Structura portantă a casei

1. Structura portantă a clădirii - elemente

Structura portantă a clădirii este reprezentată de toate acele elemente care îi permit stabilitatea statică, ceea ce înseamnă că transferă greutatea de la acoperiș la fundație. Structura portantă suferă sarcini verticale, precum greutatea proprie a clădirii, greutatea elementelor care nu sunt portante ( învelișul de acoperiș, șape, pardoseli...) și greutatea mobilierului și a persoanelor. Structura portantă suportă și sarcini orizontale la care se adaugă forțele vântului și cutremurelor. În general, este împărțită în patru mari grupe: structura de fundație, structuri verticale, structuri orizontale și acoperiș.

2. Structura de fundație

Funcția de bază a structurii de fundație este de a transfera toate sarcinile elementelor superioare din structura clădirii către suprafața fundației. Există fundații de suprafață (izolate, continue, radier) și fundații de adâncime (piloți, coloane, barete). Dimensiunile fundației depind de sarcinile așteptate, adică de greutatea totală a clădirii și de capacitatea portantă a solului, care, prin urmare, trebuie planificate și dimensionate corespunzător, astfel încât să poată suporta și rezista toate sarcinile și greutățile fără probleme.

3. Structura de suport: structuri verticale

3.1. Construcția pereților din beton armat

Acest tip de perete constă din armătura din beton și carcase pentru piloți forați (bare de armare verticale conectate). De regulă, armătura din oțel este întotdeauna îngroșată la marginile pereților din beton armat (abreviat AB), grosimea minimă a pereților AB fiind de 10 cm, iar cea mai comună fiind de 20-25 cm. Avantajul construcției pereților AB se manifestă printr-o rigiditate mai mare și, prin urmare, mișcările orizontale în cazul unui cutremur sunt mai mici decât în ​​comparație cu construcțiile mai puțin rigide. Acest lucru este evident și din cauza deteriorărilor minore ale pereților despărțitori care nu sunt portanți, umpluturilor pentru pereți, căptușelilor, fațadelor și altor părți ale structurii.

3.2. Construcția de pereți din zidărie

Pereții de zidărie pot fi din piatră, cărămidă sau alte materiale, cum ar fi betonul celular, sau diferite blocuri din beton. Pereții portanți au, de obicei, o grosime de cel puțin 19 cm, iar marginile pereților au de obicei legături de perete verticale sau orizontale care se extind de-a lungul rosturilor dintre pereți sau îmbinărilor structurii tavanului și peretelui. Legăturile articulate sunt elementele de protecție împotriva cutremurelor și forțelor de tracțiune, și ca atare preiau sarcina orizontală cauzată de acțiunea vântului și a forțelor de cutremur; acestea sunt cel mai adesea realizate din beton și armături din oțel (bare verticale și etriere).  Conexiunile verticale (bare armate) pot fi, de asemenea, plasate în găurile blocurilor de colț special concepute și umplute cu beton. Structura acoperișului este închisă cu pereți de fronton, iar în partea de sus pereții mansardei trebuie să fie finisați cu îmbinările AB oblice sau orizontale.

„Acest tip de construcție previne dărâmarea pereților individuali în cazul unui cutremur.”

3.3. Construcția scheletului: coloane din beton armat

Stâlpii AB constau din armături din beton și oțel (bare verticale și etriere), iar în clădirile mai noi, astfel de stâlpi sunt cel mai adesea atașați de grinzi AB și formează astfel cadre AB. Stâlpii AB pot fi de secțiuni diferite, în unele locuri pot fi vizibili, în timp ce în alte locuri sunt parțial închiși de pereții solizi. Pereții solizi sunt de obicei construiți din blocuri ușoare care nu îndeplinesc toate cerințele definite pentru pereții portanți. Prin urmare, este necesar să se ia în considerare cu atenție unde vor fi amplasați, deoarece astfel de blocuri pot afecta semnificativ comportamentul întregii structuri și a structurii cadrului în cazul unui cutremur.

3.4. Construcție din lemn

Construcția din lemn a devenit din ce în ce mai populară în ultimii ani, deoarece este un material ecologic și permite clădirii să „respire”. Există două tipuri de construcții din lemn: construcții schelet, adică construcții formate din coloane, diagonale pentru protecție împotriva vântului și căpriori de acoperiș și construcții masive din lemn, unde întregul perete este portant. În al doilea caz, este vorba de plăci încrucișate (KLH) sau alte elemente din lemn lipite, care sunt întotdeauna modulare și fabricate într-o fabrică. O construcție din lemn realizată din lemn lipit este mai scumpă decât una scheletică. La cea scheletică, celelalte părți sunt completate cu pereți care nu sunt portanți și pot fi din lemn.

3.5. Construcție din oțel

Construcția din oțel poate fi doar scheletică, deoarece nu există pereți solizi din oțel. Acestea ar fi complet inutile și de prisos din cauza greutății mari a oțelului, deoarece clădirea ar fi atât de masivă încât nici măcar nu și-ar putea suporta propria greutate și ar necesita, de asemenea, o fundație foarte puternică și ar fi extrem de costisitoare datorită cantității de material. De asemenea, oțelul poate fi turnat doar într-un mediu sigur și controlat, cum ar fi o fabrică, altfel  se pot întâmpla accidente catastrofale. Construcția din oțel constă din elemente prefabricate precum stâlpi, grinzi, buiandrugi și îmbinări cu balamale pentru construcții.

„Există numeroase tipuri de profile din oțel, dar alegerea depinde de tipul elementului de construcție (fie că este un stâlp sau o grindă), de calculul static, scopul și dorințele arhitectului, mai ales dacă stâlpii și grinzile vor fi vizibile. Despre tipul și dimensiunile profilului ar trebui să decidă inginerul structurist.”

4. Construcție rezistentă - este importantă integritatea pereților portanți

Din punct de vedere static, este extrem de important ca pereții să fie aranjați corespunzător in planul clădirii și ca aceștia să se întindă continuu de la fundație până în vârful clădirii. În cazul în care nu au continuare, trebuie să se planifice depășirea distanțelor consolă cu grinzi și stâlpi. Acest aranjament trebuie asigurat în timpul construcției și întreținut pe toată durata de viață a clădirii. Acesta poate fi un obstacol major în renovările la scară largă, unde pereții portanți nu pot fi pur și simplu îndepărtați și instalați în altă parte. În același timp, fiecare nouă deschidere a peretelui portant înseamnă o slăbire, adică o reducere a capacității portante a întregii structuri.

5. Sisteme structurale orizontale

5.1. Construcție cu plăci de beton armat

Placa AB constă din beton și armătură din oțel (plasă de armare și bare individuale de oțel). Armătura este introdusă în placa AB între etaje astfel încât să fie pe partea inferioară, unde preia forțele de tracțiune, în timp ce partea superioară a plăcii AB preia sarcinile de greutate. Pe lângă placa dintre etaje, există și plăci de balcon, scări și paliere. Grosimea minimă a plăcii AB inter-planșeu este de 10 cm, bineînțeles în funcție de dimensiunea clădirii, adică de deschiderea proiectată și de greutatea așteptată; grosimea obișnuită a plăcii pentru o casă familială este de 20 cm.

5.2. Tavane AB nervurate

Tavanul cu nervuri AB este o structură de tavan realizată din beton armat și grinzi nervurate înguste paralele, care este unită în partea de sus într-un întreg printr-o placă AB mai subțire. De obicei, între nervuri apar adâncituri de la cărămidă, care servesc drept cofraj în timpul construcției. Unele versiuni de plafoane AB cu nervuri nu au o placă superioară AB.

5.3. Construcție tradițională: tavane din lemn

Tavanele din lemn sunt una dintre versiunile mai vechi ale acestui tip de construcție. Tavanul din lemn este format din grinzi de tavan din lemn, la care plăcile sunt atașate mai întâi din partea inferioară, apoi se aplică tencuială. Pe partea superioară a grinzilor de tavan se așază și scânduri, apoi stratul de piatră și o podea din lemn. Regula acestui tip de construcție este ca grinzile de tavan din lemn să meargă în direcția dimensiunii mai scurte a încăperii și să fie așezate liber pe pereții laterali portanți. Dacă se realizează un tavan cu goluri din lemn (plafon-grătar), care este cazul cel mai frecvent, grinzile de tavan din lemn sunt așezate la o distanță de 60-100 cm.

5.4. Construcție boltită

Construcția boltită este tipică pentru clădirile mai vechi, din cărămidă. Ele pot fi de diferite forme și sunt construite din cărămidă sau piatră și prinse de pereții portanți folosind legături adecvate de zidărie. Multe dintre arcadele din cărămidă pe clădirile istorice au fost realizate în combinație cu grinzile din oțel.

5.5. Construcție cu grinzi

Grinzile sunt elemente structurale liniare orizontale realizate din AB, oțel, lemn sau alte materiale. Grinzile servesc la unirea traveelor mai mari și la distribuirea uniformă a sarcinii verticale superioare pe pereții și stâlpii care le susțin.

5.6. Arcade din cărămidă

Arcadele de zidărie sunt caracteristice mai ales clădirilor mai vechi, unde îndeplinesc funcția de sprijin. Unele arcade de zidărie conțin o legătură specială de tensiune, de obicei din fier, situată în partea inferioară a arcadei. Racordul de tensionare poate fi de secțiune rotundă sau, mai bine, plată, și este ancorat pe suprafața opusă peretelui portant.

5.7. Construcție cu buiandrugi

Buiandrugii sunt valabili pentru suporturi mai scurte și sunt destinate distribuirii uniforme a greutății peste deschiderile ferestrelor sau ușilor din pereți. În clădirile mai vechi, buiandrugii sunt din lemn sau din oțel, dar pot fi realizați și ca adevărate arcade de zidărie. În clădirile mai noi, buiandrugii sunt de obicei realizați din beton armat.

6. Scheletul acoperișului

Scheletul acoperișului este structura de susținere a acoperișului. În cele mai multe cazuri, scheletul acoperișului este din lemn, dar poate fi și din beton armat sau oțel. Scheletul acoperișului din lemn este format dintr-un număr mare de elemente de bază, inclusiv stâlpi (elemente verticale), grinzi (elemente orizontale) și căpriori (elemente portante care merg de la coamă până la clești). Când vine vorba de acoperișuri din lemn cu deschideri mai mari, scaunele sau alte suporturi de diferite forme (triunghiulare, trapezoidale) sunt folosite pentru a transfera greutatea către structura inferioară a clădirii.