zaradi večjega števila etaž praviloma večji. Na tleh, kjer je stalno ali občasno prisotna talna voda, prav tako izberemo takšno obliko temeljenja (npr. bela kad), da z njo sočasno zavarujemo objekt pred talno vodo. Pri tem je potrebno preprečiti, da bi zaradi vzgona talne vode objekt splaval. Pri temeljenju upoštevamo tudi lego stavbe glede na obstoječe okoliške objekte, da ne povzročimo dodatnega posedanja okoliških ali nove stavbe zaradi t.i. superpozicije temeljev. Dimenzije temeljev so odvisne od izračunanih posedkov, ki morajo biti za celotno stavbo enaki.

2. Kakšne vrste temeljenja v splošni rabi poznate?

Glede na globino nosilnih tal poznamo plitko in globoko temeljenje. Glede na obliko temelja poznamo točkovne in pasovne temelje, temeljno ploščo, kesonsko temeljenje ter različne vrste pilotov. Sem spada tudi kompenzirano temeljenje ki nastopi takrat, ko pod nivojem terena zgradimo večetažne objekte, ki nosijo nadzemne dele praviloma zelo visokih stavb. S tem zaradi izkopane zemljine zmanjšamo pritisk na stisljiv ali slabo nosilen teren. Plitko temeljenje (pasovni temelji, točkovni temelji in temeljna plošča) je sorazmerno tanek pas konstrukcije objekta na stiku nosilnih tal in spodnje etaže. Spodnji rob temeljev mora biti pod nivojem cone zmrzovanja tudi ob ekstremno nizkih in dolgotrajnih temperaturah. V zmernem klimatskem pasu je to med 70 in 100 cm, v alpskem svetu pa do 150 cm. Z ustrezno globino temeljenja je potrebno preprečiti, da bi pod spodnjim robom temeljev prihajalo do zmrzovanja mešanice tal (npr. pesek, zemlja, melj ali glina) in vode. Z zmrzovanjem se namreč prostornina vode poveča, ob taljenju le‐te pa se spremenijo lastnosti temeljnih tal in s tem se lahko pojavijo morebitni diferenčni posedki. To bi ob zmrzovanju povzročilo neenakomerno dvigovanje stavbe, ob odjugi posedanje ter


3

posledično nastanek nepričakovanih napetosti v konstrukciji in posledično njene poškodbe. Tiste vrste tal, ki imajo večjo vsebnost vode (npr. glina) so za zmrzovanje bolj občutljiva. Na skalnatih tleh, če je stik med temeljem in tlemi neprodušno zaprt, do dvigovanja temeljev ne prihaja, saj kompaktne skale ne vpijajo vode. Plitko temeljenje izberemo na tistih vrstah tal, ki imajo sorazmerno dobro nosilnost (gruščno meljna tla, gruščna tla, mehka skalnata tla, ipd ‐ grušč je vrsta proda). Dimenzije temeljev so določene glede na računske napetosti v njih, glede na zahtevano lastno težo temeljev (v primerih, ko moramo s težo temelja preprečiti prevrnitev objekta) oziroma (odvisno od načina armiranja in izvedbe najnižje etaže) glede na že prej omenjene globine zmrzovanja. S točkovnimi temelji praviloma podpiramo stebre. Z obremenitvami lastne in koristne teže morajo biti praviloma obremenjeni tako, da je sila tlaka stebra v jedru prereza temelja. Jedro prereza je tisto območje na površju temelja, kjer osna sila stebra še lahko pritiska na temelje tako, da na stiku temelja z nosilnimi tlemi ne prihaja do nateznih sil. Pri konstruiranju stavbe dopustne manjše ekscentričnosti v obremenitvah temeljev, vendar le tako, da le‐te ostajajo znotraj jedra prereza. Točkovne temelje izberemo največkrat pri čistih skeletnih oz. okvirnih, konstrukcijah, kjer so glavni vertikalni nosilni elementi stebri.. Točkovni temelji so v večini primerov med seboj povezani s temeljnimi vezmi, ki v primeru neenakomernih posedanj ali nastanku ekstremnih obremenitev (veter, potres) lokalne povečane napetosti pod temeljem, prerazporedijo na sosednje temelje. Zaradi dejstva, da obnašanja tal zaradi heterogenosti in kompleksnosti sestave ne moremo v celoti računsko predvideti, je temeljenje vedno statično nedoločena konstrukcija, s čimer je zagotovljena višja stopnja varnosti in medsebojnega sodelovanja vseh delov temeljev. Pasovni temelji nastopajo pod nosilnimi stenami, stebri v vrstah, pod stopniščnimi ramami in drugimi linijski deli konstrukcije. Tudi pri pasovnih temeljih je potrebno pri dimenzioniranju upoštevati njihovo jedro prereza in jih v primeru, da potekajo zgolj v eni prevladujoči smeri (kar pa e na področjih s potresi sicer s standardi prepovedano), med seboj povezati s temeljnimi vezmi. Temeljna plošča je pravzaprav odebeljena konstrukcijska medetažna plošča, oziroma je globalni temelj pod celim objektom, ki obsega celotno površino objekta in ki leži na stiku z nosilnimi tlemi. Odločitev za izvedbo temeljenja s temeljno ploščo je pogojena z vrsto tal (pri slabo nosilnih tleh potrebujemo čim večjo stično površino), s kompleksnostjo statične zasnove objekta (pri mešanih skeletno stenskih konstrukcijah je enovito temeljenje najenostavnejša rešitev za doseganje enakomernih posedkov vseh delov stavbe), z ekonomiko gradnje (pasovni temelji zahtevajo več dela pri opaženju, vezanju armature ipd., temeljna plošča pa ima vgrajenega več materiala) ter izvedbo instalacijskega razvoda objekta pod in v nivoju temeljenja (pri temeljni plošči je izvedba podzemne kanalizacije izjemno otežena in za kasnejše sanacije nedostopna). Vendar se vsebolj uveljavlja zaradi povečanega zanimanja za pasivno oz. ničenergijsko gradnjo, katero glede izolacije temeljev (prekinjeni toplotni mostovi) temeljna plošča najenostavneje omogoča. Globoko temeljenje (uvrtani piloti, prefabricirani piloti, mikropiloti, sidranje, kesoni (caisson) in vodnjaki) pa je podaljšana vertikalna konstrukcija objekta s podzemnimi stebri, ki obremenitve objekta prenese bodisi tako, da se s trenjem med zemljiino in plaščem pilotov preko nenosilnih tal upira posedanju. Obe vrsti se uporabi na slabo nosilnih tleh


4

(glinena tla, glineno meljasta tla ali šotna tla kot je npr. Ljubljansko barje). Plavajoče ali trenjske pilote se uporablja tam, kjer se dobro nosilna plast nahaja preveč globoko, da bi bila izvedba tlačnih pilotov še smiselna in seveda tam, kjer obtežba na posamezni pilot ne presega njegove nosilnosti. Piloti so lahko izdelani v industrijskih obratih (prefabricirana izvedba) s čimer zagotovimo njihovo višjo trdnost in kvaliteto. Pogosto so tudi prednapeti (predhodno natezanje armature) s čimer zmanjšamo nevarnost uklona. Prefabricirane pilote je potrebno na mestu vgradnje zabiti v tla s posebnimi pnevmatskimi kladivi. To v praksi pomeni, da morajo biti tla sorazmerno mehka in homogene sestave – v njih ne sme biti trših predelov, ki jih z nabijanjem pilotov ne moremo predreti. Prefabricirani piloti so praviloma ožji od tistih, ki se jih izvaja na licu mesta, nastopajo v večjem številu (pod stebri v parih, oziroma skupinah po tri ali več in na vrhu povezanih z glavo pilotov) in so največkrat tlačno in strižno obremenjeni. Za pilote, ki jih izdelamo na licu mesta, pa je potrebno najprej izvrtati luknjo ter sočasno z vrtanjem v luknjo porivati jekleni plašč (opaž), ki prepreči zasipanje že izvrtanega dela. Vrtanje in vrivanje kalupa poteka sočasno in postopno. Ko je luknja dovolj globoka, vanjo vstavimo armaturno košaro pilota ter nato začnemo v določenih primerih s postopnim izvlačenjem kalupa in sprotnim betoniranjem pod visokim pritiskom. Slednje je nujno, saj v globini nastopajo visoke vzgonske napetosti. Starejše metode izvedbe puščajo jekleni plašč kot zaščitni del pilota v tleh. Na ta način je kvaliteta betoniranja boljša, saj so pogoji izvedbe bolj pod nadzorom, se pa zaradi gladkega jeklenega plašča zmanjša trenje in s tem nosilnost takšnih pilotov, če so izvedeni kot plavajoči. S tem, ko pilot uvrtavamo postopoma, lahko sproti kontroliramo kvaliteto izkopane zemljine in se sproti odločimo o ustrezni globini temeljenja. Zato je pilotiranje na licu mesta manj občutljivo za nehomogeno sestavo temeljnih tal. V primerih, ko jekleni kalup izvlečemo in ga je možno uporabiti ponovno, se ta tehnika pilotiranja imenuje Benoto piloti. Na stiku pilotov in nosilne konstrukcije objektov prav tako nastopa dodatni temelj (glava pilota), ki je podoben plitvemu temeljenju, a s to razliko, da obremenitve konstrukcije prerazporedi na točkovne podpore pilotov in ne na stično ploskev s temeljnimi tlemi. Predrtje temeljne konstrukcije je v tem primeru pogost problem, ki se ga rešuje z ustrezno armaturo, jeklenimi ojačitvami in debelino temelja. Sidra, ki so prvenstveno natezne konstrukcije, uporabimo tam, kjer obstaja nevarnost prevrnitve ali dvigovanja temelja in s tem celotne stavbe. Temelj sidramo z trajnimi prednapetimi geotehničnimi sidri, za katere v primeru potresnih obremenitev (takrat so pričakovani nategi na stiku temelja in podlage največji) izračunamo njihovo nazivno napetost. Lunje za sidra se najprej izvrta in vanje vstavi sidro z natezno jekleno pletenico. Nato se izvede visokotlačno injektiranje, ki glavo sidra strižno vpne v podlago. Po določenem času (dan ali dva), ko je injektirna masa strjena, se izvede napenjanje in zaklinjanje sidra, s čimer dosežemo, da so že v stanju osnovne obremenitve napeti do računske obremenitve. Na ta način je preprečeno, da bi se temelj »odlepil« od tal in posledično prevrnil, dvignil ali premaknil.


5

3. Ali se pasovni in točkovni temelj z enako kontaktno napetostjo enako posedata?

Pasovni in točkovni temelj, ki imata na stiku s tlemi enako kontaktno napetost, se ne posedeta enako. Vzrok je v tem, da se napetosti pod točkovnim temeljem širijo v štiri smeri, pod pasovnim pa zgolj v dveh. Napetosti z globino pri točkovnem temelju upadajo hitreje in so zato posedki pod njim manjši. V primerih, ko so temelji med seboj zelo blizu, je potrebno upoštevati njihov medsebojni vpliv (superpozicija) pri izračunu napetosti v tleh in posledično pričakovanem posedanju.

4. Ali so lahko pri isti stavbi točkovni in pasovni temelji obremenjeni tako, da imajo enake kontaktne napetosti?

Praviloma ne, saj bi to pomenilo, da se bodo pasovni temelji posedali bolj kot točkovni. Zaradi neenakomernih posedkov bi bila stavba obremenjena z nepričakovanimi strižnimi in upogibnimi napetostmi, ker bi najverjetneje povzročilo poškodbe na konstrukciji. Izjema je dopustna pri sorazmerno majhnih obremenitvah temeljev in zelo dobro nosilnih tleh (npr. dobro vezan grušč ali skala), kjer so končni posedki objekta tako majhni (nekaj mm), da lahko neenakomerno posedanje računsko zanemarimo. Druga izjema je dopustna v primerih, ko so točkovni in pasovni temelji med seboj povezani z močnimi temeljnimi vezmi, ki delujejo kot nosilci) in preprečijo neenakomerno posedanje dela stavbe. Slednje je smiselno le takrat, ko s tem rešujemo manjše posebnosti v konstrukciji.

5. Kako temeljimo objekt, katerega temelji bodo grajeni višje/nižje tik ob temeljih obstoječega objekta?

V primerih, ko se nova stavba nahaja tik ob obstoječi in se temelji stikajo, je potrebno globino temeljenja zasnovati tako, da stari in novi temelj ležita na isti globini. S tem problematika temeljenja sama po sebi še ni rešena, saj z vnašanjem novih obremenitev ob obstoječ objekt, ki se je že dokončno posedel – konsolidiral ‐ rušimo ustaljene napetosti v tleh. V primeru, da bi z novim temeljem tla dodatno obremenili do te mere, da bo to povzročilo nove posedke tudi pod starim objektom, je potrebno njihovo nosilnost izboljšati in s tem kompenzirati nastanek novih napetosti. Nosilnost lahko v tem primeru izboljšamo z nadomestitvijo dela slabše zemljine (npr. gline ali melja) z dobro nosilnim materialom (npr. uvaljan in komprimiran grušč), z izvedbo pilotov tik ob starem objektu, z ojačitvijo tal s sistemom jet‐grouting (mešanje zemeljskega grušča s cementno mešanico) oziroma povečanjem obstoječih temeljev s podbetoniranjem. Podobno ravnamo tudi takrat, ko zaradi ekonomskih ali vsebinskih vzrokov ni možno ali smiselno temeljiti starega in novega objekta na enaki globini. Izbor ustreznega ukrepa je vedno odvisen od vrste, kvalitete in starosti obstoječega objekta, računskih obremenitev obeh objektov, kvalitete nosilnih tal in namena gradnje. Izvedbo izkopa za temelje ob obstoječi stavbi ali izvedbo njenega podbetoniranja je potrebno delati postopoma, korak za korakom. Izkoplje se pas širine cca. 1,2m kjer se izvede temelj širine 1m. Nato se preskoči naslednji pas in pusti del temelja zasut. Ko


6

postopoma izvedemo vsak sodi pas, se lotimo še lihih. Temu postopku se reče izvedba po kampadah.

6. Kako lahko zasnujemo varovanje gradbene jame, če širok izkop za izgradnjo kleti ni možen?

Možnih je več vrst trajnih in začasnih konstrukcij, ki omogočijo navpični izkop gradbene jame. Najbolj preprosta rešitev so jeklene zagatnice. To so rebrasto oblikovane jeklene plošče, širine med 60cm in 75cm in višine do 12m, ki se jih strojno zabija v tla pred začetkom izkopa. Zagatnice so oblikovane tako, da se zataknejo ena v drugo, s čimer se obremenitve med njimi prerazporedijo. Obenem je s tem preprečeno vdiranje talne vode v gradbeno jamo. Zabijanje je možno zgolj v mehka in slabo nosilna tla (glina ali melj). Praviloma velja, da je potrebno zagatnice zabiti približno dvakrat tako globoko, kot načrtujemo globino gradbene jame (za 6 metrsko jamo potrebujemo 12 metrske zagatnice), a je tudi to odvisno od kvalitete zemljine, kamor jih zabijamo. Izkop je dopustno izvajati šele, ko so zagatnice popolnoma zabite. Ko je gradnja podzemnega dela objekta zaključena in je gradbena jama zasuta, se zagatnice izvleče in ponovno uporabi na drugem gradbišču. Pri izvlačenju zagatnic nastajajo vibracije in deformacije zasipnega materiala, zaradi česar lahko pride do poškodb na zgrajenem objektu (npr. poškodba toplotne in hidro izolacije kleti). Slednje se prepreči z ustrezno oddaljenostjo kletne stene od zagatnice (cca. 1,5m), kakovostnejšim lepljenjem posameznih slojev izolacije med seboj in dodatnimi zaščitnimi sloji. Najpogostejše so zagatnice tipa Larssen. Zagatnice je v primerih, ko je razdalja med vzporednimi stenami dovolj majhna, možno med seboj razpirati z jeklenimi razpirami. S to tehniko lahko zmanjšamo potrebno globino nabijanja zagatnic ali pa povečamo globino izkopa. Slaba stran je v tem, da so nam pri gradnji kleti jeklene razpire v napoto. V bolje nosilnih tleh, ki so v večini sestavljena iz proda ali grušča, pride v poštev tehnika izvedbe zaščite gradbene jame s jet‐grouting metodo. To je tehnika, kjer s sočasnim vrtanjem in mešanjem izkopanega materiala s cementno mešanico pod visokim pritiskom izdelamo betonske pilote, okrepljene s sorazmerno šibko armaturo. V sredino se sočasno z vrtanjem vriva armaturna palica debeline med 25mm in 40mm. Pilote je potrebno izvajati skoraj eden do drugega, s čimer zagotovimo kompaktno steno. Debelina končnega pilota je odvisna od poroznosti tal (pri bolj poroznih tleh cementna mešanica prodre globlje), a je v praksi omejena do Ø150cm. Najpogosteje se računa debelina Ø80‐100cm. Osni razmiki med posameznimi piloti so običajno cca. 150cm, oziroma 3/2 premera pilota. Izkop je možno izvajati šele, ko je jet‐grouting stena izvedena v celoti. Ker je pilot sorazmerno slabo armiran in kot vertikalna konzola upogibno močno obremenjen tudi slabo prenaša natezne napetosti, ki nastanejo zaradi zemeljskega pritiska ob izkopu. Globina izkopa, ki ga piloti prenesejo brez dodatnega sidranja v zaledni teren, je omejena na cca. 3m oziroma v praksi eno etažo. Pri globljem izkopu je zato skoraj nujno pilote med seboj povezati z betonsko gredo, te pa v zaledni teren sidrati z geotehničnimi sidri. Pravilom se na vsaki dve etaži ali 6m izvede nova greda. Tudi pozicijo gred je potrebno pred izvedbo računsko preveriti in določiti njihovo obremenitev – s tem pa jo tudi


7

dimenzionirati in določiti natezno trdnost sider. Izvedba grede in vrtanje sider se izvaja sočasno z izkopom. Globina izkopa jet‐grouting ob sočasnem ustreznem izvajanju ojačitev in sidranja ni tako omejena kot zagatnice. V praksi je brez težav možno izvesti tudi poglobitve za 6 kletnih etaž. Velik problem te tehnike pa je podzemna voda, saj piloti niso hidroizolativni. Pri gruščnih in prodnih tleh je podtalnica ponavadi globlje kot pri glinenih, dostikrat pa so plasti med seboj mešane in po glineni plasti tečejo manjši podzemni tokovi. Takšen vdor vode v gradbeno jamo je potrebno sproti prečrpavati in odvajati sorazmerno daleč. Poleg omenjenih tehnik je možno gradbeno jamo ščititi tudi z izvedbo uvrtanih Benoto pilotov (glej vprašanje 2). Slednji bistveno bolje prenašajo natezne napetosti in se zanje odločamo, ko izvedba horizontalnih gred in sidranja ni možna, ali zaradi kvalitete zalednega terena ni smiselna. Med zelo zahtevne metode zaščite gradbene jame sodi izvedba diafragme (gradnja od zgoraj navzdol). Gre za tehniko, kjer najprej z ozkim izkopom in razpiranjem izvedemo obodne betonske stene kleti direktno v stiku z zemljino do končne globine kletnega dela objekta. Izkop in razpiranje je zelo zahtevno in zanj potrebujemo posebno mehanizacijo. Ko so obodne stene izvedene, izkopljemo cca. 1m zemlje, ki se nahaja znotraj kletnih sten in izvedemo medetažno ploščo, ki loči pritličje od kleti. V plošči pustimo luknjo, skozi katero z mehanizacijo dostopamo pod njo. Plošča je namenjena razpiranju obodnih sten, ki so z izkopom obremenjene z vedno močnejšim zemeljskim pritiskom. Razpiranje z medetažnimi ploščami lahko po globini večkrat ponovimo do končne spodnje kote kleti. Na tleh na enak način izvedemo temeljno ploščo ali drugo obliko temeljenja objekta. Postopek je zelo zapleten in ga običajno uporabljamo tam, kjer jet‐grouting ni možen (preveč glinena ali meljasta tla, sidranje v obodni teren ni možno, visoka podtalnica, ipd.). (primer: garaža pod Kongresnim trgom, garaža objekta Kapitelj)

9. Kako so obremenjene obodne kletne stene?

Obodne kletne stene so praviloma obremenjene na dva načina. Če na kletnih stenah slonijo etažne plošče in stene vrhnjih etaž, potem le‐te prenašajo koristno in lastno težo stavbe proti temeljem. Te obremenitve so večinoma navpične, osne in tlačne, ob vpetjih v temelj in plošče pa zaradi upogibnih momentov nastopajo tudi natezne sile. Poleg osnovne konstrukcijske obremenitve pa v primerih, ko je kletna stena deloma ali v celoti vkopana, nanjo delujejo tudi vodoravne obremenitve zemeljskega in vodnega pritiska. Obremenitve v primeru homogenega in enakomerno utrjenega zasipa, brez dodatnih površinskih obremenitev, z globino naraščajo enakomerno in zvezno. Zemeljski pritisk je odvisen predvsem od vrste zaledne zemljine, predvsem njene teže in notranjega kota trenja (maksimalni kot zasipa, pri katerem še ne prihaja do strižnih napetosti v zemljini in s tem nevarnosti plazenja). Vrsta tal z majhnim notranjim kotom trenja (npr. glina, ilovica) pritiska na kletne stene bolj kot tista z večjim kotom (npr. prod, gramoz). Prav tako težja tla (praviloma tista, kjer je prisotna podtalnica) ustvarjajo večji pritisk. Zaradi vodoravnih obremenitev ob vpetju kletne stene v temelj nastajajo velike strižne sile v kombinaciji z nategi na zunanji ali notranji strani konstrukcije. Lastna in koristna teža


8

stavbe, ki tlačno obremenjuje kletne stene, pomaga pri zmanjšanju nateznih sil, ker zmanjšuje momente. Prav tako veliko pripomorejo tudi medetažne plošče med posameznimi kletnimi etažami ter prečne stene, ki kletne stene podpirajo v pravokotni smeri in delujejo kot linijske podpore. V primerih, ko so v kleteh etažne višine sorazmerno visoke (5m in več), prečnih sten pa ni, torej je obodna stena skoraj povsem nepodprta, jo je smiselno okrepiti z navpično ležečimi in v temelj vpetimi rebri, ki jih obrnemo navzven ali navznoter. V skrajnih primerih obodne kletne stene sidramo v zaledni teren s trajnimi geotehničnimi sidri.

10. Kakšna je razlika med temeljno in talno ploščo?

Temeljna plošča je temelj, torej ključni sestavni del konstrukcije stavbe, talna plošča pa je konstrukcijska podlaga spodnje etaže stavbe. Pri vrstah tal, ki so slabo nosilna in zato močno podajna (majhen modul stisljivosti, 2 – 5 MPa, (=0,002 – 0,005kN/cm²), npr. vrste gline ali melja), v temeljih prihaja do pojava, da se stavba, neposredno pod točkami skoncentriranih obremenitev, močneje poseda kot drugod. Zato v temeljih nastajajo velike upogibne napetosti, ki jih moramo reševati s povečano globalno togostjo temelja, to je sorazmerno debelo temeljno ploščo. Točkovni in pasovni temelji pa so nasprotno precej bolj duktilni (gibki) vendar ne sami po sebi ampak kot konstrukcijska celota in zato primernejši za dobro nosilna tla (velik modul stisljivosti, 40 – 100 MPa, (=0,04 – 0,1 kN/cm²), vrste dobro sprijetega gramoza in skalnata tla). Temeljna plošča s svojo togostjo omogoči, da se obremenitve stavbe po celotni površini razporedijo čim bolj enakomerno, kar povzroči tudi enakomeren odziv tal in s tem enakomerne posedke. Temeljna plošča je dostikrat nujna tudi pri temeljenju z visoko podtalnico, kjer prihaja do vzgonskih napetosti in pritiskov od spodaj navzgor. Zanje potrebujemo konstrukcijo, ki je pravzaprav podobna običajni medetažni plošči (je enakomerno obremenjena po celotni površini), le da sile nastopajo v nasprotni smeri. Največje napetosti v temelji plošči so pod konstrukcijskimi elementi zato je tam lahko ojačana ali odebeljena. Na robovih stavb je potrebna razširitev temeljne plošče zaradi kota tlačnih napetosti, ki pri armiranem betonu znaša cca. 60°. Talna plošča ni izpostavljena globalnim napetostim v konstrukciji stavbe in je statično ločena od ostalih delov konstrukcije. Je namenjena prenosu lokalnih obremenitev spodnje etaže stavbe neposredno na tla pod njo. Pogosta je tam, kjer v spodnji kletni etaži predvidevamo promet z motornimi vozili, ki povzroča zelo skoncentrirane in neenakomerne obremenitve, in pri objektih s posebnimi obremenitvami tal (industrijski obrati, skladišča ipd.). Ali pri objektih s posebnimi obremenitvami tal (industrijski obrati, skladišča ipd.). Običajne vrste tlaka (podložni beton, izolacija, estrih in tlak) bi v tem primeru popokale, zato je nujno, da izvedemo lokalno okrepljeno konstrukcijo – talno ploščo. V primeru, da je objekt temeljen s temeljno ploščo, le‐ta obenem služi tudi kot talna plošča z visoko tlačno nosilnostjo. Vselej pa je priporočeno izvesti talno ploščo, ki je armirana skupaj s temelji. Njena izvedba je delno zahtevnejša vendar omogoča kvalitetnejšo izvedbo detajlov hidroizolacije in povezanost konstrukcije v ravnini tal.


9

11. Zakaj se manjši točkovni temelj pri enakih kontaktnih napetostih poseda manj kot večji?

Posedanje temelja ni odvisno zgolj od napetosti, ki nastanejo v neposrednem stiku temelja s tlemi (kontaktne napetosti), ampak od tistih napetosti, ki nastanejo v debelejši plasti tal pod temeljem. Slednje je logično, saj pride so stiskanja materiala v določeni debelini. Globina, do katere pride do stiskanja in posedanja, je odvisna od obremenitev, prisotnosti talne vode in vrste tal, na katerih temeljimo stavbo. Pri splošnem temelju se napetosti širijo navzdol v obliki trapeza (z vidika prereza), kar pomeni, da se napetosti pri točkovnem temelju širijo navzdol v obliki prirezane piramide. Izvorno enake kontaktne napetosti manjšega točkovnega temelja z globino upadajo hitreje kot pri večjem, saj se njegova izhodiščna stična površina z globino relativno hitreje povečuje. Primer: Točkovni temelj velikosti 1m x 1m že v globini 1 m pod stikom s tlemi ustvarja 9x manjšo napetost od kontaktne, kar pomeni, da se na primer pod njim posede le 1m zemlje. Temelj velikosti 3m x 3m pa ob enakih pogojih in enaki kontaktni napetosti doseže enako zmanjšanje napetosti šele na globini 3m. To pomeni, da se bo pod njim posedla plast v debelini 3m oziroma 3x več, kot pri manjšem temelju. Da bi dosegli enake posedke, je posledično potrebno pri večjem temelju izhodiščno obremenitev 3x zmanjšati. Pri tem pa vseeno ne smemo pozabiti, da je v osnovi večji temelj obremenjen z 9x večjo silo, saj v nasprotnem primeru pod manjšim in večjim temeljem ne bi nastopale enake kontaktne napetosti. Dejansko napetosti pod temelji vpadajo precej bolj kompleksno in v veliko odvisnosti od reakcije tal. Oblika trapeza nam v tem primeru služi le kot ilustrativna primerjava.

12. S katerimi ukrepi lahko preprečimo predrtje temelja?

Predrtje temelja lahko nastopi v primerih, ko v temelju nastanejo prevelike strižne napetosti. To je praviloma takrat, ko je temelj zaradi slabo nosilnih tal širši od takšnega, v katerem nastopajo le tlačne sile (torej ima široko temeljno peto). V vsakem temelju se namreč pod skoncentriranimi obtežbami (osne sile stebrov ali sten) tlaki širijo pod določenim kotom, ki je odvisen od kvalitete betona (približno 60° za občo rabo). Tako na primer pri temeljih, ki so širši kot visoki, na robovih prihaja do nateznih napetosti, ki silijo, da se robovi temelja pod prej omenjenim kotom odtrgajo oziroma prestrižejo. Ta pojav imenujemo predrtje temelja. Preprečimo ga na več načinov. Bodisi z nasipavanjem in postopnim utrjevanjem izboljšamo nosilnost tal in s tem ustrezneje (ožje) dimenzioniramo temelje, bodisi z odebelitvijo temelja, bodisi z dodajanem natezne armature v spodnji coni temelja in strižne armature v prerezu temelja, bodisi z izboljšanjem kvalitete (marke) betona ali kvalitete armaturnega jekla. Za posebej močno obremenjene temelje so na voljo specializirani jekleni strižni elementi, ki se jih vgradi v temelj in prevzemajo strižne sile bolj od običajne armature. Predrtje je še toliko bolj problematično pri temeljni plošči. Temeljna plošča je namreč običajno tanjša od točkovnih ali pasovnih temeljev, kar nevarnost predrtja poveča.


10

13. Kaj pomeni superpozicija napetosti v temeljnih tleh?

To je seštevanje napetosti v temeljnih tleh zaradi skupnega vpliva delovanja različnih temeljev na temeljna tla. Do pojava pride, če sta dva temelja postavljena preblizu. Podvajanje napetosti v tleh lahko povzroči zasuk temeljev. V primerih, ko se z ustrezno zasnovo superpoziciji ne moremo izogniti, problem zasuka rešujemo z močnimi temeljnimi vezmi oziroma močnim vpetjem temelja v vertikalno konstrukcijo stavbe. V obeh primerih je potrebno pojav obravnavati posebej skrbno. V primerih, ko gre za konstrukcijsko in lastniško sorodne stavbe, je temelja možno med sabo tudi povezati.

14. Kakšne metode montažnega pritrjevanja stebrov v temelje poznate? Temelji so v veliki večini stavb izvedeni iz armiranega betona, vgrajenega na licu mesta. V primerih, ko je ostala konstrukcija stavbe iz montažnih betonskih prefabrikatov, je potrebno stik stebra s temeljem reševati na poseben način. V prvi vrsti je potrebno poskrbeti, da je steber v temelj ustrezno vpet, po drugi strani pa poskrbeti, da se osne sile stebra prenesejo na temelj po čim večji stični površini. V praksi se uporablja tehnologija čašastih temeljev. Tak temelj je sestavljen iz osnovne temeljne plošče in čaše. Čaša je, kot pove ime, betonska skleda, ki leži na osnovni plošči. Prefabriciran steber se tekom montaže vstavi v čašo, nato se z zagozdami uravna njegovo lego, na koncu pa se prostor med čašo in stebrom zalije s posebno mešanico betona. Stik betonskega temelja z jeklenim stebrom rešujemo bodisi z izvedbo ustrezno velikega jeklenega čevlja in klasičnimi jeklenimi sidri, bodisi s posebnimi jeklenimi sidrnimi vložki iz nerjavečega jekla, ki jih vstavimo v opaž in zalijemo skupaj s temeljem. Jekleni steber z visoko kakovostnimi vijaki nato privijačimo na vbetonirano sidro. V prvem primeru je potrebno ležišče stebra v stiku s temeljem, zaradi izvedbe vpetja nekoliko razširiti, v drugem primeru pa se vpetje reši s specializiranim tehničnim proizvodom.

15. Kakšna je razlika med čašastim temeljem s hrapavo ali gladko čašo?

Osnovna razlika je v izvedeni povezanosti stebra s temeljem in posledično mehanizmu prenosa napetosti iz stebra na temelj. Pri hrapavi čaši se obtežba prenese na čašo, ki s svojo stično površino pritiska na temelj in s tem tvori bistveno večjo strižno površino v temelju, ki se upira predrtju. Pri gladki čaši pa steber na temelj pritiska le s svojim dnom in s tem ustvarja bistveno manjši »strižni stožec«. Po karakteristikah je pri hrapavi čaši vpetost boljša, nastopa manjša možnost predrtja, zato je posledično temelj lahko plitvejši, s tem pa tudi izkop. Pri izvedbi hrapave čaše je potrebno namesto klasičnega opaža na notranjo stran čaše vstaviti posebno profiliran jekleni vložek.

16. Kaj je to »bela kad«?

Pogosto je v območju podkletenega dela stavbe prisotna podtalnica. S hidrostatičnim pritiskom podtalnica sili v objekt skozi obodne kletne stene in talno ploščo. Pritiski so sorazmerno zelo veliki in jih je potrebno ustrezno hidroizolirati. Klasična metoda, ki jo imenujemo tudi »črna kad«, vključuje širši izkop gradbene jame, izvedbo kontaktne, polno zvarjene dvoslojne talne bitumenske hidroizolacije (zato ime črna kad, bitumen je črn) pod temeljno ploščo, vključno s predhodno pripravljenimi spoji


11

horizontalne in vertikalne hidroizolacija (poseben detajl). Po izvedbi temeljne plošče in obodnih kletnih sten, ki jih klasično obojestransko opažimo, sledi izvedbe bitumenske hidroizolacije zunanje površine obodnih sten, zaščita hidroizolacije in končno zasip objekta z dobro prepustnim zasipnim materialom. Izvedba drenaže v tem primeru ni smiselna, saj talne vode nimamo kam odvajati. V primeru, da so vse faze izvedbe brezhibno izvedene, je klet vodotesna skleda, ki »plava« v podtalnici. Pri sistemu »bele kadi« pa je vključenih več tehnoloških inovacij, ki izvedbo poenostavijo. Najprej je nujna uporaba ustreznega vodo‐neprepustnega betona (debeline vsaj 30cm) z dodanimi plastifikatorji, ki preprečujejo, da bi se ob strjevanju beton krčil in bi v njem nastajale razpoke, ki bi prepuščale vodo. Prav tako je potrebno pri zaporednem betoniranju posameznih faz (temeljna plošča, stene, medetažna plošča) na delovnih stikih vgrajevati posebne hidroizolacijske vložke (poseben detajl z butilnimi trakovi, ki se v stiku s cementom kemično zlepijo z betonom). Delovni stiki betoniranja namreč zaradi stika starega in novega betona z vidika prodora talne vode vedno ostanejo »odprti«, saj se nov beton kemično in mehansko ne poveže s starim. Če tako z ustreznimi dodatki k recepturi betona in pravilno izvedbo delovnih stikov zagotovimo, da je betonska kletna skleda vodotesna že sama po sebi, to poimenujemo »bela kad« ‐ bela zato, ker je vodotesen beton svetlejši od običajnega. Prednost bele kadi je tudi v tem, da sloji na zunanji strani obodnih kletnih sten z vidika zaščite pred vlago niso potrebni. Betoniramo lahko zato neposredno na izravnano steno gradbene jame s tehnologijo enostranskih opažev. S tem precej prihranimo pri količini izkopa in posledično zasipa ob objektu.

17. Kako izvedemo temeljenje objekta katerega temelji so na različnih višinah?

Temelje izvedemo stopničasto (v največ primerih pasovne) do želene višine, če nam izbrani naklon dvigovanja to omogoča. V nasprotnem, najvišje temelje spustimo do dosežene višine. Princip stopničenja: temelj naj bi se pri enem metru v horizontalni smeri dvignil za pol metra v vertikalno smer (razmerje š:v = 2:1). Oziroma je to razmerje odvisno tudi od kvalitete zemljine oz. od notranjega kota trenja materiala na katerem temeljimo (med 20° in 45°). Pri točkovnih temeljih se različne nivoje temeljev povezuje s stopničenjem temeljnih vezi, pri temeljni plošči pa le‐ta poteka kot plošča z lomljeno osjo. Širina izkopa za gradbeno jamo, kot tudi naklon dvigovanja sta odvisna od lastnosti zemljine (notranji kot trenja), bistveno je, da se postavitev stopničastih temeljev vrši na raščen teren, torej na konsolidirano podlago. Druge možnosti so utrjevanje zemljine pod višjim temeljem na modul stisljivosti, ki je enak obstoječi zemljini, izvedba močnih temeljnih gred, ipd.

18. Kaj so to temeljne vezi in čemu služijo?

Temeljne vezi so horizontalne povezave med posameznimi pasovnimi in točkovnimi temelji. Skrbijo, da se posamezni temelji ne bi izmaknili iz svoje lege, s čimer bi se njihova osna obremenitev lahko bistveno spremenila. Prav tako skrbijo tudi, da se v primeru nastanka nepredvidenih neenakomernih posedkov, celotno temeljenje obnaša kot celovit


12

statično nedoločen sistem, ki je sposoben lokalne povečane obremenitve prerazporediti na sosednje temelje. Pomembna je tudi njihova vloga pri nepredvidenih obtežbah, kot je na primer potres, kjer bistveno pripomorejo k »ohranjanju« celovitosti geometrije konstrukcije. Pomembne so tudi pri temeljih, ki zaradi geometrijskih omejitev (bližina sosednjih objektov) ne morejo biti obremenjeni v svojem jedru prereza. Pri teh temeljih prihaja do nevarnosti zasuka, kar preprečimo s temeljnimi vezmi in njihovo upogibno trdnostjo.

19. Zakaj je velikokrat bolj smiselno izvesti temeljno ploščo namesto posamičnih temeljev? Pri slabo nosilnih tleh in visokih stavbah je površina temeljev, zaradi majhnega modula stisljivosti tal (majhne nosilnosti tal), oziroma velikih osnih obremenitev dostikrat tako velika, da predstavlja blizu ½ površine objekta. Takrat je glede na razmerje med ceno količine dela, ki je potrebna za izvedbo opažev in vezanje komplicirane armature, in ceno vgrajenega betona, dostikrat bolj smiselno vgraditi več materiala, obenem z manj vloženega dela. Temeljna plošča zahteva, da se vgradi temelj enotne debeline po celotni tlorisni površini, kar zahteva vgradnjo večje količine betona. Odpadejo pa skoraj vsa opažarska dela opažev točkovnih in pasovnih temeljev ter temeljnih vezi. Tudi izvedba armiranja temeljne plošče je enostavnejša, saj je možno armaturo hitro sestaviti in jo med seboj zvezati iz t.i. »košar«, ki jih predhodno izdelamo v železokrivnici. Na splošno z manj vloženega dela temeljno ploščo izvedemo bistveno hitreje kot pasovne in točkovne temelje. Odločitev je dostikrat predmet preprostega izračuna, paziti in ustrezno upoštevati pa je potrebno tiste nekonstrukcijske dele stavbe, ki običajno segajo v območje temeljev (horizontalni razvod cevnih instalacij, poglobitve za dvigalne jaške, ozemljitve, ipd.). Pri pasivni oz. ničenergijski gradnji je glede izolacije temeljev (prekinjeni toplotni mostovi) temeljna plošča najenostavnejša rešitev saj izolacija pasovnih in točkovnih temeljev lahko pri potresni obremenitvi povzroči neenakomerne posedke in/ali stisnjenje izolacijskega materiala..

21. Od česa vse je odvisen izbor vrste temeljenja?

Vrste temeljenja so podrobneje opisane pri vprašanju št. 2. Izbor med globokim ali plitkim temeljenjem je v prvi vrsti odvisen od nosilnosti temeljnih tal in teže stavbe. Slabo nosilna tla z majhnim modulom stisljivosti ne nudijo dovolj opore za težje in višje stavbe, zato je v teh primerih globoko temeljenje nujno. Pred začetkom načrtovanja stavbe je zato nujno pridobiti podrobne informacije o kvaliteti tal. Temu so namenjene geomehanske raziskave, ki se jih pri manj zahtevnih zgradbah lahko izvede s sondažnim izkopom do predvidene globine temeljenja, pri zahtevnejših pa je nujna izvedba ene ali več geomehanskih vrtin. Iz fizikalnih poizkusov, ki se jih izvede na vzorcih različnih globin vrtine, so razvidni podatki o vseh relevantnih mehanskih lastnostih podlage skozi več slojev. Razvidna je tudi višina in nihanje podtalnice, kar je za izbor vrste temeljenja prav tako zelo pomembno. Podrobnejša oblika temeljenja se določi glede na izbran konstrukcijski sistem stavbe (skelet, okvirna konstrukcija – točkovni temelji, stenska konstrukcija – pasovni temelji,


13

konstrukcijsko jedro, mešane konstrukcije in ostale prej omenjene toplotno izolativne zahteve– temeljna plošča).


14

Konstrukcije 2

Zasnova konstrukcij

1. Zakaj je pri enostanovanjski gradnji splošno razširjena praksa izbire zidanih masivnih sten in ne stebrov kot vertikalne konstrukcije?

Z zidanimi masivnimi stenami z enim samim materialom izpolnimo več nalog, ki jih mora sicer opravljati obodna stena stanovanjske hiše. Poleg prenosa lastne in koristne teže stavbe proti tlom zidane stene nudijo tudi učinkovito protipotresno zaščito zaradi togosti v vzdolžni smeri, so zaradi površinske mase dober zvočni izolator ter nudijo dobro podlago za izvedbo toplotno izolacijske fasade in notranjih ometov. Poleg tega so tehnološko in strokovno zelo nezahteven sistem gradnje, ki je prilagojen ročnemu delu in sestavljanju na licu mesta. Materiali za izvedbo so relativno poceni, proces gradnje pa je možno sproti kontrolirati (prva vrsta opek oriše osnovni tloris objekta) in ga sproti prilagajati eventualnim spremembam. Prav tako je enostavno spajanje starih in novih zidanih sten, popravilo poškodb na starih stenah, ipd. Gre za zelo preprost, fleksibilen in nazoren način gradnje. Zaradi dostopnosti osnovnega gradnika, to je opeke, je ta tehnologija gradnje geografsko zelo razširjena. Prav tako je dimenzija opeke po velikosti in teži prilagojena ročnemu delu, ki ne zahteva posebne gradbene mehanizacije in strokovne usposobljenosti. Pri skeletni gradnji stanovanjske hiše, kar pomeni, da je nosilna konstrukcija zasnovana s stebri, polnila med njimi pa nimajo globalne statične vloge, so stene pogosto izvedene kot gradbeni prefabrikati, izdelani v industrijskem obratu. Stenski elementi so tako praktično končani že v delavnici, na gradbišču se poskrbi le še za ustrezno pritrjevanje in spajanje sten s nosilnim skeletom. Pri takšnem načinu gradnje, kjer je hitrost in natančnost izvedbe ključni faktor, zato ni smiselno, da se mešajo t.i. mokri in suhi postopki izvedbe. Prefabricirane stene so dokončani elementi tako v konstrukcijskem, kot tudi izolacijskem in instalacijskem smislu, ki jih na mestu vgradnje (gradbišču) ni več možno in smiselno prilagajati eventualnim spremembam. To pomeni, da se šele v trenutku montaže, ko je za kakršno koli spremembo že prepozno, izkaže kakšna stavba je bila načrtovana. Tovrstna gradnja je sorazmerno zapletena, nefleksibilna in dokončna. Prav tako zahteva višjo strokovno usposobljenost in zahtevnejšo gradbeno tehnologijo.

2. Kaj bi z vašimi besedami pomenilo: »smiselno je, da nek stavbni element, npr. stena opravlja čim več nalog hkrati«? V gradnji prevladujeta dve načeli sestavljanja posameznih elementov v celoto – stavbo. Po prvem načelu, ki ga imenujemo tudi strukturalizem, je pomembno, da vsak vgrajen element nazorno, izključno in natančno opravlja svojo nalogo. Nosilni deli stavbe so poudarjeni in funkcionalno ločeni od nenosilnih, izolacijska obloga je prikazana kot ločen sloj, ki je na nosilno podlago pripet (in ga je možno brez vpliva na konstrukcijo zamenjati), instalacijski sistemi so členjeni in vodeni v zato posebej odmerjenih jaških, kanalih in


15

prostorih. Pri zasnovi je načrtno poudarjena je razlika med odprtino (oknom) in polnilom (steno). Sestavni deli so dostopni in zamenljivi. Stavbe se vzdržuje podobno kot naprave – brez vpliva na ostale sklope je možna menjava, oken, fasade, izolacije, instalacij, opreme, ipd. Tudi vsebinsko so takšne stavbe jasno strukturirane na programske cone (javni in zasebna cona, servisni, tehnični in uporabni del stavbe, ipd.). Zaradi izrazne doslednosti (jasno se vidi, kaj je naloga posameznega stavbnega elementa) stavbni elementi načeloma opravljajo zgolj eno nalogo hkrati. Pri drugem načelu, ki ga lahko imenujemo pragmatični in prevladuje pri tradicionalni gradnji pa je zaželeno, da vsak stavbni element opravlja čim več nalog hkrati, saj je s tem gradnja cenejša in bolj racionalna. Stene na primer poleg svoje konstrukcijske vloge opravljajo tudi izolacijsko in ločilno vlogo ter so platforma za razvod instalacij in razpored opreme. Tudi pri uporabi prostorov je zaželeno, da je isti prostor možno z minimalnimi prilagoditvami nameniti čim večjemu številu dejavnosti, kar pomeni, da tehnično in prostorsko ni determiniran. Sestavni deli stavbe so med seboj integrirani, kar pomeni, da je pri obnovi oken ali instalacij nujno potrebno posegati tudi v fasado ali nosilne stene, ipd.

3. Čemu običajno pravimo »jedro« pri arhitekturni zasnovi večetažne stavbe? Kakšne programske in konstrukcijske naloge običajno opravlja?

Jedro je praviloma osrednji konstrukcijski element stavbe, ki poleg prenosa vertikalnih obtežb s svojo togostjo prevzame tudi horizontalne obtežbe vetra in potresa. Sestavljen je iz več armirano betonskih sten, med seboj povezanih v pravokotnih smereh, ki enako dobro prevzemajo horizontalne obremenitve, ne glede na smer pritiska vetra ali potresa. Ključnega pomena je, da stene potekajo neprekinjeno od temeljev do vrhnje konstrukcijske plošče, saj lahko le tako učinkovito kljubujejo horizontalnim silam. Pogosto nastopa v kombinaciji s skeletnim sistemom stebrov, nosilcev in plošč, s čimer je konstrukcija stavbe jasno ločena na togi in duktilni del. V primeru stavb večjih dimenzij je jeder seveda lahko več, praviloma enakomerno razporejenih po tlorisni površini. Stene jedra ne smejo biti pretirano preluknjane z odprtinami. Pozicija odprtin je podrejena statični logiki (koncept odprtin v jedru je podoben principu dopustnih odprtin v nosilcih). Statično gledano, je jedro navzgor obrnjena konzola, stene pa nosilci, ki konzolo nosijo v obeh med seboj pravokotnih smereh. Z odprtinami ne smemo posegati v natezne in tlačne cone ter paziti, da ne prihaja do prevelikih strižnih sil. Podobno kot pri konzolah, lahko delež odprtin z višino narašča, saj napetosti v konstrukciji padajo. Zaradi strogih konstrukcijskih omejitev in dejstva, da jedra potekajo praviloma v sredini stavbe od temeljev do strehe, so pogosto namenjena stopniščem, dvigalnim in instalacijskim jaškom, včasih tudi sanitarnim sklopom.

4. Kaj pomeni stavek »obtežba naj po čim krajši poti potuje do temeljev«. Kako se to načelo odraža pri postavitvi sten in stebrov pri neki večetažni stavbi? Stavek odraža osnovno načelo pri snovanju mehanizmov prenosa obtežb v konstrukcijskih sistemih stavb. Ta določa, da naj se vertikalne obremenitve pri prenosu skozi konstrukcijo stavbe zvrha navzdol ne prenašajo preko horizontalnih konstrukcijskih elementov (plošč in


16

nosilcev), ampak zgolj in izključno preko vertikalnih elementov (sten in stebrov). To pomeni, da moramo pri načrtovanju raznosa obtežbe po stavbi poskrbeti, da se obremenitve v vsaki etaži najprej preko plošč in nosilcev prenesejo na stene in stebre, od tu pa zvezno preko sten in stebrov do temeljev. Na ta način poskrbimo, da v stebrih in stenah, ki so v spodnjem delu stavbe močno obremenjeni s seštevkom teže več etaž, nastopajo pretežno osne sile. V ploščah in nosilcih pa v normalnih razmerah (ko ni potresa ali orkanskega vetra) zgolj natezne in tlačne obremenitve posameznih etaž. Vsi konstrukcijski elementi so zato lahko dimenzionirani bistveno bolj racionalno kot bi bili, če bi se horizontalna in vertikalna konstrukcija med seboj po višini mešali in bi bili s tem podvrženi velikim upogibnim momentom na stikih. Predpis Eurocode 8 je omenjeno načelo vključil kot osnovo za zagotovitev učinkovite in predvidljive potresne varnosti objektov in ga je v praksi potrebno, z izjemno manjših konstrukcijsko nevitalnih delov, dosledno upoštevati. Konstrukcijsko povsem neupravičeno je, da bi se z vertikalnimi elementi konstrukcije dodatno upogibno obremenjevalo horizontalne elemente (plošče, nosilce), če tega ne zahtevajo kake posebne oblikovne ali vsebinske okoliščine. Taka konstrukcija je bistveno manj racionalna in bolj nepredvidljiva pri potresnih obremenitvah, samo postopanje snovalca pa neodgovorno z vidika izrabe materialov in virov, hkrati pa v nasprotju s trajnostnim razvojem.

5. Kakšne plošče pridejo v poštev, če imamo prevelike razpone za običajno masivno armirano betonsko ploščo, želimo pa imeti spodnjo površino horizontalne konstrukcije ravno?

Napetosti v plošči z večanjem razpona naraščajo s kvadratom razpona. Za doseganje večje nosilnosti je potrebno zato plošče ustrezno odebeliti. Pri »lahkih« konstrukcijah, kjer koristna teža precej prevladuje nad lastno (les, jeklo), se večji razponi sorazmerno enostavno premoščajo z večanjem statične višine konstrukcije. Pri težkih konstrukcijah (armirano betonska plošča), kjer je lastna teža praviloma večja od koristne, pa z večanjem statične višine konstrukcijo tudi dodatno obremenjujemo z lastno težo. To pomeni, da postane pri večjih razponih (več kot 10m) običajna AB plošča tako debela (več kot 30cm), da praktično nosi le še samo sebe (delež koristne obtežbe je manj kot 30%), kar s statičnega vidika ni smiselno. Prav tako z lastno težo v konstrukcijo vnaša velike potencialne horizontalne obremenitve v primeru potresa. Ena od možnosti, ki jih nudi tehnologija gradnje je izvedba prednapenjanja, na licu mesta izvedenih armirano betonskih plošč. Postopek poteka tako, da v natezni coni plošče pustimo proste kanale in vanje vstavljene pletenice iz visokokakovostnega jekla. Ko beton doseže svojo polno tlačno trdnost (praviloma po 28 dneh), se s posebnimi napenjalnimi stroji izvede prednapenjanje pletenic in s tem tudi plošč. S tem dosežemo to, da je natezna cona plošče v stanju, ko plošča še ni polno obtežena, obremenjena s tlačnimi napetostmi, saj pletenice ploščo silijo, da se sprva deformira v nasprotni smeri, kot bi se sicer. Ko nastopi končna obremenitev s koristno obtežbo, v plošči nastopijo običajne napetosti. Zaradi vpliva prednapetja, kjer kot rečeno napetosti delujejo v obratni smeri kot sicer, je končni seštevek


17

obeh napetosti in s tem tudi stanje napetosti v materialu, precej manjše kot bi bilo brez prednapetja. S tem se nosilnost plošče precej poveča. Rešitev je v tehnološko specializiranih votlih prednapetih ploščah, ki glede na obremenitve omogočajo razpone preko 20m in statično višino do 45cm. Plošče se izdelujejo v industrijskih obratih v standardiziranih širinah (1m ali 1,2m) in se jih kot prefabrikate vgrajuje na gradbišču. Spoji s preostalo konstrukcijo so zaliti na licu mesta, s čimer zagotovimo boljšo vpetost plošč in togost konstrukcije. Plošče so v sredini prereza izvotljene – v opaž so vstavljene kartonske cevi, s čimer se njihova lastna teža pri enaki statični višini precej zmanjša (tudi preko 50%). Plošče so praviloma prednapete, s čimer se izognemo velikim povesom na tako velikih razponih. Na tržišču je mnogo različnih patentiranih vrst votlih armirano betonskih plošč, saj so jih v času aktivne gradbene industrije, za lastne potrebe izdelovala vsa večja gradbena podjetja (Primorje, SCT, Vegrad, ipd.). Plošče imajo vnaprej izdelano tehnično dokumentacijo s statičnimi izračuni in potrebnimi testiranji, tako da je možno ustrezen tip plošče, glede na pričakovano obremenitev in razpon, izbrati iz kataloga. Poleg teh obstajajo tudi na licu mesta izvedene votle plošče, ki jih betoniramo skupaj s posebnimi napihnjenimi žogami vstavljenimi med armaturo v nevtralni coni.

6. Pri kakšnih arhitekturnih zasnovah objekta bi razmišljali o uporabi t.i. stenskih nosilcev? Ali postavitev odprtin (vrata, okna...) pri tem igra kako vlogo?

Stenski nosilec je določena vrsta konstrukcijskega dela stavbe, ki združuje lastnosti nosilca in stene. Kot nosilec praviloma premošča večje razpone od običajih, oziroma lahko nastopa kot konzolni stavbi del, kot stena pa zato, ker se po navadi kot statična višina nosilca izkoristi celotna višina stene (celotna višina ene ali več etaž). Tako kot vsak drug nosilec mora tudi stenski nosilec biti dobro podprt na vsaj dveh mestih. Tlačna in natezna cona morata biti neprekinjeni, ker pomeni da v spodnjem in zgornjem pasu stene ni dopustno umeščati odprtin (spodnji pas je pogosto problematičen zaradi vratnih odprtin, ki v stenah praviloma segajo do njenih tal). Prav tako so odprtine nezaželene v območju velikih strižnih sil ob podporah. Na stenske nosilce so praviloma obešene medetažne plošče, ki v primeru togega spoja pomagajo pri zmanjšanju uklona v tlačni (zgornji) coni nosilca. Zaradi funkcionalnih omejitev, ki jih imajo stenski nosilci, se zanje v konstrukcijski zasnovi največkrat odločamo v primerih premoščanja posebnosti in izjem (večji odprti prostori v stavbi, konzolni previsi, lokalne povečane obremenitve zaradi programskih posebnosti, npr. bazeni, skladišča). Po zasnovi so sorazmerno tog konstrukcijski element in jih je potrebno v primeru mešanja z ostalimi duktilnimi sistemi (skelet, montažna gradnja) obravnavati posebej skrbno in paziti, da pri potresnih obremenitvah s svojo togostjo ostale konstrukcije dodatno ne obremenjujejo (mehki členi). Geometrija nepodprte stene, ki je sorazmerno ozek in hkrati visok element, ji pri primerni izvedbi omogoča vzpostavitev upogibnega, strižnega ali ločnega mehanizma prenosa sil, s čimer deluje kot nosilec in ne več kot linijska podpora. Mehanizem je predvsem odvisen od


18

razmerja med višino in dolžino stene in lokacijami odprtin. Primerna izvedba pomeni, da je stena zaradi svoje sestave zmožna prevzeti predvidene napetosti npr. upogibne, ki v običajni steni ne nastopajo. Omenjeni termin običajno uporabljamo pri armirano betonskih stenah. Statična višina takega nosilca je običajno višina etaže ali etaž. Take nosilce običajno uporabimo na mestih, kjer medetažna konstrukcija potrebuje linijsko podporo, ki jo pod njo, zaradi npr. programske zasnove, ne moremo izvesti, hkrati pa na danem mestu v zgornji etaži poteka stena.

7. Od česa je odvisna izbira konstrukcijskega sistema (npr. masivni stenski, skeletni, montažni) pri določeni arhitekturni zasnovi?

Izbira konstrukcijskega sistema je temeljna odločitev, ki jo pri konstrukcijski zasnovi sprejemamo že v zelo zgodnji fazi načrtovanja. Sam sistem ima ključen vpliv na končno težo stavbe, njeno togost oziroma duktilnost, geometrijske omejitve kakor tudi tehnologijo in ceno gradnje. Izbor sistema je v prvi vrsti odvisen od nosilnosti tal. Na slabo nosilnih tleh bomo stremeli k temu, da bi bila končna teža objekta (lastna in koristna teža) dovolj majhna, da bo objekt sploh možno temeljiti na dovolj racionalen način. Zato bomo praviloma izbirali skeletno gradnjo z lahkimi polnili. Kvaliteta tal oziroma njihova odzivnost na potres je prav tako pogosto pomemben dejavnik pri izbiri sistema. Na podajnih mehkih tleh (glina, melj, visoka talna voda) je bolje, da je konstrukcija čim bolj duktilna. V primeru potresa se deformacije, ki so nastale zaradi neenakomernega posedanja prerazporedi po celotni konstrukciji brez da bi prišlo do globalne porušitve. V tem primeru sta boljša skelet in montažna gradnja. Toga masivna gradnja bi v tem primeru počila na najšibkejšem mestu, kar bi povzročilo lokalno porušitev. Pri zasnovah s kompleksno geometrijo, večjimi razponi ali zahtevnimi konstrukcijskimi deli (konzole, previsi, zamiki) je pogosto nujno, da se stavbo obravnava kot sorazmerno togo in homogeno statično celoto, kjer vsi sestavni deli prispevajo k prerazporeditvi obremenitev iz problematičnih delov stavbe na temelje. Togost tudi zagotavlja da v primeru potresnega nihanja celotna stavba, ne glede na konstrukcijsko razgibanost, niha enakomerno in z enakim nihajnim časom. V tem primeru se skelet in montažna gradnja zaradi šibkih spojev ne izkažeta najbolje – kar pa seveda ni pravilo. Tehnologija in cena gradnje sta prav tako odločilna dejavnika tam, kjer konstrukcija predstavlja ključni element arhitekturne zasnove (športne dvorane, bazeni, mostovi, stolpnice, ipd.). Razmerje med ceno armiranega betona in jekla je podvrženo tržnim nihanjem. Pogosto se tip konstrukcije izbere enostavno zato, ker je v nekem trenutku cenejši od alternativ. Tehnologija gradnje v glavnem loči montažno gradnjo in gradnjo na licu mesta. Dostikrat nam okoliščine, kjer se stavba nahaja, ne dopuščajo obeh alternativ (npr. nedostopnost gradbišča s težko montažno mehanizacijo za dovoz in vgrajevanje prefabrikatov, oziroma v nasprotnem primeru neracionalna ali nemogoča postavitev opažev in gradbenih odrov pri mostovih, stolpnicah ipd., kar nas sili v montažno gradnjo s prefabrikati in jeklom).


19

8. Zakaj se je po vašem mnenju opečnata stena ohranila kot najbolj razširjen tip vertikalne konstrukcije pri individualni gradnji?

Lastnosti zidane opečne stene so podrobno opisane pri vprašanju št. 1. Zaradi tehnološke in strokovne enostavnosti, cenenosti, prilagodljivosti in večfunkcionalnosti zidane stene, je najbolj pogosto uporabljena vertikalna konstrukcija pri individualni stanovanjski gradnji. Prav tako je pomemben dejavnik tudi tradicija gradnje, saj se s takšno ali drugačno vrsto žgane opeke v našem delu sveta neprestano gradi že več kot 3000 let in s tem predstavlja dobro poznan in preizkušenj način gradnje.

9. Zakaj je konstrukcijsko jedro neugodno postaviti zelo nesimetrično glede na tloris neke večetažne stavbe?

Zasnova stavbe, kjer konstrukcijsko jedro ne leži v bližini težišča stavbe (gledano v horizontalni smeri), se izkaže za problematično v primeru večjih horizontalnih obremenitev, to je potresa ali orkanskega vetra. Takrat se izkaže, da se želi gibki del stavbe zaradi svojega težišča, ki se nahaja izven togega jedra, dodatno deformirati zaradi torzijskih napetosti. V konstrukciji s tem nastanejo bistveno večje napetosti, kot bi sicer. Prav tako je zaradi vrtenja stavbe okoli jedra obremenjeno tudi konstrukcijsko jedro, kjer se običajne upogibne napetosti potresa seštevajo s torzijskimi.

10. Kakšni so še smiselni razponi za neko klasično masivno AB ploščo?

Pr vprašanju št. 5 je opisana problematika razmerja med debelino AB plošče in njene nosilnosti preko večjih razponov. V praksi so zato najobičajnejše armirano betonske plošče debele med 16 in 25cm. V primeru stanovanjske gradnje je na razponu 6m med stenami običajna debelina 18cm, pri razponu 8m debelina 20cm – 22cm, pri 10m pa 25cm. Povsod je upoštevano dejstvo, da se plošča razprostira preko več polj hkrati, kar podobno kot pri kontinuiranem nosilcu izboljša njeno nosilnost. Smiselni razponi za klasično, na licu mesta armirano in betonirano ploščo so do 10m. Večji razponi zahtevajo drugačne tehnološke rešitve s prefabriciranmi ploščami.

11. Kako lahko prisotnost masivne AB plošče izkoristimo pri snovanju lesenega ostrešja nad njo?

Masivna AB plošča je pri izvedbi lesenega ostrešja koristna na dva načina. Po eni strani z sidranjem obodnih leg v ploščo zagotovimo, da se horizontalne sile, ki nastanejo zaradi razpiranja trikotno oblikovanega ostrešja, ne prenašajo na obodne stene ampak na ploščo. S tem so stene obremenjene le osno in tlačno. Po drugi strani pa lahko sohe lesenega ostrešja naslonimo na betonsko ploščo s precej več svobode kot v primeru drugačne oblike medetažne konstrukcije. Plošča je s svojo togostjo in strižno odpornostjo sposobna vertikalne sile sohe prenesti na spodaj ležeče nosilne stene tudi v primerih, ko sohe na steno ne nalega direktno. V praksi se dopuščajo odstopanja do 1m brez dodatnih ojačitev v plošči.


20

12. Kdaj je v konstrukcijski zasnovi smiselno uporabiti »Virendeelove nosilce«?

Virendeelov nosilec je glede na obremenitve, ki v njem nastopajo, vmesna oblika med polnim in paličnim nosilcem. Če v polnem nosilcu nastopajo zgolj upogibne napetosti, v paličnem pa zgolj osne, pri Virendeelovem nastopa kombinacija upogibnih in osnih napetosti. Štejemo ga med okvirne konstrukcije, kjer so vertikalni in horizontalni deli okvira med seboj togo spojeni in s tem sposobni prenesti upogibne napetosti proti podporam. Z vidika porabe materiala je manj učinkovit od paličnega in seveda bolj kot polni nosilec. Ima značilno obliko nosilca z enakomernimi pravokotnimi odprtinami, večinoma po celotni dolžini. Kot rečeno, v pasnicah in stojini nastopajo tudi upogibne napetosti, zato morajo biti spoji med njimi togi in dovolj močno dimenzionirani. Pogosto se prav v spojih pri Virendeelovih nosilcih pojavijo zmehčani ali »pobrani« vogali, ki nudijo dodatne ojačitve na mestih maksimalnih upogibnih napetosti. V primerih, ko izberemo konstrukcijsko zasnovo, ki zahteva takšno statično višino nosilcev, ki jih ni mogoče »skriti« v okenske parapete ali spuščeni strop, se pogosto odločimo za Virendeelove nosilce v višini celotne etaže. Z enakomerno razporejenimi pravokotnimi odprtinami, so za fleksibilen razpored programa in instalacij v stavbi, bistveno manj moteči kot polni nosilci ali palični nosilci z diagonalami.

13. Snujete dolg objekt, ki teče delno po dobrih, delno po slabih tleh. Kako ga je potrebno konstrukcijsko pravilno zasnovati? Nehomogena temeljna tla so problematična zato, ker je skoraj nemogoče zasnovati temeljenje tako natančno, da bodo posedki pri vseh temeljih in pri vseh oblikah tal, ki nastopijo pod objektom, enaki in enakomerni. V primeru, da na sicer dobrih tleh nastopijo lokalno slabša mesta (npr. glinene leče v sicer prodnatih tleh – pogosto pri naplavinah alpskih rek), je potrebno le‐ta v celoti izkopati in nadomestiti z utrjenim prodnatim nasutjem, ki je komprimiran do enakega modula stisljivosti, kot ga imajo preostala tla. Pri zelo dobro nosilnih sklanih tleh se takšne glinene »kaverne« zapolni tudi s pustim betonom. Na ta način kvaliteto podlage poenotimo pod celotnim objektom in ga lahko koncipiramo kot enovit homogen statični sistem. V primeru, ko objekt stoji na prelomnici dveh vrst tal in bi bila nadomestitev slabše podlage z nasipom zaradi obsega (globine, velikosti) stroškovno neracionalna, pa je potrebno objekt na mestu stika dveh podlag statično ločiti z dilatacijo. To pomeni, da celotno stavbo zasnujemo kot dva samostojna objekta, ki s statičnega vidika delujeta vsak zase in sta tako tudi vsak posebej temeljena s sistemom, ki je prilagojen kvaliteti tal. Zaradi vsebinskih in funkcionalnih zahtev, da stavba deluje enovito, morata biti obe statični polovici med seboj toplotno, instalacijsko in funkcionalno povezani. Na spoju fasade, strehe, etažnih plošč, instalacij in drugih elementov, ki potekajo preko stika, nastane t.i. dilatacija. Dilatacija v strešni hidro in toplotni izolaciji tako na primer omogoča, da se vsaka polovica stavbe poseda na svoj način, a se pri tem ne pretrga in ohranja svoj namen. Na tržišču so na voljo različni diletacijski trakovi, namenjeni različnim vrstam spojev stavbnih elementov.


21

Pri določitvi ustrezne širine dilatacije (običajno med 5 in 15cm) je potrebno upoštevati tudi obnašanje obeh polovic stavbe med potresom, saj mora biti preprečeno, da bi ob nihanju ena polovica trčila ob drugo. Zato je zelo pogosto, da je širina dilatacije na spodnjem delu stavbe sorazmerno ozka in narašča proti vrhu. Pri reševanju detajlov dilatacij zato pogosto pazimo, da se funkcionalnost objekta ohranja le pri običajnih in predvidenih pomikih (temperaturno krčenje in raztezanje, posedanje stavbe), pri večjih pomikih (potres) pa dopustimo, da se mehki izolativni del obloge deformira preko svoje funkcionalnosti (se raztrga, zmečka, ipd.) in se ga pri popotresni sanaciji v celoti nadomesti.

14. Zakaj objekte dilatiramo?

Objekte običajno dilatiramo iz več vzrokov. Najpogosteje nastopijo dilatacije zaradi same velikosti objekta. Vse betonske konstrukcije je namreč pri dimenzijah, ki presegajo 50m, nujno potrebno prekiniti. Stavbe, ki so daljše od 50m so zato skoraj vedno dilatirane. Pogost vzrok je tudi v neenakomerni kvaliteti tal (glej odgovor na vprašanje 13), ko je dilatacija nujna na stiku dveh, med seboj precej različnih vrst temeljnih tal. Tudi pri stavbah, ki so po tlorisu (npr. nesimetrično razporejeni kraki) ali prerezu (npr. precej različno število etaž – stolpnica s podstavkom, podkleten in nepodkleten del stavbe) geometrijsko zelo razgibane ali pa so sestavljene iz sklopov z različno duktilnostjo, je potrebno z dilatacijami stavbo razrezati tako, da s tem ustvarimo konstrukcijsko in geometrijsko čim bolj pravilne sklope.

15. S čim lahko pri konstrukcijski zasnovi nadomestimo stene, kot elemente zavetrovanja objekta?

Stene so med vsemi konstrukcijskimi elementi najbolj toge v smeri horizontalnih obremenitev. Zato so najbolj preprost in najbolj učinkovit sistem zavetrovana objekta. V primerih, ko se jim želimo zaradi vsebinskih ali oblikovnih vzrokov izogniti, jih je možno nadomestiti s konstrukcijskimi elementi, ki so dovolj čvrsti, da prenašajo upogibne napetosti (kombinacija čokatih stebrov in močnih nosilcev, okviri, Virendeelov nosilec, ipd.) ali pa tistih, ki delujejo tako kot palične konstrukcije, kjer nastopajo izključno osne sile (tlačne in natezne diagonale, natezni križi med stebri in ploščami). Zavedati se moramo, da pri visokih stavbah prvi način kmalu ni več dovolj učinkovit oziroma stebri in nosilci postanejo nesorazmerno in neracionalno veliki.

16. V čem vidite prednosti montažne gradnje pred masivno, izvedeno na licu mesta? V praksi je težko potegniti jasno črto med obema oblikama gradnje, saj je v skrajnem primeru tudi zidanje opečne stene zelo preprosta oblika montažne gradnje. Opeke so namreč, podobno kot na primer celo‐stenski fasadni paneli industrijski izdelki, proizvedene v tovarni in jih na gradbišču zgolj zlagamo skupaj v celoto. Tudi pri izvedbi lesenega ostrešja je težko reči, ali gre za sestavljanje posameznih delov med seboj ali spajanje kosov v homogeno celoto. Ne glede na točno definicijo montažne gradnje velja v praksi načelo, da je montažna gradnja tista, kjer se v delavnici ali tovarni izdela bolj ali manj gotove sestavne dele, ki so namenjeni izključno načrtovani zgradbi. Zato opek, špirovcev in drugih


22

gradbenih polizdelkov ne moremo šteti k prefabrikatom, iz katerih sestavimo montažno gradnjo. Prednosti, ki jih ima montažna gradnja, so:

⎯ gradnja na gradbišču poteka hitreje, saj je večji del sestavnih delov dokončan že v delavnici ali tovarni in se na gradbišču izvaja zgolj spajanje elementov med seboj in njihova finalizacija (beljenje, odstranitev zaščite, ipd.),

⎯ gradnja je »suha«, kar pomeni, da se razen izjemoma ne uporabljajo mokri postopki za spajanje elementov in finalizacijo. Sestavni prefabrikati so že obloženi z mavčnimi ploščami in oblečeni v keramične ploščice, namesto estrihov se izvaja nasutje in montažni estrih, instalacije se vleče v vnaprej pripravljenih kanalih, ki jih ni potrebno ometavati,

⎯ gradnja je natančnejša, saj je zaradi tehnologije gradnje nujno, da se že v fazi izdelave posameznih prefabrikatov natančno določi ves potek instalacij in končne pozicij vseh vgrajenih naprav. Prav tako je v fazi spajanja posameznih delov med seboj nujno, da so proizvodne tolerance čim manjše in da elementi čim bolje nalegajo eden na drugega.

Vseeno pa ima tovrstna gradnja tudi nekaj slabosti:

⎯ spoji med posameznimi elementi so šibka točka konstrukcije tako z vidika prenosa toplote, zvoka ali zaščite pred vlago, kakor tudi večje duktilnosti, ki jo je potrebno upoštevati pri izvedbi stika sten in plošč (nujna izvedba odprte fuge, ki omogoča manjše pomike),

⎯ gradnja je praviloma dražja, saj je vanjo vključena višja tehnologija proizvodnje in vgradnje, ki komercialno težko konkurira široko razširjenemu polkvalificiranemu zidarstvu,

⎯ med gradnjo spremembe v zasnovi niso možne, saj je v trenutku, ko se začne sestavljanje na licu mesta, praktično že vse gotovo,

⎯ življenjska doba je praviloma krajša, saj se za izvedbo uporabljajo lahki materiali s krajšo življenjsko dobo, ki jih je enostavno transportirati in z njimi rokovati na gradbišču (les, mavčno kartonske plošče, ipd.).

17. Kakšne vrste konstrukcija je uporabljena pri Hradeckega mostu? Ima kaj členkov? Koliko? Most je tročlenska litoželezna konstrukcija, ki v enem razponu (30,85m) premošča reko, brez vmesnih podpor. Posamezni deli loka so palični nosilci, sestavljeni iz okroglih litoželeznih cevi. Konstrukcijo sestavljajo trije primarni litoželezni tročlenski ločni nosilci v razmikih po 2,15m, prečne litoželezne križne povezave in prečniki, v razmikih po 2,15m. Podporno armirano betonsko konstrukcijo sestavlja obstoječ obrežni oporni zid, na katerem stoji nosilna stena, ta pa je učvrščena s prečnimi krili. Temeljenje je na pilotih Ø100 cm (5 kom. na vsakem bregu), ki so uvrtani v teren do globine cca. 20m. Obstoječa peta opornega zidu je bila na mestih pilotov predhodno prevrtana, s čimer je doseženo, da se most nanjo ne naslanja in vsa njegova teža sloni na pilotih.


23

18. Kakšne vrste konstrukcija je uporabljena pri obstoječi brvi čez Ljubljanico med Tromostovjem in Čevljarskim mostom?

Brv med Tromostovjem in Čevljarskim mostom je sestavljena iz dveh prosto ležečih lesenih lepljenih nosilcev, ki sta med seboj povezana z lesenimi prečnimi gredami na razponu cca. 2,5m in medsebojnih razmikih cca. 1,25m. Nosilca poleg primarne konstrukcije opravljata tudi funkcijo ograje, njuna statična višina znaša približno 1,5. Prečne grede so sekundarna konstrukcija, ki obremenitve s pohodnega lesenega tlaka brvi prenašajo na vzdolžne. Posebnost so jeklena ležišča gred na vzdolžnem nosilcu, ki v sicer preprosto konstrukcijo vnašajo tudi oblikovalske ambicije.

19. Kakšne vrste konstrukcija je uporabljena pri trikotnih balkonih na Srednji zdravstveni šoli arhitekta Jurija Kobeta?

Trikotni balkoni, ki nastopajo na obeh koncih sicer vzdolžno zasnovane šole, so v konstrukcijskem smislu kombinacija močne betonske konzole in lahke jeklene horizontalne konstrukcije. Betonske konzole so močno vpete v zaledje objekta, saj se kot kontinuiran nosilec nadaljujejo v obliki fasadnega parapeta. Pohodni tlak balkona je sestavljen iz prosto ležečih jeklenih nosilcev, preko katerih so v prečni smeri položene pohodne kovinske rešetke. Zanimivost konstrukcije je v tem, da je zaradi svoje trikotne oblike lahko podprta le na dveh stranicah, ena je omenjena konzola, druga pa medetažna plošča objekta.

20. Zakaj je pomembno pri arhitekturnem poklicu obvladati osnove področja konstrukcij in razvijati t.i. občutek za konstrukcijo? Konstrukcija je nosilni del stavbe, brez katerega je nemogoče kakršno koli oblikovanje stavb in prostorov v njih. Konstrukcija je zato integralni del stavbe in eden njenih najpomembnejših sklopov. Četudi stavbo oskubimo vseh drugih delov (fasade, instalacij, opreme, notranjih predelitev), jo je nemogoči ločiti od njene konstrukcijske zasnove. Stavba in posledično z njo tudi arhitektura je s konstrukcijo neločljivo in elementarno povezana. Že pri osnovnem arhitekturnem oblikovanju prostora je potrebno upoštevati osnovne konstrukcijske zakonitosti in razmišljati o konstrukcijskem sistemu, s katerim bomo lahko ogradili prostor in ga oblikovali v stavbo. Konstrukcija daje z nosilnim ogrodjem stavbi osnovno obliko, zato lahko mirno trdimo, da ni arhitekture brez konstrukcije. Vsekakor pa je na svetu veliko konstrukcij, ki niso arhitektura. Da bi znali oba pojma speti v enotno strukturo je pomembno, da se pri arhitekturnem poklicu izobražujemo sočasno v obeh izpovednih jezikih, arhitekturno oblikovalskem in konstrukcijskem. Če želimo biti dober arhitekt potrebujemo v prvi vrsti dober občutek za konstrukcijo ‐ od tu pride tudi dober občutek za arhitekturo.

21. Kaj pojmujemo z izrazom »konstrukcijski sistem«?

V splošnem poznamo različne osnovne konstrukcijske elemente (steber, stena, plošča, nosilec, temelj, ipd.), ki so se skozi razvoj arhitekture in konstrukcij izoblikovali glede na njihovo osnovno nalogo. Določeni elementi so namenjeni pretežno osnim napetostim


24

vertikalnih obremenitev, drugi upogibnim napetostim horizontalnih obremenitev, tretji raznosu obtežbe na večjo površino ipd. Če omenjene elemente združimo v sistem, s katerim lahko učinkovito in racionalno izpolnimo vse naloge, ki ga mora nosilni del stavbe izvajati, je to »konstrukcijski sistem«. Zanj je ključno, da se ga obravnava in vrednoti kot celovit sestav elementov, ki je sposoben prenesti osnovne obremenitve lastne in koristne teže proti tlom, obenem pa je sposoben kljubovati tudi izjemnim obremenitvam potresa, orkanskega vetra, morskega valovanja ali eksplozij. Glede na vsebino stavbe, njen pomen (in posledično ceno), potresno območje in kvaliteto tal se je z razvojem konstrukcij izoblikovalo več značilnih konstrukcijskih sistemov. Ti so na primer čisti skelet, skelet z jedrom, stenska konstrukcija, okvirna konstrukcija, konstrukcija z obodnimi stenami, gobasta konstrukcija, ipd. Vsak tip ima svoje prednosti, slabosti in omejitve, zato izbor sistema nikoli ni prepuščen svobodni izbiri oblikovalca, ampak preudarnemu vrednotenju več alternativ. Pogosto so sistemi med seboj tudi kombinirani. Izbor sistema bistveno vpliva na končno obliko in podobo stavbe, zato ga je potrebno na podlagi objektivnih dejstev in pričakovane podobe stavbe izbrati že v zgodnji fazi načrtovanja. Pri izboru sodelujeta arhitekt in gradbeni inženir, vsak s svojimi stališči in argumenti.


25

Vertikalna konstrukcija (stene, stebri)

1. Ali so stebri enakega prereza, materiala in višine sposobni prenašati enako vertikalno silo pri različnih robnih pogojih?

Stebri so vertikalna konstrukcija, ki je praviloma obremenjena s pretežno osnimi silami. V stebru, v primeru da os obremenitve poteka skozi njegovo težišče, nastopajo tlačne sile, ki so enakomerno razporejene po celotnem prečnem prerezu stebra. Ne glede na izbiro materiala pa tlačne napetosti v stebrih niso tisti pogoj, na katerega moramo biti pri konstrukcijski zasnovi posebno pozorni. Osno tlačno obremenjeni stebri so zaradi svoje nehomogenosti (noben material ni popolnoma homogen) in ne povsem vodoravne podpore (upoštevajoč gradbene tolerance) podvrženi uklonu. Uklon nastopi v tistem trenutku, ko se zaradi zgoraj omenjenih vzrokov, obremenitve po prerezu stebra ne razporedijo več enakomerno. Zaradi tega se začne steber kriviti oziroma uklanjati iz svoje navpične lege. Sile, pri katerih pri normalno grajenih stavbah prihaja do nevarnosti uklona, so bistveno manjše od tistih sil, ki bi povzročile poškodbe zaradi prevelikega tlaka. Uklon je zato ključni pogoj, ki ga je potrebno upoštevati pri dimenzioniranju stebrov. Eurocode zato enostavno predpisuje t.i. vitkost stebrov, kjer višina konstrukcijskega elementa ne sme preseči 30‐kratnika njegove ožje stranice. Vsekakor pa je nevarnost uklona potrebno tudi računsko preveriti in dokazati. Podobno kot pri nosilcih, kjer način njihovega vpetja v obodno konstrukcijo bistveno vpliva na njihovo nosilnost, so robni pogoji pritrditve stebrov v temelje, nosilce in plošče ključni za določitev nevarnosti uklona. Postopek izračuna zato določa različne korekcijske faktorje za polno vpet, členkasto pritrjen in nepritrjen steber. Pritrditev čokatega stebra na tanjšo ploščo se ne more šteti za polno vpet element, četudi je njuna armatura povezana, saj tog steber zelo enostavno prenaša lastne deformacije na bolj gibko ploščo. O vpetosti lahko govorimo le, če je steber v ploščo razširjen z "gobo" ali pravokotno ležeč sistem nosilcev.

2. Na kateri pojav moramo biti pozorni pri visokih stenah? Kako ga lahko preprečimo?

Stene so podobno kot stebri (glej razlago pri vprašanju 1) podvržene nevarnosti uklona. Kriterij vitkosti je enak, prav tako tudi vpliv robnih pogojev, oziroma kvalitete vpetja v horizontalno in temeljno konstrukcijo. Uklon pri stenah se rešuje precej preprosteje kot pri stebrih, saj nevarnost uklona nastopa le v eni smeri in sicer pravokotno na dolžino stene. Napetosti zaradi uklona lahko prevzamejo že prečne nosilne stene, ki jih v enakomernem rastru naslonimo na vzdolžno steno. Raster stenskih podpor prilagodimo glavnemu konstrukcijskemu rastru stavbe, po navadi pa pri običajno debelih stenah (20cm ‐ 30cm) znaša med 5m ‐ 10m. V primeru, da so prečne stene arhitekturno moteč element, je možno vitko steno uklonsko ojačiti z rebri ‐ to so lokalne ojačitve stene, ki neprekinjeno potekajo od vrha do tal stene in so kvalitetno vpete v horizontalno konstrukcijo. Tako kot pri stebrih je tudi pri stenah v uporabi izraz vitkost konstrukcije, oziroma vitkost stene. Glede na različne materiale sten so predpisane različne maksimalne vitkosti.


26

3. Kaj v konstrukcijskem smislu nastane, če neko nosilno steno skrajno dematerializiramo?

Stena je vertikalni konstrukcijski element, ki je v svoji vzdolžni smeri izredno toga in dobro prenaša strižne sile. Stene so ključni konstrukcijski element, s katerimi preprečujemo deformacije stavbe v primeru večjih horizontalnih obremenitev (potres, orkanski veter). Dematerializacija, oziroma zmanjšanje materije iz katere je sestavljena stena, je smiselna le v toliko, da s tem ni ogrožena njena osnovna konstrukcijska naloga. Pri umeščanju odprtin v nosilno steno je zato potrebno paziti, da ohranimo ustrezno velike strižne preseke po višini in širini ter natezne in tlačne cone na vseh štirih stranicah stene. Skrajna dematerializacija stene je okvir, sestavljen iz dveh stebrov in dveh nosilcev, ki so med seboj vpeto spojeni. Velikost dopustne dematerializacije je odvisna od vertikalnih in horizontalnih obremenitev, ki jih dematerializirana stena mora prevzeti, da jo še lahko štejemo med konstrukcije, ki nudijo horizontalno oporo. V primerih, ko posamezna stena ni namenjena prevzemanju potresnih in vetrnih obremenitev ampak zgolj vertikalnim silam, nas njena postopna dematerializacija privede do nosilca. Nosilec mora seveda biti ustrezno podprt.

4. Kako postaviti leseno soho na nek temelj?

Praviloma so lesene sohe v okviru konstrukcije ostrešja na podlago postavljene s členkastim nepomičnim ležiščem. Vzrok je v tem, da sohe pri prenosu horizontalnih obtežb na ploščo nikoli niso upogibno obremenjene, saj so za to namenjeni drugi deli ostrešja in za tovrstne obremenitve niso dimenzionirane. Izvedba členkaste pritrditve lesene sohe na betonski temelj ali betonsko medetažno ploščo izvedemo z jeklenim čevljem. To je poseben konstrukcijski element, običajno iz pocinkanega jekla, ki ima na spodnji strani rebrasto jekleno palico, ki se s posebno dvokomponentno lepilno maso (Hilti, Sika, Bepox) sidra v beton. Na zgornji strani je palica pravokotno navarjena na jekleno čašo, ki z dveh strani objame soho ter omogoča njeno pritrditev z dvema ali več vijaki. Smisel tega detajla je v tem, da preprečimo neposredni stik lesa in betona, saj bi les v nasprotnem primeru stalno vlekel iz betona vlago in bil s tem izpostavljen razpadanju. Običajno je minimalni razmik med lesom in betonom vsaj 2cm zaradi možnosti zastajanja vode na horizontalni površini betona ter dejstva, da beton ni nikoli izveden absolutno ravno. Z malo večjo »fugo« lovimo razlike med natančnostjo betonskega in lesenega dela stavbe.


27

Horizontalna konstrukcija (plošče, nosilci)

1. V čem je razlika med križno armirano ploščo in »gobasto« ploščo brez vidnih vut?

Križno armirana plošča je plošča, ki je enakomerno podprta na vseh štirih stranicah. S tem je kot konstrukcijski element maksimalno izkoriščena, saj se obremenitve, ne glede na vrsto in lokacijo, razporedijo na obe pravokotni smeri in s tem štiri podpore. Razmerje raznosa obtežbe na vse štiri stene je odvisen od geometrije plošče in pozicije obremenitve. Plošče, ki so po obliki bližje kvadratu, omogočajo bolj optimalen in s tem bolj racionalen raznos obremenitve. Gobasta plošča brez vidnih gob je armirano betonska plošča, ki leži na pravokotno razporejenih stebrih. Med stebri potekajo nosilci v obeh pravokotnih smereh, na nosilce pa se naslanja plošča. Bistvo plošče je v tem, da so nosilci geometrijsko skriti v ploščo (so zgolj tako visoki, kot je plošča debela) in so izvedeni le kot močna ojačitev armature. S konstrukcijskega vidika takšna plošča ni prav posrečena rešitev, saj vsebuje dva kompromisa. Nosilci so pogosto postavljeni ležeče (so širši kot visoki), plošča pa je debelejša in s tem težja, kot bi bila sicer križno armirana plošča, postavljena na štiri stene ali prave nosilce. Prednost tovrstne konstrukcije je predvsem v videzu in manjši količini dela, vloženega v izvedbo opažev nosilcev.

2. Kako je zasnovana »gobasta« plošča z vidnimi vutami?

Gobasta plošča z vidnimi vutami je posebna vrsta horizontalne konstrukcije, podprte na stebrih, ki se uporablja takrat, ko zaradi velikih strižnih sil v stiku plošče in stebra obstaja nevarnost predrtja. Druga, manj pogosta uporaba pa je takrat, ko smo zasnovali stavbo kot čisti skelet in je potrebno poskrbeti, da bodo stebri prevzemali horizontalne obremenitve (potres, orkanski veter). Z vutami okrepimo stik med horizontalno in vertikalno konstrukcijo in s tem omogočimo, da skupaj delujeta kot okvir. Vute so sicer geometrijske razširitve, ki praviloma nastopajo na zgornjem stiku stebra in plošče. Lahko so pravokotne, piramidalne, pravokotne ali okrogle. Če je steber pravokotne oblike, je tudi vuta po navadi pravokotna. Velikost vute določi gradbeni inženir glede na prečne sile in upogibne momente na spoju stebra in plošče. Opaženje in armiranje vut je zamuden posel, zato na tržišču obstajajo posebni jekleni dodatki k armaturi iz visokokakovostnega jekla, ki služijo koncentriranemu prevzemanju prej navedenih obremenitev.

3. Kakšna je razlika med križno in enosmerno armirano ploščo?

Križno armirana plošča je tista, ki ima armaturo položeno tako, da omogoča raznos obtežbe v obeh, med seboj pravokotnih smereh. Enosmerno armirana plošča pa ima takšno armaturo, ki obtežbo prenaša le v eni smeri in je zato statično podobna navadnemu nosilcu. Da bi dosegli polno učinkovitost križno armirane plošče je pomembno, da jo na vseh štirih stranicah podpremo čim bolj enakomerno in da je njena oblika v razmerju stranic med 1:1 do 1:1,5. Že prej smo navedli, da je podpora običajno stena, lahko pa je tudi nosilec ali


28

brana. Ploščo načeloma armiramo z armaturo MAG (armaturne mreže) vrste Q (enaka količina armature v obeh smereh). V primerih, da je razmerje stranic večje kot 1,5, plošča ne funkcionira več kot križno armirana, ampak se raznost obtežbe vrši le v smeri krajše stranice. Pri enosmerno armirani plošči omejitev z geometrijo ni, prav tako je pomembno, da je podprta le na dveh nasprotnih smereh. Armirana je z armaturo MAG tip R (v eni smeri nosilna armatura, v drugi razdelilna armatura). Seveda je zelo pomembno, da R mreže pri armiranju obrnemo v pravo smer.

4. Česa je več in česa manj pri gladkih AB ploščah, podprtih s stebri v primerjavi z »gobastimi« ploščami podprtimi s stebri?

Gladka plošča je geometrijsko enostavnejša, a zato debelejša od gobaste (glej vprašanje 1). Zato velja, da je za gladke plošče uporabljeno več betona, zaradi večje debeline pa nekaj manj armature in seveda opaža. Prav tako je vezava armature pri gladki plošči enostavnejša, saj se jo zgolj polaga na opaž. Gladka plošča zahteva več materiala, a manj dela. Pri gobasti plošči je uporabljenega manj betona, več armature in predvsem več opaža. Prav tako je zaradi geometrije vut potrebno betoniranje stebrov pogosto izvajati v dveh fazah, ločeno do spodnjega roba vut ter nato vute posebej. Gobasta plošča zahteva manj materiala, a več dela.

5. Kdaj je in kdaj ni v funkciji razdelilna armatura enosmerne armiranobetonske plošče?

Razdelilna armatura enosmerne armirano betonske plošča ima več sekundarnih nalog. To pomeni, da v statičnem smislu ni tiste vrste armatura, ki prevzema osnovne napetosti, ki nastajajo v smeri pravokotno na podpore plošče, ampak v primeru velikih točkovnih in linijskih koncentracij obtežbe pomaga, da k nosilnosti prispeva širše območje plošče. Deluje tako, kot na primer serija vijakov, ki med seboj povezujejo več vzporedno ležečih nosilcev. V primeru, ko so obremenjeni vsi nosilci, vijaki niso v napetosti. Ko pa je obremenjen le en ali dva nosilca, vijaki deformacije in obremenitve prenesejo tudi na sosednje ležeče nosilce. Poleg tega ima razdelilna armatura, bodisi pri R mrežah bodisi pri sestavljeni armaturi iz močnih in šibkih palic tudi nalogo, da pred in med betoniranjem zagotavlja, da se glavna armatura ne premakne in ostane na predvidenem mestu. V primeru potresne obremenitve razdelilna armatura omogoča, da plošča zagotavlja ustrezno togost v svoji ravnini.

6. Naštej in opiši različne tipe medetažnih plošč pri zidanih konstrukcijah.

Medetažne plošče pri zidanih konstrukcijah so po tipu konstrukcije prostoležeče plošče, saj zidane vertikalne opore ‐ stene ‐ ne prevzemajo upogibnih napetosti in vpetje plošče v stene ni mogoče. Razpon razpoložljivih vrst medetažnih plošč je zato zelo širok, delimo pa ga lahko na dve glavni vrsti: čiste plošče in konstrukcije sestavljene iz primarnih in sekundarnih nosilcev.


29

Med čiste plošče štejemo armirano betonsko ploščo lito na licu mesta, prefabricirane montažne lahke plošče iz porobetona ter različne trapezne pločevine (pogosteje na krajših razponih, včasih kot sovprežne konstrukcije v kombinaciji z betonom). Med sestavljene konstrukcije štejemo lesene medetažne konstrukcije iz tramov in desk, polmontažne "monta" opečne stopove iz betonskih nosilcev in opečnih polnil ter kombinacijo jeklenih nosilcev in trapezne pločevine. Pri zidanih konstrukcijah so iz statičnega vidika ugodnejše lahke medetažne plošče, kamor razen armirano betonske plošče štejejo vse naštete. Ugodnejše so zato, ker imajo manjšo lastno težo in pri potresnih obremenitvah ne prenašajo tako velikih horizontalnih obremenitev na zidane stene.

7. Kateri masivni armirano betonski plošči je po mehanizmu prenosa obtežbe podoben rebričasti strop? Zakaj?

Rebričasti strop je ena izmed vrst horizontalne konstrukcije, kjer je osnovna masivna betonska plošča ojačena z rebri , ki potekajo v smeri krajšega razpona. Rebra so v resnici v ploščo utopljeni nosilci. To pomeni, da plošča ne leži na nosilcih, ampak je z njimi statično integrirana. Za statično višina rebra se tako šteje seštevek višine rebra in debeline plošče. Nosilnost plošče v smeri reber je bistveno izboljšana. Plošča, ki je običajno vpeta na zgornji rob reber (ni pa nujno), pa obremenitve prenaša pravokotno glede na smer reber. Konstrukcijsko je tovrstna plošča podobna enosmerno armirani plošči na dva načina. Kot celota, saj pri njej prevladuje raznos obremenitev v eni smeri, kakor tudi v podrobnosti, saj je plošča, ki leži na rebrih dejansko enosmerno armirna plošča. Na tržišču imamo mnogo različnih prefabriciranih rebrastih plošč, izdelanih za premoščanje velikih razponov. Znane so t.i. π plošče, ki so ime dobile po obliki grške črke. Zaradi izrazitih reber, ki v stanovanjski gradnji niso najbolj zaželena, se rebraste plošče najpogosteje uporablja pri trgovskih halah in v industriji – pogosto v kombinaciji z drugimi prefabriciranimi sistemi.

8. Kako bi določili debelino armirano betonske plošče, ki teče kontinuirano preko treh polj? Kontinuirane armirano betonske plošče so tiste vrste horizontalnih konstrukcij, kjer se betonska plošča kot zvezna konstrukcija razteza preko več konstrukcijskih polj. To po eni strani pomeni, da je statično nedoločena konstrukcija, po drugi pa, da razen v primerih, ko razdalje med serijo podpor niso povsem enake, robna polja pa razbremenjena s konzolnimi previsi, v vsakem konstrukcijskem polju nastopajo nekoliko drugačne obremenitve. Obremenitve so odvisne od razponov med sosednjimi podporami, obremenitev v sosednjih poljih in načina vpetja plošče v podpore. Plošče nad robnimi polji (brez konzolnih previsov) so tako le enostransko vpete plošče, plošče nad vmesnimi polji pa so dvostransko vpete plošče. Teoretično bi lahko za vsako polje določili svojo optimalno debelino plošče glede na dejanske obremenitve. V praksi bi to pomenilo, da se debelina plošče skozi konstrukcijo spreminja, kar pa z vidika gradbene prakse in funkcionalnosti objekta ni smiselno. Zaradi


30

komplikacij pri izvedbi višin sten, spodnjih opažev plošče in armature nad podporami (posebno oblikovanje palic zaradi razlike v debelinah sosednjih plošč) je običaj, da se kontinuirane plošče izvaja v enotni debelini. Ustrezno debelino določimo glede na maksimalno obremenjeno konstrukcijsko polje (pri enakomernih rastrih običajno robna polja). Konstrukcijo v manj obremenjenih poljih optimiziramo z razmerjem med debelino plošče in količino armature. Približno vrednost debeline plošče določimo po formuli:

‐ razdalja med ničelnima točkama momenta v polju z največjim momentom

d' ‐ debelina zaščitne plasti betona

9. Kako bi približno določili debelino križno, enosmerno armirani in »gobasti« plošči brez vidnih gob?

Križno armirana plošča:

Enosmerno armirana plošča:

Gobasta plošča: ‐ razdalja med ničelnima točkama momenta

d' ‐ debelina zaščitne plasti betona

10. Katere horizontalne konstrukcije največkrat uporabljamo pri jeklenih zasnovah stavb?

Stavbe, ki so konstrukcijsko zasnovane iz jekla, so v načelu lahke konstrukcije z visoko duktilnostjo. Smiselno je, da pri izbiri vertikalne in horizontalne konstrukcije slonimo na enaki logiki. Medetažne konstrukcije jeklenih stavb so zato največkrat lahke konstrukcije, izvedene iz različnih vrst nosilnih pločevin. Za strešne horizontalne konstrukcije, ki ne nastopajo kot medetažne konstrukcije, velja da zanje zahteve po zvočni izolativnosti in relativni togosti niso tako visoke. Zato je v teh primerih najbolj racionalna izbira serijska jeklena trapezna pločevina, ki jo z vrha dodatno obremenimo le še z sloji toplotne in hidro izolacije (včasih pa tudi z drenažnim slojem iz proda). Trapezne pločevine so gradbeni polizdelki, ki jih glede na konstrukcijski razpon in dejanske obremenitve, izberemo iz kataloga proizvajalca. Pri nas je vodilni proizvajalec tovrstnih pločevin Trimo. Za vse ostale medetažne konstrukcije, kjer za učinkovito izvedbo zvočne izolacije in preprečitev prevelikih vibracij ob uporabi potrebujemo vsaj nekaj mase, pa najpogosteje izberemo t.i. Hi‐Bond pločevino. Hi‐Bond sodi med sovprežne konstrukcije, saj deluje po načelu, da jeklena pločevina prevzema natezne sile, vrhnji sloj betona pa tlačne. Vedno


31

nastopa v kombinaciji z litim betonom. Z razliko do navadne trapezne pločevine ima Hi‐Bond pločevina površino močneje profiliriano, včasih navarjene tudi t.i. jeklene trnje, s čimer dosežemo sprijetost in sovprežno delovanje jekla in betona. Njeno nosilnost se podobno kot pri trapeznih pločevinah določi s pomočjo tehnične dokumentacije proizvajalca, kjer je za določen razpon in obremenitev definiran tip pločevine, debelina vrhnjega sloja betona ter zahtevana armatura v tlačni in natezni coni. Običajna debelina betonskega sloja znaša med 5cm – 7cm. Bistvena prednost Hi‐Bond sistema pred klasično armirano betonsko ploščo je v tem, da izvedba opažev in podpor za betoniranje plošče ni potrebna. Hi‐Bond pločevina je dovolj samonosna tudi v času, ko še nima dodane tlačne betonske cone, da lahko na njej izvajamo betomiranje sorazmerno tankega tlačnega sloja.

11. Kako lahko približno določimo višino nekega nosilca, od česa vse je odvisna? Jekleni profil: h/L=1:20 1:25 Armirano betonski nosilec: h/L=1:15 1:20 Leseni nosilec: h/L=1:10 1:15 h ‐ višina nosilca L ‐ razpon Statična višina nosilca je poleg osnovnega materiala, razpona in obtežbe, s katero je nosilec obremenjen, odvisna tudi od načina naleganja na podpore. Osnovno stanje je prosto ležeči nosilec, kar pomeni, da sta obe podpori členkasti, pri čimer je ena podajna in druga nepodajna. Nosilnost se poveča, če je na eni ali obeh podporah nosilec vpet oziroma nastopa kot kontinuiran nosilec preko več polj. Prav tako k nosilnosti prispeva tudi konstrukcijski sistem brane, kjer so nosilci med seboj povezani v dveh pravokotnih smereh in tvorijo statično mrežo (glej tudi razliko med križno in enosmerno armiranimi ploščami). K vplivom, ki lahko nosilnost zmanjšajo, pa štejemo nevarnost uklona tlačne pasnice v primerih, ko ni spojena s ploščo. Pri večjih razponih postane poves nosilca bolj problematičen od njegove upogibne trdnosti. Problem prevelikega povesa lahko deloma zaobidemo z nadvišanjem – predvsem tam, kjer lastna teža predstavlja znaten del obremenitve.

13. Kje bi predvideli odprtine za instalacije v nosilcu, ki prosto leži na dveh podporah, in zakaj?

Nosilec je specifičen konstrukcijski element, ki je vzdolž svojega prereza obremenjen tako upogibno – moment, kot tudi strižno ‐ prečne sile, ki so ob podporah običajno najvišje. V primeru prosto ležečega nosilca tik ob ležiščih nastopajo prečne sile, zaradi katerih je nosilec v prečnem preseku enakomerno strižno obremenjen. V sredini med obema podporama pa nastopajo upogibne napetosti, zaradi katerih je zgornja cona nosilca obremenjena tlačno, spodnja pa natezno. V sredini preseka nosilca nastopa t.i. nevtralna cona, kjer v preseku ni napetosti.


32

Večina industrijskih nosilcev, katerih presek in oblika sta optimizirana za običajno rabo v gradbeništvu, imajo razmerje med celotnim presekom profila (ključen za strižne napetosti) in razmerje med površinami pasnic (ključne za upogibne napetosti) oblikovano tako, da je pri njihovi uporabi material čim bolj racionalno izkoriščen. V primeru, da bi odprtine za instalacije izvedli v bližini podpor, bi s tem bistveno zmanjšali strižno ploskev in s tem nosilnost nosilca. Zato je bistveno bolje, da odprtine izvedemo na sredini razpona in v sredini profila, v bližini t.i. nevtralne cone. Pri nosilcih, ki so računsko obremenjeni do svoje skrajne meje nosilnosti, je lego in velikost dopustnih odprtin za instalacije potrebno tudi računsko preveriti.

14. Kaj je to sovprežni nosilec?

Sovprežni nosilec je vrsta konstrukcije, pri kateri ob izrabi različnih lastnosti dveh ali več materialov, te povežemo na način, da v »sovpregi« kot konstrukcija delujejo mnogo učinkoviteje, kot vsak zase in sicer tako, da vsak k novemu enovitemu sistemu »prispeva« svojo najboljšo lastnost.. Najbolj pogosta je kombinacija jeklenega vlečenega profila in armirano betonske plošče. Profil je natezno obremenjen, plošča pa tlačno. Da bi zagotovili sovprežno delovanje, je nujno, da ima jekleni nosilec na vrhnji strani navarjene jeklene moznike. Z načelnega vidika je kakršnakoli armirano betonska konstrukcija sovprežna, saj jeklena armatura prevzema natege, beton pa tlake. V praksi pa se k sovprežnim konstrukcijam šteje tiste, kjer deklarativno nastopata dva različna principa gradnje. Kot zanimivost povejmo še, da se med sovprežne konstrukcije šteje tudi t.i. »fachwerk« stavbe, zidane z opeko in ojačene z lesenimi stebri in diagonalami. Opeke so tlačno obremenjene, les pa prevzame natezne napetosti v steni. Podobna logika velja pri protipotresni ojačitvi zidanih stavb s protipotresnimi armiranobetonskimi vezmi.

15. Nevarnost katerega pojava je prisotna pri visokih in ozkih nosilcih in kako ta pojav preprečiti?

Pri visokih in ozkih nosilcih, kjer je razdalja med obema pasnicama sorazmerno velika, stojina pa šibka, obstaja nevarnost, da se tlačna pasnica, podobno kot steber, zaradi velikih osnih sil, ukloni. Stojina ji ne nudi dovolj opore v prečni smeri, zato se odkloni iz svoje lege. Nosilec kot celota se deformira z zvitjem, s čimer se zmanjša njegova statična višina. Proces se nadaljuje eksponentno do končne porušitve nosilca. Pojav lahko preprečimo tako, da tlačno pasnico stabiliziramo v prečni smeri. Možnih je več načinov. Najenostavneje je, da je pasnica pritrjena na strešno ali medetažno ploščo, ki je v prečni smeri zelo toga in stabilna. Če to ni mogoče, je potrebno vzporedno ležeče nosilce med seboj povezati z nateznimi diagonalami, ki prerazporedijo obremenitve, ki nastanejo ob potencialnem uklonu. Možno pa je nosilce med seboj povezati tudi s sistemom manjših sekundarnih nosilcev, ki potekajo pravokotno na glavne.


33

16. Zakaj imajo jekleni »I« profili tako obliko?

NPI (normalni profil I) je jekleni vroče valjani nosilec, izdelan na osnovi optimizirane oblike. Razmerje med širino in višino profila je približno 1:2. Pri njem je razmerje med doseženim vztrajnostnim momentom in lastno težo zelo dobro, hkrati pa ima tudi v stojini dovolj preseka, da kot celota uspešno prevzema tudi strižne napetosti. Optimizirana oblika je posledica težnje po učinkoviti izrabi materialov: za učinkovito izrabo materialov pri upogibnih obremenitvah je tega potrebno čim bolj odmakniti od nevtralne osi nosilca, kar sicer odraža pojem vztrajnostnega momenta I in čemur sledi tudi oblikovanje standardnih »I« profilov. Skozi zgodovinski razvoj konstrukcij so inženirji postopoma in na podlagi aplikacij v različnih vrstah stavb prišli do dognanja, kakšnim obremenitvam so nosilci najpogosteje podvrženi. Na podlagi teh spoznanj so oblikovali standardne oblike vroče valjanih nosilcev, kamor sodi tudi nosilec NPI. Poleg njega so pogosti tudi jekleni nosilci NPU (C oblika, dober za medsebojno spajanje), HEA, HEB in HEM (I oblika, kvadratne oblike, pogost za stebre) ter različne vrste zaprtih pravokotnih profilov (odporni na torzijo).

17. Kako je zasnovan palični nosilec?

Palični nosilec je v konstrukcijskem smislu ena od vrst paličnih konstrukcij. To pomeni, da je zasnovan iz elementov, v katerih nastopajo izključno osne sile, nateg ali tlak. Spoji med posameznimi »palicami« so členkasti, kar preprečuje nastanek globalnih upogibnih momentov v katerem koli delu konstrukcije. Možni so lokalni momenti ob neposrednih upogibnih obremenitvah posamičnih elementov med dvema členkoma. Pogosto so oblikovani zelo izrazno, kar pomeni, da je že na prvi pogled jasno, kateri elementi so obremenjeni tlačno in kateri natezno. Izdelujejo se v lesu ali jeklu (pa tudi v betonu). Leseni palični nosilci imajo namesto nateznih »palic« pogosto jeklene pletenice ali tanke jeklene palice. Oblikovno so sestavljeni iz serije členkasto spojenih trikotnikov, saj bi bila v nasprotnem primeru konstrukcija statično nestabilna (v primeru štirikotnikov) oziroma nedoločena (v primeru diagonal). Nosilec ima običajno veliko statično višino in togost v vzdolžni smeri. Zaradi nevarnosti globalnega uklona celotnega nosilca je običaj, da se serije nosilcev med seboj spaja z nateznimi diagonalami tudi v prečni smeri, predvsem v ravnini zgornje pasnice. Pri ostrešjih nevarnost uklona pogosto prevzame toga strešna ploskev.

18. Kaj je to »satasti« nosilec in kako ga izdelamo? Čemu je namenjen? Satasti nosilec je preoblikovani NPI profil. Izdelamo ga tako, da stojino profila v obliki polovičnih šestkotnikov, strojno razrežemo po sredini. Obe polovici zvarimo skupaj tako, da s povečanjem statične višine nosilca, v stojini nastanejo šestkotne odprtine (od tod ime satasti). S tem ukrepom izboljšamo vztrajnostni moment nosilca, zmanjšamo pa njegovo strižno odpornost. Zato je primeren za konstrukcije z večjimi razponi in manjšimi obtežbami, na primer za ostrešja proizvodnih hal ali športnih dvoran.


34

Zaradi problematičnega striga včasih na najbolj obremenjenih mestih šestkotne odprtine dodatno ojačimo z jekleno manšeto. Kritična mesta nastopijo tam, kjer strig in upogib nastopata v kombinaciji.


35

Ostrešja

1. Zakaj podpiramo lege in kam te podpore lahko postavljamo?

Lege so del konstrukcije lesenega ostrešja. Delujejo kot primarni nosilci, na katere se naslanjajo špirovci, oziroma sekundarni nosilci. Ustrezno podpiranje leg je ključnega pomena za zagotovitev stabilnosti strehe v vertikalni in horizontalni smeri. Ločimo slemenske (ležijo v slemenu streh), vmesne in kapne lege (ležijo na strešnih kapeh). Lege po ostrešju razporedimo tako, da je njihov medsebojni razmik prilagojen nosilnosti špirovca. Običajni špirovci, ki jih žagajo na lesnih žagah, premoščajo razpone od 3m do 5m, merjeno tlorisno (dejanska dolžina špirovca je zaradi nagiba seveda večja). Običajni medsebojni razmik med legami je zato cca. 4m. Kapne lege običajno slonijo na kolenčnem zidu ostrešja in so sidrane v armirano betonsko vez. Obremenjene so točkovno z vertikalno silo, v primeru vetra ali potresa pa tudi strižno, saj jih razpirna sila ostrešja na spoju špirovca z lego sili navzven, jeklena sidra pa držijo v izhodiščni legi. Včasih so kapne lege kot nadstrešek ali previs potegnjene preko obodnega zidu, takrat prevzamejo upogibne napetosti. Vmesne in slemenske lege pa je zaradi naklona strehe potrebno podpreti z vertikalno konstrukcijo. Če je podstrešje izkoriščeno in predeljeno z nosilnimi stenami, je lege možno nasloniti nanje. V primeru odprtih ostrešij pa se lege podpira z lesenimi stebri – sohami. Vmesne podpore leg postavljamo zato, da zmanjšamo razpon nosilnosti lege, včasih pa tudi zato, da je ostrešje sploh izvedljivo. Konstrukcijski les, iz katerih so običajno lege, je dimenzioniran na standardne razpone. Lesene lege so namreč naravni material, ki je v proizvodnji dimenzijsko omejen. Zaradi tega jih je potrebno na ustreznih razmikih podpirati in po dolžini spajati. Tudi v bližini spoja lege mora nujno stati podpora. Sohe je potrebno razmestiti tako, da so v določenem razmerju do ostale vertikalne nosilne konstrukcije stavbe. To pomeni, da je v čim večji meri potrebno slediti načelu vertikalna prenosa obtežbe proti tlom in zato sohe postaviti na nosilne stene spodnje etaže. V primeru, da je medetažna konstrukcija armiranobetonska plošča, so zaradi relativno velike togosti plošče v primerjavi z ostrešjem dopustni manjši odmiki pozicije soh od vertikalnih sten, pri čimer pa je njihovo pozicijo potrebno upoštevati pri dimenzioniranju in predvsem armiranju betonske plošče.

2. Zakaj so nekoč uporabljali trapezna in trikotna vešala in zakaj jih danes redko uporabimo? Trapezna in trikotna vešala sodijo med klasične oblike konstrukcij lesenih ostrešij. Zasnovana so na dveh omejitvah klasične gradnje. Prva omejitev je, da zidane obodne stene stavb ne zmorejo prevzeti horizontalnih obremenitev na stiku ostrešja s steno, saj stene med seboj pri klasični gradnji niso bile povezane s horizontalno natezno (danes armirano betonsko) vezjo. Trapezno in trikotno vešalo imata zato vedno sorazmerno močno razpiro, ki prevzame vse razpirne sile ostrešja. Obe vrsti vešala na obodne stene zato nalegata zgolj z vertikalno silo. Druga omejitev pa je, da pri klasični gradnji vmesne in slemenskih leg ni bilo možno učinkovito podpreti na nižje ležeče stene. Vešalo je zato zasnovano tako, da v


36

obliki trikotnika ali trapeza podpirata slemensko (trikotno) lego ali dve vmesni (trapezno) legi na medsebojnih razdaljah, podobnih običajnim ostrešjem (4m – 6m). Vešala so po konstrukciji podobna paličjem, pri čimer pa vsaj pri trapeznem težko govorimo o čistem paličju, saj v celoti ni sestavljeno iz paličnih trikotnikov. Razpira je poleg natega obremenjena tudi z upogibom zaradi ene ali dveh osnih sil. Danes vešala niso več v uporabi zaradi več vzrokov. Prvi je ta, da je možno z armirano betonsko medetažno ploščo oziroma horizontalno vezjo možno prevzeti vse horizontalne sile, ki nastanejo v ostrešju. Razpira zato ni več potrebna. Poleg tega je možno betonsko ploščo sorazmerno svobodno obremeniti tudi z lesenimi sohami, s čimer se pomen vešala dodatno zmanjša. Pomemben vzrok za opustitev vešal pa je tudi v tem, da so ostrešja pri sodobni gradnji pogosto bivalni prostor, kjer je izvedba talnih razpir funkcionalno zelo moteča.

3. Kako bi nadomestili ročice pri nekem lesenem ostrešju?

Ročice so konstrukcijski element ostrešja, ki izboljšuje togost spoja sohe in lege. S tem je celotno ostrešje v vzdolžni smeri bistveno bolj odporno na horizontalne obremenitve. Poleg tega pa ročice pomagajo tudi pri zmanjšanju nosilnega razpona leg. Če želimo ročice pri lesenem ostrešju nadomestiti, je v prvi vrsti potrebno preveriti, ali je lega tudi brez njih še ustrezno dimenzionirana. Če ni, jo je potrebno dodatno podpreti ali ojačiti. Globalno zavetrovanje ostrešja zaradi opustitve ročic pa lahko rešimo na več načinov. Ena možnost je izvedba nateznih diagonal s t.i. andrejevim križem (diagonale križno povezujejo točki vpetja sohe v tla s stiki sohe z lego). S tem dosežemo popolno togost ostrešja v diagonalni smeri, po drugi strani pa prostor dodatno predelimo s funkcionalnimi ovirami. Zato je možno togost spoja lege in sohe povečati tudi s posebnimi jeklenimi ploščami v obliki črke L ali T, ki obojestransko objamejo spoj in so med seboj večkrat zvijačene. Tretja možnost pa je izvedba stabilizacije ostrešja v ravnini strehe. To lahko naredimo s podeskanjem v diagonalni smeri ali jeklenimi diagonalnimi vezmi, s katerimi spnemo špirovce med seboj.

4. Kaj je posebnost konstrukcije dvokapne lesene »proste strehe« brez slemenske lege? Ostrešje brez slemenske lege in vmesnih leg je konstrukcijska posebnost. V tem primeru špirovci na legah ne ležijo kot prostoležeči nosilci, temveč tvorijo enostaven trikotni palični nosilec, ki pa je zaradi zvezne obtežbe snega ali vetra obremenjen tudi upogibno. Ostrešje je povsem brez vmesnih podpor, kar mu daje veliko uporabnost in fleksibilnost. V stiku špirovca s kapno lego se pojavljajo močne horizontalne sile, ki jih ponavadi prevzame betonska medetažna plošča, lahko pa tudi jeklena vez. Sidranje špirovca v lego in lege v betonsko vez ali ploščo je zato potrebno izvesti bistveno trdneje, natančneje in pogosteje kot pri običajnih ostrešjih. Preprečiti je potrebno, da bi bila lega zaradi neenakomerne obremenitve in podpore torzijsko obremenjena.


37

5. Naštej tipične elemente lesenega ostrešja in jih opiši!

Leseno ostrešje je konstrukcijski sistem, ki ga zaradi optimizacije razreza lesa na žagah sestavljajo tipični elementi. Ti elementi so lege, sohe, ročice, špirovci, škarje in letve. Primarni nosilni elementi, žagani iz večjih presekov, so lege, sohe in ročice. Tvorijo osnovni nosilni sistem na podpornem rastru cca. 4m x 4m. Med seboj so povezani z različnimi lesnimi zvezami. Včasih so lesne zveze v celoti izdelovali iz lesa tako, da so spoj najprej posebej oblikovali, njegovo trdnost pa zagotovili z lesenimi svorniki in mozniki. Danes prevladujejo jekleni vezni elementi, začenši z žebljanimi spoji, skobami, vijaki in mozniki, do različnih sredinskih (gladkih in nazobčanih) ali dvostranskih objemnih kovinskih plošč, ki zagotavljajo zelo toge spoje. Primarne nosilne elemente v zidano ali betonsko konstrukcijo stavbe neposredno sidramo s sidrnimi vijaki (Triglav, Hilti) ali podpremo z jeklenimi čevlji. Če je preostala konstrukcija jeklena je smiselno, da so nanjo pritrdilni čevlji za sohe in lege, že vnaprej navarjeni. Pritrditev, ki prevzame tudi natezne sile je nujna, saj je ostrešje tako lahka konstrukcija, da so pri močnih obremenitvah vetra podpore na privetrni strani v nategu. Veter želi streho dvigniti oziroma prekucniti. Sekundarni nosilni elementi, žagani iz nekoliko manjših elementov, so špirovci in škarje. Tvorijo sistem serije nosilcev na razdaljah cca. 1m. Sekundarni elementi so praviloma vijačeni ali žebljani v primarni nosilni sistem. S tem je njihova montaža precej poenostavljena, doseči pa je možno tudi veliko mero natančnosti (v nasprotnem primeru bi bilo potrebno vsak špirovec posebej sidrati v armirano betonsko vez). Terciarni sistem tvorijo letve. Letve so namenjene prenosu obremenitve iz posameznih strešnikov na sistem špirovcev. Njihova dimenzija, medsebojni razmik in oblika so odvisne od vrste kritine in koristne teže, s katero je streha obremenjena.

6. Zakaj sploh potrebujemo kapno lego? Kakšna je njena funkcija? Kapne lege običajno slonijo na kolenčnem zidu podstrehe in so sidrane v armirano betonsko vez. Obremenjene so točkovno z vertikalno silo, v primeru vetra ali potresa pa tudi strižno, saj jih razpirna sila ostrešja na spoju špirovca z lego sili navzven, jeklena sidra pa držijo v izhodiščni legi. Včasih so kapne lege kot nadstrešek ali previs potegnjene preko obodnega zidu, takrat prevzamejo upogibne napetosti. Kapne lege potrebujemo zato, da nam nudi ustrezno oblikovano ležišče za špirovce. Poleg tega pa tudi material, v katerega jih je sorazmerno enostavno pritrditi (z dolgimi žeblji). Prav tako je pomembna zaradi uskladitve toleranc pri izvedbi, saj kapno lego s podstavljanjem lahko brez težav postavimo na projektirano lego in s tem popravimo morebitna odstopanja, ki se pri geometriji pojavijo pri izvedbi zidanih ali betonskih sten.

7. Ali pri montaži ostrešja masivna armirano betonska plošča potrebuje posebno horizontalno vez in zakaj?

Masivna armirano betonska plošča ima horizontalno ves praviloma že integrirano v svoj prerez in se izkazuje kot dodatna robna ojačitev armature. V primerih, ko je plošča tako tanka, da vanjo sider za pritrditev ostrešja ne moremo učinkovito pritrditi (npr. sidra so skoraj tako dolga kot je plošča debela), je potrebno ploščo na robovih utrditi z odebelitvijo.


38

9. Kdaj in zakaj pri zavetrovanju z diagonalami lahko uporabimo samo eno in ne križa?

Pri zavetrovanju lahko uporabimo le eno diagonalo v primeru, ko zadostno nosi tako nateg kot tudi tlak, saj se smeri delovanja izjemnih horizontalnih obremenitev (orkanski veter, potres) ne more predvideti. V nasprotnem primeru predvidimo križ, kjer nastopajo zgolj natezni elementi (npr. jeklene palice) in enkrat deluje ena in drugič druga diagonala v odvisnosti od smeri delovanja obremenitve.

10. Ali imajo diagonale v »andrejevem križu« enako funkcijo kot v paličnem nosilcu?

Andrejev križ je ena izmed tradicionalnih oblik zavetrovanja lesenih konstrukcij. Izdelan je iz dveh križno diagonalno ležečih lesenih desk, ki sta z vijaki ali žeblji pritrjeni v osnovno konstrukcijo leg in soh. Prav tako sta diagonali med seboj praviloma v sredini spojeni. Ime za tovrstno konstrukcijo izhaja iz oblike križa na katerem je bil križan svetnik Andrej. Diagonale v andrejevem križu so element palične konstrukcije. To zato, ker so z ostalo konstrukcijo spojene s členki in prevzemajo zgolj osne obremenitve.

11. S čim pri medetažnih konstrukcijah lahko primerjamo konstrukcijski sistem, ki ga tvorijo letve, špirovci in lege?

Sistem letev, špirovcev in leg lahko primerjamo s horizontalnimi konstrukcijami, ki so sestavljene iz več nivojev nosilcev. Lege so primarno nosilci, podprti s stebri ali stenami. Na legah slonijo špirovci, torej sekundarni nosilci, ki na primarne nalegajo v pravokotni smeri. Špirovci so kot nosilci dimenzionirani za razpone med dvema vzporedno ležečima legama (cca. 3m – 5m), vendar postavljeni precej bolj na gosto. Med špirovci ležijo letve, terciarni nosilci konstrukcijskega sistema. Dimenzionirane so na običajni razpon med špirovci, to je 80cm – 100cm. Konstrukcijski sistem ostrešja, ki nosilce deli na tri kategorije, izhaja iz sistema žaganja hlodov na način, da so mere elementov bolj ali manj standardizirane, hlodovina pa čim bolj izkoriščena. Redko uporabljamo lege, špirovce in letve nestandardnih dimenzij, saj mora biti konstrukcijski les razžagan in sušen že bistveno pred samo vgradnjo.


39

Zavetrovanje

1. Kakšne vrste zavetrovanj poznate?

Zavetrovanje je del konstrukcijskega sistema, ki sicer vertikalno stabilno, horizontalno pa šibko konstrukcijo ojači v vodoravni smeri. Zavetrovanje se šteje kot poseben konstrukcijski prijem, saj z razliko od vertikalnih, horizontalne obremenitve (potres, orkanski veter) nastopajo zgolj izjemoma in na zelo specifičen način (nepredvidljiva smer, frekvenca, dejanska jakost, ipd.). Vrste zavetrovanj se ločijo predvsem glede na vrsto osnovne konstrukcije, kamor jih vgradimo. Pri lesenem ostrešju poznamo na primer ročice, opirače, andrejev križ ter jeklene natezne vezi. Pri armirano betonskih konstrukcijah poznamo različne protipotresne stene in jedra, okvire in diagonale. Pri jeklu pa poznamo običajne jeklene diagonale iz različnih vrst profilov ter križne natezne vezi iz jeklenih palic. Pri klasičnih oblikah gradnje se je kot zavetrovanje lesene konstrukcije uporabljalo tudi polnilo iz opek (fachwerk). V primerih, ko je stavba na primer zasnovana z nosilno fasado, le‐ta pogosto prevzame tudi horizontalne obremenitve in deluje kot globalno zavetrovanje objekta. V takšnih in podobnih primerih je zavetrovanje integrirano v osnovno nosilno konstrukcijo in o njem ne moremo govoriti kot o posebnem delu konstrukcijskega sistema.

3. Čemu služijo vertikalne in horizontalne AB vezi pri opečnatih zidovih? Kako jih postavljamo?

Zidane konstrukcije same po sebi niso sposobne prevzemati izrazitejših nateznih ali strižnih obremenitev. Pri običajnih obremenitvah, ki so posledica sile težnosti, so zidane stene obremenjene le osno in tlačno ter zato dobro opravljajo funkcijo vertikalne konstrukcije. V primeru ekstremnih horizontalnih obremenitev (orkanski veter, potres), pa stavba s svojimi deli zidane stene obremeni tudi v horizontalni smeri, kar praviloma povzroči večje razpoke in porušitve. Sistem horizontalnih in vertikalnih armirano betonskih vezi zidane konstrukcije poveže v predalčje s polnili. To je oblika sovprežne konstrukcije, kjer armatura v betonu prevzema natezne sile, opeka pa tlačne. Vezi je po dolžini, širini in višini potrebno postavljati sorazmerno na gosto, to je na cca. 4m po širini in dolžini ter 3m po višini (zidana polnila naj bi bila čim bolj kvadratne oblike), saj bi bila v nasprotnem primeru opeka ob potresu tudi tlačno preobremenjena in bi jo uklon izrinil iz sistema vezi.

4. Kaj vgrajujemo v opečnate stene pri gradnji na »potresnem« območju in zakaj?

Pri gradnji na potresnem območju, kjer pričakujemo večje horizontalne obremenitve, je potrebno v zidane konstrukcije vgraditi sistem armirano betonskih vezi (princip delovanja in način vgradnje je opisan pri vprašanju št. 3).


40

5. Kakšno funkcijo imajo ročice in kako delujejo?

Ročice so konstrukcijski element ostrešja, ki izboljšuje togost spoja sohe in lege. S tem je celotno ostrešje v vzdolžni smeri bistveno bolj odporno na horizontalne obremenitve. Poleg tega pa ročice pomagajo tudi pri zmanjšanju nosilnega razpona leg.

Documents

Študijsko gradivo 2007 - 2012 Konstrukcije 1 in 2