Rodzaje systemów stropowych – od czego zależy ich wybór?

Przy analizie projektowej architekt-projektant powinien uwzględnić możliwości techniczne wykonania stropu, czyli możliwości montażowe, dostępność materiałów, możliwości transportowe oraz kwestie ekonomiczne związane z optymalnym dobraniem odpowiedniego rozwiązania. Zawsze dobór stropu powinien być poparty racjonalnym wyborem ze względów technicznych, możliwości wykonawczych oraz pod względem kosztów. Mając to wszystko, architekt może wpisać do projektu rozwiązanie stropu. To dla niego też informacja, którą musi uwzględnić na rysunkach przekrojów i ustalania rzędnych wysokościowych elementów budynku.

Czytaj też: Jaki wybrać strop do budowy domu jednorodzinnego?

Na rynku jest wielu producentów systemów stropowych i za tym idzie również bogata oferta asortymentowa. Jest wiele systemów stropowych dostępnych na terenie całego kraju, ale są też takie, które są stosowane regionalnie. Wynika to z miejsca produkcji danego systemu stropowego, wielkości produkcji i dostępności (czy lokalny rynek jest w stanie wchłonąć całą produkcję zakładu produkującego strop) oraz możliwości dostarczania stropów na miejsce budowy.

Niektórzy producenci produkują stropy, które są od lat stosowane, ale są też tacy, którzy rozwijają i wprowadzają swoje własne rozwiązania systemów stropowych. Stąd taka różnorodność rozwiązań dostępnych systemów stropowych na rynku w Polsce. Większość projektantów wciąż projektuje stropy, które są od dłuższego czasu dostępne na rynku i są im znane, lecz coraz większe wymagania inwestorów powodują to, że do użytku wchodzą rozwiązania, które pozwalają uzyskać coraz większe rozpiętości.

Najczęściej stosowanymi stropami w budownictwie ogólnym są:

• stropy gęstożebrowe,
• stropy żelbetowe wylewane na budowie,
• stropy prefabrykowane (np. z płyt żerańskich, płyt kanałowych),
• stropy półprefabrykowane (np. stropy typu filigran),
• stropy drewniane i z materiałów drewnopochodnych.

Elementy stropów żelbetowych prefabrykowanych mogą występować w opcji tradycyjnego żelbetu, ale też mogą być produkowane jako elementy sprężone strunobetonowe.

Stropy gęstożebrowe

W Polsce najczęściej wykonywanymi stropami w budownictwie mieszkaniowym są stropy gęstożebrowe. Popularność stropów jest spowodowana tym, że wielu producentów ma je w swojej ofercie, więc są dostępne na terenie całego kraju. Ponadto łatwo się je projektuje oraz łatwo wykonuje, więc dlatego są one wciąż popularne. Chociaż oprócz wielu zalet, mają też swoje wady.

Strop gęstożebrowy, jak nazwa wskazuje, składa się z wielu gęsto usytuowanych żeber, które pełnią funkcję nośną. Za strop gęstożebrowy przyjmuje się strop o żebrach ulokowanych względem siebie w odległości osiowej nie większej niż 90 cm. Ze względu na wymiary dostępnych elementów wypełniających (różnego rodzaju pustaki lub elementy stropowe) w praktyce jest to 60 cm. W tego rodzaju stropach żebra pełnią funkcję nośną. Żebra mogą być realizowane z belek prefabrykowanych, półprefabrykowanych lub można je wykonać na miejscu wykonywania stropu (tak, jak to jest w przypadku stropu Ackermana). Na rynku dostępne są również stropy gęstożebrowe układane na belkach sprężonych. Tego typu rozwiązanie umożliwia montaż stropu bez podparcia montażowego.

Przestrzenie pomiędzy żebrami wypełnia się najczęściej różnego rodzaju pustakami. Pustaki stropowe mogą być wykonane z elementów ceramicznych, betonowych, keramzytobetonowych, z betonu komórkowego lub z tworzywa. Zadaniem pustaków jest wypełnić przestrzeń w stropie, która nie bierze udziału w pracy stropu. Pustaki powinny być lekkie i łatwe do układania. Powinny być też bezpieczne w trakcie montażu, czyli powinny zapewniać poruszanie się po nich wykonawców w trakcie montażu stropu oraz wykonywania elementów towarzyszących (zbrojenie wieńców, zbrojenie stropu).

Jest wiele odmian stropów gęstożebrowych. Najbardziej typowym, a więc powszechnym jest strop Teriva, ale są również:

• strop Fert,
• strop Ackermana,
• strop Cerit,
• strop DZ-3,
• strop Ceram i wiele innych.

Niektórych z tych stropów już się nie stosuje, więc występują w budynkach istniejących.

Stropy gęstożebrowe projektuje się na podstawie tabel, z których dobiera się typ stropu w oparciu o rozpiętość i obciążenia działającego na strop. Projektuje się je jako stropy swobodnie podparte.

Masy elementów stropów umożliwiają ich ręczny montaż. Ponieważ strop podczas montażu nie jest stropem samonośnym, to należy go montować na przygotowanych wcześniej podporach montażowych. Można do tego zastosować system podpór montażowych lub podeprzeć strop za pomocą sosnowych stempli drewnianych

W miejscach występowania ścian działowych lub innych elementów dociążających strop należy w stropie gęstożebrowym wykonać wzmocnienia w postaci żeber rozdzielczych. Żebra rozdzielcze występują również w przypadku dużych rozpiętości, by zapewnić stropowi odpowiednią sztywność i ograniczyć ugięcie stropu. Strefy te należy wzmocnić, więc powinny być precyzyjnie określone w projekcie i nie powinny być przeoczone na etapie przygotowania stropu. Po ułożeniu belek i pustaków stropowych i zazbrojeniu stref przypodporowych taki ustrój zalewa się warstwą nadbetonu. Najczęściej wykonuje się to za pomocą mieszanki betonowej dostarczonej na budowę z pobliskiej wytwórni betonu.

Do rozprowadzenia betonu najlepiej też zamówić pompę do betonu, za pomocą której podaje się beton na strop. Mieszanka betonowa powinna być zawibrowana. W ten sposób wykonany strop można obciążać po kilku dniach, nie ściągając podpór montażowych. Podpory montażowe można zdemontować dopiero po 28 dniach, czyli po czasie, kiedy beton osiągnie swoją pełną wytrzymałość.

Strop monolityczny żelbetowy – wylewany na mokro

Innym rodzajem stropu jest strop żelbetowy wylewany na budowie. Jest to również najczęściej wykonywany rodzaj stropu. Jest zawsze projektowany indywidualnie przez projektanta konstrukcji.

Strop monolityczny wylewany na budowie stosuje się najczęściej przy skomplikowanych kształtach budynku i przy skomplikowanych obciążeniach. Można go dowolnie kształtować oraz wzmacniać np. na obciążenia skupione. Można kształtować też płyty balkonowe, wysunięte wspornikowo poza obrys budynku. Taki rodzaj stropu wymaga wielu nakładów robocizny i wcześniejszego przygotowania. Konieczny też będzie dostęp do producenta betonu z możliwością dowozu mieszanki na budowę.

Wykonanie tego rodzaju stropu polega na przygotowaniu podpór montażowych oraz szalunku na całej powierzchni stropu. Następnie płytę stropową zbroi się wg projektu za pomocą prętów lub siatek zbrojeniowych. Tak przygotowane zbrojenie stropu zalewa się mieszanką betonową. Tak jak w przypadku stropu gęstożebrowego, beton najlepiej zamówić z pobliskiej wytwórni wraz z pompą.

Podobnie jak w przypadku stropów gęstożebrowych, przy stropie monolitycznym wylewanym na mokro podpory montażowe można zdemontować dopiero po 28 dniach, czyli po czasie, po którym beton osiągnie swoją pełną wytrzymałość.

Strop prefabrykowany

Stropy prefabrykowane to stropy wykonane z elementów prefabrykowanych wyprodukowanych w zakładach prefabrykacji. Najczęściej stosowane to stropy np. z płyt kanałowych i innych prefabrykatów (np. żelbetowych). Elementy prefabrykowane w postaci płyt kanałowych (nazywanych też płytami żerańskimi) to popularny niegdyś rodzaj stropu. Ze względu na niewielki koszt, szybkość montażu, ograniczenie robót dodatkowych w postaci wylewania części stropu na budowie, zyskują one obecnie znowu coraz więcej zwolenników.

Taki strop jest bardzo łatwy w montażu, ponieważ nie wymaga podpór montażowych. Układa się go na ścianach za pomocą dźwigu i w zasadzie strop jest już gotowy do użytkowania. Pozostaje jeszcze jedynie wykonać zbrojenie wieńców i, jeśli to konieczne, zalanie zamków lub wpustów występujących między płytami. Montaż następuje wg planu montażowego wykonanego najczęściej przez firmę, która zazwyczaj jest producentem stropu.

Przestrzenie pomiędzy płytami zbroi się prętami i zalewa betonem. Robót polegających na dodatkowym betonowaniu jest jednak niewiele i to jest zaleta. Mieszankę betonową można więc przygotować samodzielnie na budowie. Tego rodzaju stropy stosuje się przede wszystkim w budynkach o prostych rzutach (polach prostokątnych). Płyt stropowych nie można montować wspornikowo (oprócz stropów z betonu komórkowego, które mogą być wysunięte poza obrys budynku maksymalnie 150 cm).

Jeśli występują otwory w stropie o wymiarach większych niż 25×25 cm, to należy stosować tzw. wymiany stalowe (inaczej nazywane wieszakami) lub ramy H – jeśli otwory mają większe wymiary. To dodatkowo podraża strop, ponieważ wieszaki powinny być zabezpieczone antykorozyjnie, a nawet niekiedy powinny być ocynkowane.

Płyty stropowe prefabrykowane montuje się szybko. Konieczna też jest możliwość przetransportowania ich na miejsce budowy w zasięgu działania dźwigu za pomocą samochodu typu dłużyca lub za pomocą tzw. solówki.

Strop półprefabrykowany żelbetowy

Stropy półprefabrykowane to stropy składające się z elementów płytowych wykonanych w zakładzie prefabrykacji. Różnią się tym od stropów z prefabrykatów, że wymagają dodatkowego wykonania robót zbrojarskich i betonowania, by strop osiągnął nośność. Zazwyczaj wymagają też podparcia montażowego. Stropem półprefabrykowanym jest np. strop typu filigran (znany też pod nazwą 2K). Strop jest stropem żelbetowym półprefabrykowanym, ponieważ złożony jest z prefabrykatów – elementów stropowych stanowiących jednocześnie tracony szalunek.

W płytach jest też umieszczone zbrojenie dolne (jeśli strop jest jednokierunkowo zbrojony). W wytwórni prefabrykatów wykonuje się elementy „na wymiar” wg projektu do danego budynku. Tego rodzaju stropy wymagają również wykonania podparcia montażowego w postaci słupów i ciągłych podpór belkowych. Wymagają też wykonania dozbrojenia łączeń pomiędzy płytami oraz zbrojenia górnego, a także wylania warstwy nadbetonu.

Montaż płyt odbywa się za pomocą dźwigu. Na podstawie planu montażowego wykonuje się montaż stropu. Każda płyta filigran wg projektu ma swoje miejsce i powinna być w nim zamontowana. Stropy filigran sprawdzają się w budynkach prostych, jak i o skomplikowanych kształtach. Można je dodatkowo wzmacniać. Wymagają jednak możliwości montażu za pomocą dźwigu oraz możliwości dowiezienia płyt na plac budowy.

Strop modułowy – hybryda stropu gęstożebrowego i półprefabrykowanego

Zespolony strop modułowy jest stropem półprefabrykowanym. Składa się z prefabrykatów stropowych, które tworzą równocześnie szalunek tracony. W prefabrykatach stropu modułowego jest ulokowane zbrojenie dolne. Kratownice zatopione w płytach stropowych są odpowiednikiem kratownic zatopionych w belkach stropu gęstożebrowego. Ponadto kratownice stanowią usztywnienie prefabrykowanych płyt i zarazem zespalają płyty z warstwą nadbetonu.

Ideą stropu modułowego było wykorzystanie zalet stropu typu filigran oraz stropu gęstożebrowego. Zmniejszenie szerokości prefabrykatów płyt jest jakby pomniejszeniem filigranu, które mają szerokość wynikającą ze skrajni taboru 240 cm. Szerokość płyt 60 cm pozwoliła też wyeliminować konieczność zastosowania pustaków stropowych, które są potrzebne przy stropach gęstożebrowych. Dzięki temu uzyskano strop posiadający zalety obu stropów i wyeliminowano niektóre ich wady.

Jak każdy materiał i system budowlany, stropy modułowe mają swoje zalety i wady. Ideą stropu było wykorzystanie zalet tego rozwiązania względem dostępnych i od dawna stosowanych rozwiązań.

Stropy modułowe mają następujące zalety:

• niska masa prefabrykatów (ze względu na ograniczenie szerokości płyt do 60 cm oraz niewielkiej ich grubości),
• ze względu na niewielkie wymiary możliwy jest montaż za pomocą HDS,
• szybki i łatwy montaż,
• ograniczenie robót zbrojarskich,
• prefabrykaty są traconym szalunkiem,
• dowolność obciążenia stropu ścianami działowymi,
• niewielka grubość stropu,
• strop nie klawiszuje,
• możliwość dozbrojenia i wykonania płyty stropowej krzyżowo zbrojonej,
• możliwość zaprojektowania stropu na wymiar wraz z przebiciami i otworami,
• dopasowanie zbrojenia do sytuacji projektowej,
• dobra izolacyjność akustyczna od dźwięków powietrznych ze względu na masywność i monolityczność stropu,
• brak elementów takich jak pustaki,
• możliwość odchudzenia masy stropu o styropianowe elementy wypełniające.

Jeśli są zalety, to są również wady tego rozwiązania, chociaż wady wynikają z zalet, czyli:

• nie można zamontować stropu ręcznie, czyli musi być dostępność HDS-u lub dźwigu,
• trzeba wcześniej zamówić strop, by wyprodukować go „na wymiar” (chociaż jest możliwe, by producenci mogli produkować typoszereg „na magazyn” i wtedy rozpiętości między podporami musiałyby być zaprojektowane w taki sposób, by odpowiadały typoszeregowi płyt stropowych),
• strop wymaga podparcia montażowego,
• wymaga wykonania prac zbrojarskich w strefie nadbetonu,
• osiąga pełną nośność po 28 dniach od wykonania nadbetonu.

Strop drewniany

Innym rodzajem stropów, które również wykonuje się w budynkach mieszkalnych, są stropy drewniane. Wykonuje się je na belkach drewnianych o przekroju prostokątnym lub na belkach dwuteowych z drewna. To bardzo łatwe w układaniu stropy, niewymagające prac mokrych (jedynymi elementami wylewanymi „na mokro” są wieńce opuszczone, jeśli ściany są murowane). Montuje się je szybko i można je zaraz po zamontowaniu użytkować. Ze względu na to, że są to lekkie konstrukcje, są podatne na ugięcia, przenoszą drgania i dźwięki uderzeniowe znacznie lepiej niż stropy monolityczne, co dla niektórych użytkowników może być mankamentem. Jednak pomimo tego mają one swoich zwolenników i wciąż się je wykonuje.

Rozwiązania warstw stropów

Rozwiązania konstrukcyjne stropów wynikają z praktyki oraz z obliczeń. Przyjmuje się wówczas odpowiednią geometrię stropu. Wynika ona zazwyczaj z warunku użytkowalności, a więc z dopuszczalnych odkształceń elementów nośnych stropu.

Jeśli chodzi o wykończenie stropów, to wynikają one z zaleceń, które powinny zapewnić odpowiednią izolacyjność akustyczną oraz, jeśli to jest wymagane, odpowiednią izolacyjność termiczną. Klasy odporności ogniowej stropów zazwyczaj spełnione są przez konstrukcję stropu.

Zważywszy na to, że postęp systemów stropowych jest taki, żeby osiągać coraz większe rozpiętości, coraz mniejszy ciężar (np. przez wypełnienie stropów lekkimi elementami) oraz zmniejszać wysokość konstrukcyjną, to każdy strop wymaga dodatkowych warstw, by spełnić powyższe wymagania.

Standardowym wykończeniem wszystkich stropów jest wykonanie na stropie podłogi pływającej. Tego typu rozwiązanie jest stosowane powszechnie do każdego rodzaju stropu. Zapewnia ono uzyskanie odpowiedniej izolacyjności akustycznej stropu. Jest to możliwe pod warunkiem zastosowania odpowiedniej gęstości wełny mineralnej lub styropianu tzw. akustycznego oraz wykonania właściwej grubości warstw posadzkowych. Jeśli nie ma dodatkowych wymagań izolacyjności cieplnej, to zazwyczaj grubość izolacji wynosi 5–6 cm, a warstwa jastrychu 5–6 cm.

Warstwy izolacyjne do wykonania podłogi pływającej powinny zapewniać odpowiednie przeniesienie obciążeń użytkowych lub technologicznych. Powinny mieć zatem odpowiednią wytrzymałość na ściskanie oraz skuteczność poprawienia wskaźnika izolacyjności akustycznej. Wyroby izolacyjne do wykonywania podłóg pływających powinny mieć również ograniczoną odkształcalność, która może wpływać na trwałość podłóg. Producenci zarówno wełny, jak i styropianu w swojej ofercie mają wyroby, których zakres zastosowania jest określony jako wyroby do zastosowania w podłogach pływających.

W przypadku uzyskania przez strop odpowiedniej izolacyjności cieplnej stosuje się również wełnę mineralną lub styropian. Jeśli występują warstwy podłogi pływającej i jest to za mało pod względem izolacyjności cieplnej, to należy strop dodatkowo ocieplić. Wówczas dodatkowe ocieplenie stropu daje się po stronie od strony pomieszczenia o niższej temperaturze użytkowej. Projektant powinien ocenić tego rodzaju rozwiązanie, sprawdzając obliczeniowo współczynnik przenikania ciepła, sprawdzić poprawność pod względem fizyki budowli oraz ocenić możliwość pogrubienia stropu (czasami możliwości są ograniczone, bo nie można obniżyć wysokości pomieszczenia).

Projektowanie a wykonawstwo

Nawet jeśli stropy zaprojektowano poprawnie, to nie jest gwarancją, że rozwiązanie się sprawdzi. Elementy budynku, które są umieszczone w warstwach podłogowych, mogą powodować pogorszenie właściwości stropów. Dotyczy to przede wszystkim wszelkiego rodzaju instalacji, które są umieszczone w warstwach podłogowych. Najczęściej są to instalacje centralnego ogrzewania, rekuperacji i wentylacji. W miejscach, w których są prowadzone, najczęściej nie ma ciągłości izolacji, więc stanowią one niejako mostki akustyczne i cieplne. One mają największy wpływ na pogorszenie akustyki oraz izolacyjności cieplnej stropów. Często są prowadzone w dosyć szerokich wiązkach, więc brakuje izolacji na dosyć dużych powierzchniach. To powoduje, że stropy po wykonaniu mogą nie spełniać odpowiednich wymagań, nawet jeśli były zaprojektowane prawidłowo i, gdy zastosowano odpowiednie wyroby.

Podsumowanie

Jak widać stropy nie są elementami budynku, które powinno się rozpatrywać tylko w kontekście konstrukcyjnym (czyli nośności). Istotne jest również rozwiązanie warstw podłogowych. Należy przy tym zwrócić uwagę na dobór odpowiednich wyrobów oraz rozwiązań. Dopełnieniem prawidłowego rozwiązania powinno być wykonawstwo, które nie powinno zniweczyć prawidłowo przyjętych rozwiązań projektowych i materiałowych. Dotyczy to również elementów budynku, które umieszcza się w warstwach podłogi. To też wskazanie, że instalacje, które w nowoczesnych budynkach są rozbudowane i skomplikowane, powinny uwzględniać strukturę budynku, by jej nie naruszać i nie pogarszać właściwości elementów budynku. Dotyczy to również w dużej mierze stropów.

Zdjęcia: Tomasz Rybarczyk