Veti gasi in continuarea acestui articol o scurta clasificare a constructiilor si vom descrie cateva tipuri de structura de rezistenta si pentru ce se preteaza sa folosim fiecare tip. Dupa parcurgerea integrala a articolului, va veti putea face o imagine despre ce ar trebui sa aveti in vedere fie la construirea propriei locuinte, fie la construirea oricarui alt tip de constructive, indiferent de destinatia acesteia.
Cladirile au fost dezvoltate de oameni de-a lungul anilor pentru a le asigura protectia, confortul si a fi cat mai eficiente din punct de vedere functional si al accesibilitatii in diverse spatii ale constructiei. Astfel, adaposturile au evoluat de la primele pesteri in care stramosii nostri si-au gasit locul potrivit pentru a se simti in siguranta, si pana in ziua de azi cand oamenii au ajuns la nivelul la care sa-si construasca propriile adaposturi care sa se roteasca dupa soare, la propriu.
Cu siguranta va amintiti ca inca din clasele primare ni s-au furnizat informatii cu privire la primele adaposturi umane. Daca le analizam cu atentie, vom observa ca, in primul rand, omul a cautat protectia si siguranta adapostului, apoi a inceput sa-si sporeasca confortul si sa isi faca adapostul functional, adica sa-si imparta spatiul pe categorii de activitati, cum ar fi locul de odihna, locul de pregatit hrana etc.
Rolul locuintei a ramas acelasi si in zilele noastre, siguranta si protectia avand intaietate in conceperea oricarei locuinte. Pe langa orice santier ati trece, veti vedea ca totul incepe de la ,,scheletul” constructiei, adica acea parte care dupa finisare nici nu se va mai vedea, dar care va mentine in siguranta si atunci cand ploua, ninge sau bate vantul, si atunci cand e cald afara, si in mod exceptional, va va tine in siguranta in cazul unui seism, desigur daca atat proiectantul, cat si constructorul vor respecta regulile, exigentele si masurile de proiectare si de executie.
Pentru a intelege cat mai usor cat de important este sistemul structurii de rezistenta al unei constructii, este necesar sa facem o comparative. Vom compara o cladire cu corpul uman.
Asa cum omul are un schelet, cladirile au propriul lor schelet – structura de rezistenta.
Omul are un invelis exterior, pielea cu rol de a proteja mediul intern de factorii externi, asa cum si constructiile au un invelis extern, anvelopa cladirii, care protejeaza mediul intern de factorii externi agresivi (caldura, frig, ploi, ninsori etc.) Cum omul are un sistem circulator format din vase de sange, asa si cladirile au un sistem de tevi de instalatii pentru a asigura confortul mediului intern.
Cum corpul uman are organe diverse specializate fiecare pentru asigurarea unei functii, asa si cladirile sunt dotate cu aparate care asigura diferite functiuni ale cladirii. Acum ca am facut aceasta comparatie simpla, pentru a intelege cat de importanta este structura de rezistenta a unei cladiri, imaginati-va un om al carui schelet este fragil si se rupe la fiecare actiune a fortelor externe. Sau si mai sugestiv, imaginati-va ce ar fi corpul uman fara schelet.
Structurile de rezistenta, indiferent de varianta aleasa sau de tipul materialelor folosite, au cateva elemente comune importante, si le vom descrie in ordine, incepand de la acoperis pana la fundatii. Constructiile sunt realizate dupa modele structurale deja existente in natura, si vom alege asa cum v-am obisnuit, o comparatie intre structura unei constructii si cea a unui copac.
Planseele preiau greutatea etajelor si o transmit catre grinzi. Incarcarea ajunsa in grinzi este transmisa in continuare prin stalpi catre fundatii, pentru ca in ultima etapa, eforturile ajunse la fundatii sa fie transmise si distribuite in conditii de siguranta la terenul de fundare. Acum, daca facem comparatia cu un copac, toate fortele care actioneaza asupra unui copac sunt preluate in ordine, de la cele mai subtiri crengute (grinzile), la urmatoarele mai groase, ajungand la tulpina (stalpul), apoi la radacina (fundatiile), fiind transmise in siguranta la pamant.
Planseele sunt elemente de tip ,,placa plana”. Intr-o constructie, ele au doua roluri. Principalul lor rol este de a prelua intreaga greutate a etajelor (oameni, mobilier, aparatura, obiecte depozitate etc.) si de a le transmite grinzilor. Totodata, planseele au si rol de a creea o saiba rigida la nivelul fiecarui etaj al structurii, adica mai simplu de explicat, un capac care sa inchida o cutie si sa o faca mai rigida la partea superioara. Planseele intr-o structura multietajata au rol asemanator cu nodurile unui bambus sau ale unui fir de trestie. Imparte un element lung in segmente mai mici si mai rigide pentru a-i spori rezistenta si stabilitatea.
Fundatiile sunt de tipuri foarte diversificate. Ele pot fi grinzi continue de tip bara, pot fi blocuri rigide in cazul fundatiilor izolate (pahare izolate), elemente de tip placa (fundatii tip radier general), piloti de mica si mare adancime etc. Scopul lor este de a asigura incastrarea constructiei in terenul de fundare si de a transmite toate eforturile care au fost transmise in ordinea prezentata pana la nivelul acestora, la terenul de fundare.
Gasiti in continuare o clasificare a constructiilor realizata dupa 2 criterii:
Aceste structuri sunt realizate din grinzi, stalpi si diafragme (pereti) de beton armat, zidaria avand rol strict de inchidere si de compartimentare a spatiului interior. Elementele principale care preiau incarcarile gravitationale si seismice (orizontale), sunt grinzile, stalpii si diafragmele. Structurile in cadre de beton armat sunt recomandate pentru constructiile cu mai mult de 3 niveluri. Cadrele fiind elementele de rezistenta, inchiderile pot fi realizate din elemente fara rol de rezistenta, cum ar fi blocuri ceramice nestructurale (vom vorbi despre blocurile ceramice mai multe la capitolul structurilor din zidarie portanta), sticla sau alte materiale cu caracter architectural deosebit.
Comparativ cu o structura realizata din zidarie portanta, costul de executie a unei structuri in cadre de beton armat este mai mare, insa principalul lor avantaj este ca pot fi folosite pentru construirea cladirilor cu numar mare de niveluri.
Tot in varianta cadrelor de beton armat pot fi construite si hale industrial, de productie sau de depozitare. De data aceasta, cele mai utilizate sisteme sunt cele din beton armat prefabricate, cu grinzi speciale, pretensionate sau posttensionate. Calculele ingineresti au permis dezvoltarea unor tehnologii de fabricare a elementelor de beton armat astfel incat avantajele betonului, armaturilor si al conlucrarii acestora sa fie folosite cu maxima eficienta.
Aceste structuri sunt realizate din grinzi, stalpi si contravantuiri din otel structural (de obicei S275 sau S355). Eforturile gravitationale sunt preluate de plansee, grinzi si stalpi, iar eforturile seismice (orizontale), pot fi preluate de grinzi, stalpi sau contravantuiri, in functie de conformatia geometrica stabilita in procesul de proiectare.
Principalul avantaj al acestor structuri este acela ca sunt foarte eficiente din punct de vedere al timpului de montaj, pot fi folosite pentru structuri cu numar mare de niveluri si riscurile erorilor de montaj sunt reduse, forta de munca necesara realizarii acestor structure fiind calificata si bine instruita. Abaterile de montaj sunt mici si pot fi folosite pentru structuri speciale care necesita exactitate mare la montaj.
Cel mai mult acest tip de structura este folosit pentru constructii industrial si agricole, cum ar fi hale de depozitare, hale de productie, silozuri, putand fi realizate cadre cu deschideri libere de zeci de metri.
Aceste structuri sunt folosite in mod special la cladirile cu numar foarte mare de etaje. Punctul forte al acestora este ca imbina in mod eficient avantajele otelului cu avantajele betonului. Pentru grinzi se folosesc profile laminate la cald cu sectiune ,,H” conectate cu placa de beton prin intermediul unor elemente numite ,,gujoane” sau simplu ,,conectori”.
Stalpii sunt realizati din profile metalice laminate la cald, inglobati in beton. Betonul din jurul stalpilor are doua roluri esentiale. Unul de a mari stabilitatea stalpului metallic la flambaj, si altul de a proteja miezul de otel de temperaturile ridicate in timpul unui incendiu. Acest sistem structural are un cost de construire mult prea mare si nu este folosit la cladiri obisnuite, cu numar mediu de niveluri. Pentru aceste variante sunt folosite sistemele deja discutate in capitolele anterioare.
Cladirile care sunt construite prin adoptarea unui astfel de sistem structural sunt de obicei cladiri de locuit, case unifamiliale in regim de inaltime P sau P+E si cladiri pentru birouri, sau hale cu deschideri libere relativ mici. Desigur ca se pot construi si structuri mai complexe folosind aceasta varianta, dar costurile materialelor sunt mari comparativ cu cele clasice, si de aceeaa lumea prefera varianta traditionala. Avantajul acestora este greutatea redusa fiind profile cu sectiune realizata din table subtiri laminate la rece. Ele pot fi folosite pentru etajarea constructiilor existente din motiv ca aduc o greutate suplimentara constructiei mult mai mica fata de celelalte sisteme structurale (beton, zidarie sau profile metalice laminate la cald).
Principalele avantaje al constructiilor de lemn sunt greutatea redusa si timpul redus de executie si sunt materiale locale relative usor de obtinut. Sistemele cu structura de rezistenta din elemente de lemn sunt folosite in principal pentru locuinte unifamiliale, cabane sau constructii al caror aspect prezinta importanta deosebita, pentru ca stim cu totii ca lemnul da o senzatie placuta ochiului.
Desigur ca in cazuri mai rare, se pot construi din lemn si blocuri cu mai multe etaje, dar solutia nu este folosita pe scara larga. Lemnul mai poate fi folosit si pentru elemente izolate in constructii, cum ar fi grinzi cu deschideri mari (in mall-uri sau alte cladiri care trebuie sa atraga vizitatori). Aceste elemente de lemn desigur ca nu sunt realizate din lemn simplu, prelucrat, ci din lemn lamelar incleiat, care sa poata prinde o forma bine gandita, adaptata si calculata de inginerii structuristi pentru a fi folosita in conditii sigure.
Lemnul mai poate fi folosit si in combinatie cu alte materiale, formand sectiuni compuse, cum ar fi grinzile cu sectiune ,,I” cu inima din OSB si talpi din lemn masiv, elemente unite intre ele prin cleiuri speciale.
Cele mai multe constructii in zilele noastre folosesc acest sistem structural, si anume zidarie portanta inramata, cadrele de beton care inrameaza zidaria fiind grinzi si stalpi cu dimensiuni mici. La aceste structuri, grinzile nu sunt intocmai grinzi in adevaratul sens al cuvantului, si nici stalpii nu au rol de stalpi. Acestea se numesc centuri si stalpisori, avand sectiuni uzuale de 25x25cm sau 25x30cm. Rolul lor este ca in timpul unui seism sa tina unite intre ele blocurile ceramice (caramizile) si sa permita zidului sa lucreze unitar ca o diafragma pentru preluarea fortelor seismice. Costurile acestor tipuri de structuri de rezistenta sunt accesibile mai multor categorii de oameni, motiv pentru care sunt si cele mai utilizate.
Sistemul poate fi folosit pentru constructii cu un numar de maxim 5 niveluri (P+4E), in functie de tipul blocurilor ceramice folosite si de zona seismica in care se afla constructia.
Teritoriul Romaniei este impartit in mai multe zone seismice, numarul nivelurilor premise scazand cu cresterea gradului de risc seismic al zonei in care se construieste cladirea.
Constructiile din zidarie portanta trebuie sa satisfaca o serie de reguli dictate in Romania de codul P100/1-2013-Cod de proiectare seismica, dar si de codul CR-6-Cod de practica pentru structuri din zidarie. Nu intram in mai multe detalii despre procesul de proiectare, insa va vom descrie intreg sistemul de la fundatie pana la acoperis, pentru a va putea asigura ca stiti informatii minime despre aceste constructii si a va putea supraveghea constructia casei.
Vom incepe cu descrierea de la fundatii si vom lua pe rand fiecare etapa a constructiei pana vom ajunge la acoperis.
Ordinea operatiilor pentru realizarea unei constructii din zidarie portanta este urmatoarea:
Fundatiile pentru cladiri cu structura de rezistenta din zidarie portanta sunt fundatii continue, armate cu carcase de armatura atat la partea inferioara cat si la partea superioara.
Dimensiunile fundatiilor si adancimea de fundare sunt specificate de proiectant in proiectul de rezistenta. Acestea trebuie duse la o adancime sufficient de mare pentru ca pamantul de sub talpa sa nu inghete. Aceasta adancime minima se numeste “adancimea minima de inghet” si este specificata in normative pentru zone diferite ale tarii in functie de temperaturile minime inregistrate.
Stalpisorii sunt parte a cadrului de beton care impreuna cu centura de beton vor inrama zidaria, formand un panou de perete cu capacitate sporita la preluarea fortelor seismice.
Stalpisorii se ancoreaza in fundatii, iar barele de otel ale acestora sunt duse pana in centurile de peste primul nivel, fiind ancorate in acestea. Daca zidaria este realizata din blocuri ceramice mari, cu goluri verticale, aceasta se leaga cu stalpisorii prin ancoraje de otel. Aceste ancoraje sunt bare de otel PC52, cu diametrul de 8mm, ancorate in stalpisori si montate intre rosturile zidariei, cate 2 bare la fiecare 2 asize (o asiza este distanta dintre doua rosturi orizontale umplute cu mortar). Daca zidaria este realizata cu caramizi mici, traditionale, atunci legatura acesteia cu stalpisorii se realizeaeza prin realizarea unor strepi.
Centurile sunt si ele parte a cadrului de beton care impreuna cu stalpisorii de beton vor inrama zidaria, formand un panou de perete cu capacitate sporita la preluarea fortelor seismice.
Ca proces tehnologic, centurile sunt realizate odata cu planseul peste nivel si cu scara, dupa turnarea stalpisorilor. Cantitatea de armatura care se monteaza in centuri este stabilita de inginerul structurist in functie de zona seismica in care se realizeaza constructia. Centurile trebuie sa aiba latimea minima de 25 cm si inaltimea minima de 20 cm, dar nu mai mica decat dublul grosimii planseului de beton.
O regula foarte importanta a montarii barelor din centuri este asigurarea continuitatii si ancorarii la colturi si intersectii. Un alt aspect important al acestor structuri este partea de rezemare a zidariei de deasupra golurilor de usi si ferestre. Peste goluri se monteaza buiandrugi de beton care pot avea aceleasi caracteristici ca si centurile. Acesti buiandrugi sunt niste simple grinzi pe care se sprijina zidaria de deasupra golurilor.
Exista si varianta montarii unor buiandrugi ceramici, prefabricati, insa pentru a se putea folosi aceste tipuri de buiandrugi este necesar sa se indeplineasca anumite conditii specificate de producator. O greseala frecventa in utilizarea acestor elemente ceramice este rezemarea lor. Foarte multi constructori folosesc aceste buiandrugi, desi nu respecta lungimea minima de rezemare specificata de producator. Mai jos, veti gasi un detaliu de rezemare, realizat dupa specificatiile unui furnizor de astfel de elemente. Veti gasi in continuare si cateva detalii general valabile pentru centurile constructiilor realizate din zidarie portanta:
Rolul planseelor intr-o constructie este de a prelua incarcarile date de greutatea oamenilor, aparaturilor, mobilierului si a altor materiale depozitate, dar si de a spori stabilitatea constructiilor in timpul unui seism.
Cateva reguli de care se tine seama inca din timpul proiectarii sunt legate de grosimea planseului. Aceasta este aleasa de catre inginerul structurist astfel incat armaturile sa lucreze eficient, sa sa rezulte o cantitate de fier necesar cat mai mica, sau din conditii de fonoizolatie si vibratii. Din aceste motive veti observa ca mare parte din planseele de beton armat au grosimi de 13-15 cm.
Cel mai important aspect in timpul executiei planseelor este legat de pozitia barelor de otel. Ele trebuie sa aiba o acoperire minima de beton astfel incat sa prezinte durabilitate (rezistenta la coroziune data de mediul pasiv si protector pe care il creeaza betonul in jurul armaturii). Aceasta acoperire cu beton se realizeaza cu ajutorul unor distantieri de 2cm sau 2.5cm montati pe cofraj si pe care sunt sprijinite barele de otel . De asemenea, distanta dintre barele de otel este foarte importanta, si in special distanta dintre barele de la partea inferioara a planseului si cea superioara. Aceasta distanta este asigurata fie traditional prin distantieri fasonati din otel rotund, cunoscuti in limbajul santierului cu numele de ,,capre”, fie prin metode modern, cu distantieri de tip ,,S” sau distantieri cu forma piramidala.
Daca accesul pe orizontala, dintr-o camera in alta se face pe usi si alte spatii libere special concepute pentru acest scop, accesul pe verticala, de la un etaj la altul se face numai prin intermediul scarilor (pentru constructii obisnuite, case unifamiliale sau chiar blocuri de apartamente, fara a lua in calcul lifturile).
Acestea fiind singurele moduri de a lega nivelurile cladirii, au un rol foarte important si in siguranta in exploatare a constructiilor, pentru cazurile in care este necesara evacuarea ocupantilor cladirii (incendiu, evacuare dupa seism etc.). Scarile sunt considerate tot niste placi, cu deosebirea ca nu sunt orizontale cum sunt planseele, ci inclinate. Ele sunt armate cu bare de otel dispuse pe doua directii, formand plase de armatura, intocmai ca un planseu.
Principalele probleme intalnite la santiere sunt legate de pozitia armaturilor in zonele frante ale scarii, care foarte rar sunt montate corespunzator. Zonele frante se armeaza dupa un principiu simplu, principiul rombului.
Observam ca in punctul de frangere, barele se incruciseaza si exista o bara care inchide rombul. Acesta este detaliul corect de montare a armaturilor in scara, variantele cu bare ,,sus in placa-sus in scara” sau ,,jos in placa-jos in scara” avand un mod de lucru si de cedare neacceptat pentru siguranta utilizatorilor.
Sarpanta este o structura atasata constructiilor cu rolul de a proteja partea superioara a acestora de factorii climatici care pot degrada structura de rezistenta a constructiei daca actioneaza direct asupra acesteia.
In mod uzual, structura de rezistenta a sarpantei este realizata din lemn, din simplul motiv ca are o greutate redusa si poate fi obtinut relativ usor la preturi accesibile. Desigur ca sarpanta, in cazuri speciale, pe langa rolul de protectie a constructiei mai are rol si de inchidere a camerelor in situatia mansardelor.
Exista numeroase tipuri de sarpante, fiecare constructie avand una personalizata, cu dispunerea elementelor de rezistenta astfel incat sa rezulte spatii libere cat mai mari pentru depozitari de obiecte in poduri sau pentru a rezulta camera de locuit la mansarda.
Sarpanta este alcatuita din elemente pe care le vom descrie de la exterior catre interior. Vom incepe cu invelitoarea, care in mod uzual este realizata fie din table de otel, fie din tigle ceramice sau de beton. Aceasta are rolul de strat protector al constructiei, impiedicand apa, soarele, zapada, praful soarele si alti factori climatici sa ajunga la constructie si sa o deterioreze.
Invelitoarea este sustinuta de un sistem de sipci si contrasipci sub care se monteaza direct pe capriori astereala (o suprafata continua realizata din scanduri batute in cuie sau prinse in suruburi).
Sistemul de sipci si contrasipci este astfel realizat incat intre astereala si invelitoare sa rezulte un spatiu ventilat. Rolul acestui spatiu este atat de a mari rezistenta la transfer termic a invelitorii (rol de termoizolatie), cat si de a permite aerului sa circule si sa ventileze aerul umed rezultat din activitatile din interior.
Capriorii sunt primele elemente de rezistenta care preiau greutatea invelitorii, zapezii sau presiunea si suctiunea vantului. Ei transmit greutatile preluate fie la pane (grinzi orizontale, pane sau dolii), fie direct la popi, in functie de modul cum a fost gandita scurgerea eforturilor prin structura de rezistenta.
Popii sunt elemente verticale care asigura transmiterea eforturilor venite de la capriori si pane la nivelul ultim al constructiei, pentru ca mai apoi aceste eforturi sa ajunga la fundatii prin modul deja descries in capitolele anterioare.
Desigur, sarpantele pot fi realizate si din alte materiale usoare, cum ar fi profilele din table subtiri laminate la rece, insa sunt o varianta mai costisitoare, neuzuala si fara a avea avantaje comparative cu sarpantele de lemn.
O varianta la fel de fezabila precum sarpantele din lemn masiv este ca acestea sa fie realizate din elemente compuse lemn si OSB. Este vorba despre grinzile cu sectiune ,,i” prezentate in capitolele anterioare. Acestea au avantajul estetic si cel al greutatii mai mici, putand fi montate relative simplu si rapid.
Ca o scurta concluzie, consideram ca am expus in acest articol informatii minime pe care le puteti folosi cand intentionati sa va construiti o locuinta, sau daca doriti sa construiti orice alta constructie, indiferent de destinatia acestora. Acest articol este un punct de plecare si un bun instrument pentru a va face o imagine de ansamblu asupra planului dumneavoastra.
© Reformex | Creat de CUBICAL
Ai o firma de constructii? Inscrie-te in platforma noastra si obtine mai multe proiecte, gratuit. Vezi detalii aici.
