Носеща конструкция на сграда

1. Носеща конструкция на сграда – елементи

Носещата конструкция на сградата са всички онези елементи, които осигуряват нейната статична стабилност, което означава, че пренасят тежестта от покрива към основата. Носещата конструкция понася вертикални натоварвания, като собственото тегло на сградата, теглото на неносещите елементи (покривно покритие, замазки, циментови замазки, подови настилки...) и теглото на мебелите и хората. Носещата конструкция понася и хоризонтални натоварвания, към които се добавят силите на вятъра и земетресенията. Тя най-общо се разделя на четири големи групи: фундаментна конструкция, вертикални конструкции, хоризонтални конструкции и покрив.

2. Фундаментна конструкция

Основната функция на фундаментната конструкция е да пренесе всички натоварвания от горните елементи в конструкцията на сградата върху почвата. Има дълбоко фундиране (пилоти) и плитко фундиране (ивични фундаменти, точкови фундаменти, фундаментна плоча). Въз основа на очакваните натоварвания, тоест общото тегло на обекта и носещата способност на почвата, зависят размерите на основата, която следователно, трябва да бъде правилно планирана и оразмерена, така че да може да носи и издържа на всички натоварвания и тежести без никакви проблеми.

3. Подпорна конструкция - вертикални конструкции

3.1. Конструкция от стоманобетонни стени

Този тип стена се състои от бетон и стоманена армировка под формата на арматурни клетки (свързани вертикални армировъчни пръти). По правило стоманената армировка винаги се удебелява по краищата на стоманобетонните стени, като минималната дебелина на стоманобетонните стени е 10 cm, а най-често - 20-25 cm. Предимството на конструкцията на стоманобетонните стени се проявява в по-голямата твърдост и следователно, в случай на земетресение хоризонталните движения са по-малки, отколкото в сравнение с не така твърдите конструкции. Това се вижда и от малки повреди на неносещи прегради, пълнежа на стените, облицовки, фасади и други части на конструкцията.

3.2. Конструкция от зидани стени

Зиданите стени може да бъдат направени от камък, тухли или други материали, като газобетон или различни бетонни блокове. Носещите стени обикновено са с дебелина най-малко 19 cm, а ръбовете на стените обикновено имат вертикални или хоризонтални връзки, които се простират по фугите между стените или фугите на таванната конструкция и стената. Шарнирните връзки са елементи на защита срещу земетресения и теглителни сили и като такива поемат хоризонталното натоварване, причинено от действието на ветрови и земетръсни сили; най-често се изработват от бетон и стоманена армировка (вертикални пръти и стремена), а вертикалните връзки (армирани пръти) може да се поставят и в отворите на специално проектирани ъглови блокове и да се запълват с бетон. Покривът се затваря с двускатни или калканни стени, а в самия връх таванските стени трябва да бъдат завършени с наклонени или хоризонтални стоманобетонни връзки.

Този тип конструкция предотвратява извъртането на отделни стени при земетресение.

3.3. Скелетна конструкция: стоманобетонни колони

Стоманобетонните колони се състоят от бетон и стоманена армировка (вертикални пръти и стремена), като в по-новите сгради такива колони най-често се закрепват към стоманобетонни греди и така образуват рамки. Стоманобетонните колони може да бъдат с различни сечения, като на някои места те са видими, а на други са частично затворени от плътни стени. Масивните стени обикновено се изграждат от леки блокове, които не отговарят на всички изисквания, определени за носещи стени. Ето защо е необходимо внимателно да се обмисли къде ще бъдат поставени, тъй като такива блокове могат значително да повлияят на поведението на цялата конструкция и рамковата структура в случай на земетресение.

3.4. Дървена конструкция

Дървената конструкция става все по-популярна през последните години, тъй като е от екологични материали и позволява на сградата да "диша". Има два вида дървени конструкции: скелетни конструкции, т.е. конструкции, съставени от колони, диагонали за защита от вятър и покривни греди и масивни дървени конструкции, където цялата стена е носеща. Във втория случай това са кръстосано слепени (KLH) плочи или други слепени дървесни елементи, които винаги са сглобяеми и произведени във фабрика. Дървената конструкция от слепена дървесина е по-скъпа от скелетната. При скелетната останалите части се запълват с неносещи стени, които може да бъдат и от дървесина.

3.5. Стоманена конструкция

Стоманената конструкция може да бъде само скелетна, тъй като няма плътни стоманени стени. Щяха да бъдат съвсем безсмислени и излишни, поради голямото тегло на стоманата, тъй като сградата би била толкова масивна, че дори не би могла да издържи собственото си тегло, а освен това би изисквала много здрава основа и би била изключително скъпа поради количеството материали. Освен това, стоманата може да се лее само в безопасна и контролирана среда, каквито са заводите, в противен случай може да възникнат катастрофални инциденти. Така че, стоманената конструкция се състои от сглобяеми елементи като колони, греди, прегради и шарнирни връзки.

Има много видове стоманени профили, но кой ще се използва зависи от вида на конструктивния елемент (дали е колона или греда), от статичното изчисление, предназначението и желанията на архитекта, особено ако колоните и гредите ще се виждат. Видът и размерите на профила се определят от строителния инженер-конструктор.

4. Здрава конструкция - важна е целостта на носещите стени

От конструктивна гледна точка е изключително важно стените да са правилно подредени в етажния план и да вървят непрекъснато от основата до самия връх на сградата. Ако те не са непрекъснати, трябва да се планират мостови конзолни участъци с греди и колони. Това разпределение трябва да се осигури по време на строителството и да се поддържа през целия живот на съоръжението. Точно това може да бъде основна пречка при мащабни ремонти, при които носещите стени не може просто да бъдат премахнати и монтирани на друго място. В същото време всеки нов отвор в носещата стена означава отслабване, тоест намаляване на носимоспособността на цялата конструкция.

5. Хоризонтални конструктивни системи

5.1. Конструкция със стоманобетонни плочи

Стоманобетонната плоча се състои от бетон и стоманена армировка (армираща мрежа и отделни стоманени пръти). Армировката се вкарва в междинната стоманобетонна плоча така, че да е от долната страна, където поема опънните сили, докато горната част на плочата поема тегловните натоварвания. Освен междуетажната плоча има балконски и стълбищни плочи и площадки. Минималната дебелина на междуетажната стоманобетонна плоча е 10 cm, разбира се в зависимост от размера на обекта, т.е. предвиденото отстояние и очакваното тегло; обичайната дебелина на плочата за фамилна къща е 20 cm.

5.2. Ребрести стоманобетонни тавани

Ребрестият стоманобетонен таван е таванна конструкция от стоманобетон и успоредни тесни греди-ребра, които са съединени отгоре в едно цяло с по-тънка стоманобетонна плоча. Между ребрата обикновено се поставят пълнежни тела от обикновен бетон или тухли. Някои ребрести стоманобетонни тавани нямат горна плоча.

5.3. Традиционна конструкция: дървени тавани

Дървените тавани са един от по-старите варианти на този тип конструкция. Дървеният таван се състои от дървени тавански греди, към които от долната страна първо се закрепват дъски, а след това се нанася мазилка. От горната страна на гредите на тавана също се поставят дъски, след това каменна посипка и дюшеме. Правилото при този тип конструкция е дървените греди на тавана да вървят по посока на по-късия размер на помещението и да се поставят свободно върху страничните носещи стени. Ако се прави кух дървен таван (таван-скара), което е по-честият случай, дървените греди се поставят на разстояние от 60 до 100 cm.

5.4. Сводеста конструкция

Сводестата конструкция е характерна за по-старите тухлени сгради. Тя може да бъде с различни форми и се изгражда от тухла или камък и се закрепват към носещите стени с подходящи зидарски връзки. Много тухлени сводове на исторически сгради са направени в комбинация със стоманени греди.

5.5. Конструкция с греди

Гредите са линейни хоризонтални конструктивни елементи, изработени от стоманобетон, стомана, дървесина или други материали. Гредите служат за преодоляване на по-големи разстояния и равномерно разпределяне на горния вертикален товар върху стените и колоните, които ги поддържат.

5.6. Тухлени арки

Тухлените арки са характерни по-специално за по-старите сгради, при които изпълняват носеща функция. Някои зидани арки съдържат специална връзка на опън, обикновено желязна, разположена в долната част на арката. Опънната връзка може да бъде с кръгло или по-добре плоско напречно сечение и се анкерира върху срещуположната повърхност на носещата стена.

5.7. Конструкция с щурцове

Щурц се нарича по-къса носеща греда, върху отворите за прозорци или врати в стените, която е предназначена за равномерно разпределение на тежестта. При по-старите сгради, щурцовете са дървени или стоманени, но може да бъдат направени и като истински зидани арки. В по-новите сгради щурцовете обикновено са от стоманобетон.

6. Покривна конструкция

Покривна конструкция е носещата конструкция на покрива. В повечето случаи тя е от дървесина, но може да бъде и от стоманобетон или стомана. Дървеният покрив се състои от голям брой основни елементи, включващи колони (вертикални елементи), греди (хоризонтални елементи) и ребра носещи елементи, които преминават от билото до стрехите). Когато става въпрос за дървени покриви с по-големи отстояния, за пренасяне на тежестта върху долната конструкция на сградата, се използват и други носачи с различни форми (триъгълни, трапецовидни).