Nosiva konstrukcija kuće

1. Nosiva konstrukcija objekta – elementi

Nosivu konstrukciju objekta čine svi oni elementi objekta koji omogućuju u statičku stabilnost objekta, što znači da prenose opterećenje objekta s krova na temelj. 
Zadaća stabilizacije je, dakle, osigurati prijenos svih djelovanja na konstrukciju do temelja. Pretpostavlja se da elementi pojedinačno mogu preuzeti djelovanja i da, naravno, nisu podložni velikim deformacijama. Nosiva konstrukcija prenosi okomita opterećenja, kao što je težina same kuće, težina nenosivih elemenata (krovni pokrov, estrih, parket), ali i težinu predmeta i ljudi u kući, kao i horizontalna naprezanja, koja izaziva vjetar i potresi. U osnovi nosivu konstrukciju dijelimo u četiri velike skupine: temeljna konstrukcija, okomita konstrukcija, horizontalna konstrukcija i krovište.

2. Temeljna konstrukcija

Osnovna funkcija temeljne konstrukcije je prijenos svih opterećenja gornje konstrukcije objekta na temeljno tlo. Postoji duboko temeljenje (piloti) i plitko temeljenje (trakasti temelji, točkasti temelji, temeljna ploča). Pod dubinom temeljenja obično se podrazumijeva dubina, mjerena od površine terena do temeljne plohe, preko koje temelj prenosi opterećenje konstrukcije na tlo. Dubina temeljenja mora odgovarati svim zahtjevima sigurnosti, kako bi nakon prenošenja opterećenja slijeganje građevine bilo u prihvatljivim granicama. Optimalne dimenzije temelja ovise o očekivanim opterećenjima, odnosno težini objekta i nosivosti tla. No dubina temelja također ovisi o lokalnim klimatskim uvjetima. Temelj stoga mora biti pravilno isplaniran i dimenzioniran da bi mogao izdržati i prenijeti opterećenje.

3. Nosiva konstrukcija: okomite konstrukcije

3.1. Konstrukcija koju čini zid od armiranog betona

Ova vrsta zida se sastoji se od betonske i čelične armature u obliku armaturnih koševa (vertikalne armaturne šipke). Čelična armatura je u pravilu uvijek zgusnuta na rubovima  zidova od armiranog betona (skraćeno AB), čija je najmanja debljina 10 cm, a najčešće iznosi 20 – 25 cm. Prednost konstrukcije od AB zidova je veća krutost, pa su horizontalna pomicanja u slučaju potresa manja nego u usporedbi s konstrukcijama koje su manje čvrste. To osobito dolazi do izražaja kod manjih oštećenja pregradnih nenosivih zidova, zidova ispune, obloga, fasada i druge opreme.

3.2. Konstrukcija od zidanih zidova

Zidove možemo zidati od kamena, opeke ili od drugih materijala, na primjer od porobetona, odnosno različitih betonskih blokova. Minimalna debljina nosivih zidova je 19 cm. Budući da materijal sam po sebi nije dovoljno nosiv, za svaku zidanu konstrukciju se moraju izraditi okomiti i horizontalni spojni elementi, odnosno veze. Okomite ili horizontalne zidne veze obično se pojavljuju na rubovima zidova, odnosno u kutovima i protežu se duž spojeva između zidova ili spojeva između stropne konstrukcije i zida. Protupotresne veze preuzimaju horizontalna opterećenja koja su posljedica vjetra i potresa i najčešće se izrađuju od betona i čelične armature (vertikalne šipke i stremen), dok okomite veze mogu biti zalivene i u rupama posebno izrađenih šupljih cigli – kutnih blokova. Potkrovlja se zatvaraju zabatnim zidovima i koljenastim zidovima, dok se na samom vrhu zidovi potkrovlja moraju zaključiti kosim ili horizontalnim AB vezama.

Takva preventivna gradnja sprječava urušavanje odnosno pomicanje pojedinih zidova u slučaju potresa.

3.3. Skeletna konstrukcija: stupovi od armiranog betona

AB stupovi se sastoje od betonske i čelične armature (vertikalne šipke i stremeni), u novijim objektima su takvi stupovi najčešće povezani s AB gredama i na taj način tvore AB okvire. AB stupovi mogu biti različitih presjeka, na nekim mjestima mogu biti vidljivi, a na drugim mjestima djelomično zatvoreni zidovima ispune. Zidovi za ispunu se obično zidaju od lagane cigle, koja ne zadovoljava sve zahtjeve za cigle nosivih zidova. Stoga treba razmisliti gdje ih postaviti, jer takve cigle mogu značajno utjecati na ponašanje cijele konstrukcije okvira u slučaju potresa.

3.4. Drvena konstrukcija

Drvena konstrukcija je posljednjih godina sve popularnija budući da je ekološki materijal i omogućava kući da diše. Postoje dvije vrste drvenih konstrukcija: skeletne konstrukcije, odnosno konstrukcije od stupova, dijagonala za ventilaciju i krovnih rogova, te masivne drvene konstrukcije, kod kojih je nosiv cijeli zid. U potonjem slučaju radi se o križno lijepljenim (KLH) pločama ili drugoj drvenoj lijepljenoj građi koja je uvijek predgotovljena i tvornički proizvedena. Drvena konstrukcija od drvene lijepljene građe je skuplja drvena konstrukcija od skeletne. Kod skeletnih konstrukcija se ostali dijelovi popunjavaju nenosivim zidovima, koji također mogu biti drveni.

3.5. Čelična konstrukcija

Čelična konstrukcija može biti samo skeletna jer ne postoje masivni čelični zidovi. Takvi zidovi su potpuno besmisleni zbog ekstremne težine čelika. Kuća bi bila tako teška da ne bi sama sebe mogla nositi, a također bi zahtijevala izrazito jake temelje i bila bi izrazito skupa zbog količine potrebnog materijala. Također, čelik se može lijevati samo u sigurnom i kontroliranom okruženju, kao što je tvornica, inače može doći do katastrofalnih nesreća. Čelična konstrukcija se tako sastoji od predgotovljenih elemenata poput stupova, greda, nadvratnika i povezujućih elemenata.

Postoji mnogo različitih čeličnih profila. Odabir ovisi o vrsti konstrukcijskog elementa (je li riječ o stupu ili gredi), o statičkom proračunu, namjeni i željama arhitekta, osobito ako će stupovi i grede biti vidljivi. O vrstama i dimenzijama profila potražite savjet statičara.

4. Jaka konstrukcija – važna je povezanost nosivih zidova 

Sa aspekta statike izrazito je važno da su zidovi u tlocrtu pravilno raspoređeni i da se protežu povezano od temelja do samog vrha objekta. Ako ne teku kontinuirano, moramo planirati premošćivanje konzolnih raspona pomoću greda i stupova. Takav raspored treba osigurati tijekom izgradnje i održavati ga tijekom cijelog životnog ciklusa objekta. To je upravo glavna prepreka u projektima većih obnova objekata kod kojih se nosivi zidovi ne mogu jednostavno ukloniti i ugraditi negdje drugdje. Istodobno svaki novi otvor u nosivom zidu znači propadanje odnosno smanjenje nosivosti cijele konstrukcije.

5. Horizontalni konstrukcijski sustavi

5.1. Konstrukcija s pločama od armiranog betona

AB ploča se sastoji od betona i čelične armature (armaturne mreže i pojedinačnih čeličnih šipki). Armatura se u međuetažnoj AB ploči stavlja na donji rub ploče, gdje preuzima vlačna naprezanja, dok gornji dio AB ploče preuzima tlačna opterećenja. Osim međukatne ploče, postoji i balkonska ploča, stubišna ploča i podest. Minimalna debljina međukatne AB ploče je 10 cm, naravno, debljina ovisi o veličini objekta odnosno o rasponu i očekivanim opterećenjima. Uobičajena debljina za obiteljsku kuću je 20 cm.

5.2. Rebrasti AB stropovi

Rebrasti AB strop je stropna konstrukcija od armiranog betona i paralelnih uskih greda-rebara, koja je na vrhu povezana u cjelinu s tanjom AB pločom. Obično se između rebara pojavljuju šuplje opeke, koje služe kao oplata u gradnji. Neke verzije rebrastih AB stropova ne sadrže gornju AB ploču.

5.3. Tradicionalna konstrukcija: drveni strop

Drveni stropovi smatraju se starijom stropnom inačicom. Drveni strop sastoji se od drvenih stropnih greda na koje su s donje strane pričvršćene daske na koje se nanosi žbuka. Na vrhu stropnih greda su daske, ispuna i drveni pod. Pravilo takve gradnje je da drvene stropne grede prate smjer kraće dimenzije prostorije i slobodno se polažu na bočne nosive zidove. Kod šupljih drvenih stropova, koji se najčešće grade, drvene stropne grede se polažu u razmaku od 60 – 100 cm.

5.4. Zasvođena konstrukcija

Zasvođena konstrukcija je tipična prije svega za starije objekte. Može biti različitih oblika, a zida se od opeke ili kamena i pričvršćuje se na nosive zidove pomoću odgovarajućih zidarskih veza. Mnogi svodovi od opeke iz ranije povijesti izgrađeni su u kombinaciji s čeličnim nosačima.

5.5. Konstrukcija s gredama

Nosači su linijski horizontalni konstrukcijski elementi izrađeni od AB-a, čelika, drva ili drugih materijala. Grede služe za premošćivanje većih raspona i raspodjelu gornjeg vertikalnog opterećenja na zidove (zidove) i stupove koji su njihov oslonac odnosno podrška.

5.6. Zidani lukovi

Zidani lukovi su tipični za starije objekte, gdje imaju funkciju nosača. Neki zidani lukovi sadrže poseban zatezni vezni element, obično željezni, koji se nalazi na dnu luka. Može biti okruglog ili pločastog presjeka, a sidri se na suprotnu površinu potpornog zida.

5.7. Konstrukcija s nadvojima

Nadvoji su kraće nadvojne grede, namijenjene za raspodjelu opterećenja iznad otvora prozora ili vrata u zidovima. Dakle, služe za izradu nadvratnika i nadprozornika. Kod starijih objekata nadvoji su drveni ili čelični, ali se mogu izraditi i kao ravni zidani lukovi. U novijim objektima nadvoji su najčešće od armiranog betona.

6. Konstrukcija krovišta

Krovište je nosiva konstrukcija krova. U većini slučajeva krovište je od drva, ali može biti i od armiranog betona ili čelika. Drveno krovište se sastoji od velikog broja osnovnih elemenata, uključujući stupove (vertikalni elementi), grede (horizontalni elementi) i rogove (nosivi elementi koji se protežu od sljemena krova do kape). Za drvena krovišta s većim rasponima upotrebljavaju se vješala ili drugi elementi raznih oblika (trokutasti, trapezni) radi prijenosa opterećenja na donju konstrukciju objekta.