Nosivi sistemi i vanjski omotač

23.01.2010|

Nosivi sistemi i vanjski omotač

Kako se danas kod nosivih konstrukcija razlikuju dva temeljna načina gradnje, zidane konstrukcije u sklopu materijala za ziđe te skeletna gradnja s materijalima drvo, čelik i beton, često se govori o starom tradicionalnom nasuprot novom, modernom načinu gradnje, odnosno prigušeno arhaičnom nasuprot inteligentno- racionalnom , u konačnici o lowtech i hightech načinu gradnje.

Bez obzira na povijesni razvoj graditeljstva to diferenciranje proizlazi iz moderne nauke o građevinskim konstrukcijama iz 19.stoljeća, koja je materijal ziđa pretpostavljala i potiskivala u korist novih materijala željeza i betona – i to u znaku konzekventno zahtijevane i korak po korak realizirane industrijalizacije i prerade sirovina u graditeljstvu te polaganog nestajanja zanatskih proizvodnih postupaka.

Slika 3.2.-1: Povijesna arhitektura ziđa

Slika 3.2 -2: Le Corbusier, Plan Libre;“ Zlo našeg doba ili totalna sloboda prostora?“

La Corbusier-ov „plan libre“ predstavlja ekstremni primjer i to kao oslobađanje osjetilnog akta u kojem je povijesna arhitektura ziđa nadvladana skeletom od betona i čelika reduciranim s nekoliko podupirača i stropnih ploča , sa slobodnim tlocrtom i laganom, ovješenom fasadom u staklu i aluminiju (slika 3.2.-2).

Detaljnijim razmatranjem vidljivoje da obadva principa imaju analogne korijene u prethistorijskom dobu – ziđe od kamena, skeletna gradnja od drveta - tako da oba principa gradnje egzistiraju na odgovarajući način paralelno jedan uz drugi te da nema jasnog razvojnog lanca u pozitivističkom smislu, ili makar neizbježne preference za jedan ili drugi sistem; pitanje u pogledu modernog za razliku od zastarjelog sistema ne mogu se tako ni postaviti u tom obliku, ono se više mora fokusirati na principijelnost i kvalitetu.

Kako su se obadva principa često koristila nekontrolirano ili su se nesistematski međusobno miješala u izdvojenim pojedinačnim slučajevima, neophodnom se čini jasna definicija i razgraničavanje s ciljem ostvarenja svjesne i kvalitetnije, konačno tehnički i ekološki korektnije i razboritije arhitekture. Zidane konstrukcije od opeke i betona odnosno armiranog betona danas se pojmovno označavaju kao masivna gradnja. Konstruktivne i statičke zakonitosti masivnih sistema proizlaze iz pojedinačnih elemenata i njihove povezanosti.

Zidna opeka više je opteretiva na tlak, manje na vlak i progib. Ta svojstva imaju temeljni utjecaj na vrstu povezivanja opeke u zidu , na njegovu funkcionalnost općenito. Tako visoka tlačna čvrstoća pretpostavlja da se opeka polaže jedna na drugu velikoplošno te se tako povezuje mehaničkim silama; ukoliko to nije slučaj i zidna opeka leži šuplja bit će izložena naprezanju na progib uslijed opterećenja opeke postavljene iznad nje. To može izazvati lom opeke, a time i smanjenje ukupne nosivosti.

Velikoplošno polaganje zidnih blokova može se izvoditi na dva načina. Prvi način prepoznatljiv je kod zidanih konstrukcija od prirodnog kamena brižljivim odabirom nepravilnih oblika, koji se povezuju što je moguće više po mjeri u različitim veličinama. Zanatskom ravnom obradom kamena u području ležajne reške točnost upasivanja se povećava, a naprezanje na progib preostalih šupljina smanjuje se na minimum (slika 3.2.-3).

Druga mogućnosti sastoji se u izjednačavanju nepravilnosti zidnog bloka mortom, koji se u stanju prije očvršćivanja homogeno prilagođava pojedinačnim površinama: što je prirodni kamen nepravilniji to sloj morta mora biti deblji, što je površina ravnija to je i sloj morta tanji. Udio morta u ziđu iznosi između 20% i 1% (slika 3.2.-4)

Slika 3.2.-3; Suhozid

Slika 3.2-4; Povezivanje ležajnim i uzdužnim sljubnicama

Visina posteljice morta od 12mm koja egzistira još od uvođenja oktametričkog mjernog sistema odnosno norme DIN 4117 1955. godine zamjenjuje se sve više zahvaljujući razvoju blokova porotona i to na 1 do 3 mm (slika 3.2.-5)

Slika 3.2-5: Povezivanje tankoslojnim mortom

Veze zidnih elemenata i morta daje aditivnu slojevitu strukturu, kao upornjak, kao dvodimenzionalni zid, kao prostorni sklop u tri dimenzije. Masivni sistemi ziđa ograničeni su u svojim dimenzijama bez dodatne pomoćne konstrukcije; principi povezivanja dijele se na različite tlocrtne sisteme koji se mogu označiti kao pomoćni i o kojima će dalje biti govora; modul, pregrade, ploče (slika 3.2-6 do 3.2-8)

S aspektom nosivosti povezan je aspekt vanjskog omotača:

Obadva tehničko-konstruktivna i građevinsko-fizikalna aspekta spajaju se u jedan te jednostavno definiraju karakteristikum zidane konstrukcije; nosivi sistem i vanjski omotač, homogeni u dimenziji, slojevita struktura prema stoljetnim, tradicionalnim pravilima, razvojem nauke i iskustva shvaćena sve više intelektualno, ispitana, regulirana normama, jedinica koja mora zadovoljiti sve rastuće zahtjeve u pogledu komfora. Zahtjevi u pogledu svojstava su dijelom oprečni, jer bolja svojstva toplinske izolacije zahtijevaju laganije blokove, čija je nosivost često također smanjena.

I najnovija saznanja i poboljšanja proizvodnih procesa uz sve oštrije kriterije i uvjete – nisu dovela u pitanje monolitni vanjski zid debljine 30 do 36,5 cm, jer on ispunjava ekonomično ispunjava sve postavljene zahtjeve.

Postoje i alternative koje odstupajući od monolitne strukture vode ka potiskivanju vanjskog zida u više slojeva, od kojih je svaki opet dokazao vlastite kvalitete i zadaće: i to one nosivosti, izolacije i izmjene vlage odnosno zaštite od vlage.

Slika 3.2-6; Zatvorena struktura ziđa

Ta višeslojnost – važeće rješenje naročito za normirano građenje s vidljivim licem ziđa/fasade slama svojstava zidane konstrukcije opisana kao arhetipičnim, jedinstvo nosivog sistema i vanjskog omotača, te u praksi uvodi neprimjetno kondicije skeletne gradnje, koja opet to diferenciranje uzdiže do principa i treba ga skicirati radi boljeg tumačenja.

Tako je skeletna gradnja temeljno okarakterizirana tako da vanjski omotač fungira potpuno neovisno o nosivom sistemu; obadva slijede vlastite zakonitosti - koje se drugačije nego kod zidanih konstrukcija- mogu optimirati zasebno; tako se izvođenje sila izvodi niti linijski niti površinski, već točkasto i koncentrirano u podupiračima organiziranim iza fasade (slike 3.2-9 i 3.2-11)

Slika 3.2.-7 Pregradni nosivi sistem

Slika 3.2.-8 Nosivi sistem u pločama

Na osnovu koncentracije opterećenja u podupiračima ziđe kao materijal se isključuje, umjesto njega u obzir dolaze teški, monolitni građevinski materijali kao što su armirani beton i čelik.

Tim nosivim elementima svojstvena je opteretivost i to ne samo za preuzimanje normalnih sila, većim se implicira i preuzimanje naprezanja na progib, uz formiranje adekvatnih čvorova.

Granične površine formiraju se neovisno o nosivim elementima u pravilu su ovješene ispred stropnih ploča te u prenesenom značenju formiraju“ kožu prije kostiju“, „skin and skeletton“. Optimirani su za svoju funkciju omotača: zaštita od vlage i vode, ljetna i zimska toplinska zaštita, zvučna i protupožarna zaštita. Ti građevinsko-fizikalni zahtjevi ispunjavaju se u jednom ili u više integriranih slojeva od jednog materijala – naročito stakla – ili opet od više specifičnih materijala. Za skeletnu gradnju je za razliku od ziđa imanentno obilje različitih, specijaliziranih materijala.

Slika 3.2.-9: Nosivi sistem u ziđu i skeletnoj gradnji , tlocrti

Primarni elementi skeletnog sistema formiraju trodimenzionalni raster koji odgovara jasnom konstrukcijskom rasporedu. Oni omogućuju prvo standardizaciju elemenata u pogledu ekonomski optimiranih rješenja, drugo to na transparentnoj konstrukciji implicira jasno formalni, estetski poredak pa tako i kvalitet oblikovanja. Sekundarni elementi, fasadni elementi razlikuju se i formalno i funkcionalno od nosivog sistema, integrirani su međutim u geometrijski raster mnogostrukošću konstruktivne razdiobe.

Osnovni modul pri tome ne ovisi o korištenim materijalima , u pravilu je razvijen iz čistog funkcionalnog poretka građenja.

U razilaženju s osnovnim postavkama oblikovanja logično je predstaviti si temeljne aspekte. To vrijedi i kada se takva pomisao čini daleko od prakse , naravno uzimajući u obzir neregularne miješane konstrukcije u svakodnevnoj realnosti: zidana konstrukcija s armirano betonskim elementima u zidu, sistem u kojem ziđe dijelom gubi funkciju nosive konstrukcije, ili skeletna gradnja s masivnim, nosivim vanjskim omotačem, koja prema vani samo simulira nosivi skelet. Takve konstrukcije vode često ka dvojbama u pogledu pojavne slike; one su rezultat izgubljenih tradicijskih pravila, rezultat „anything goes“ uz podršku inženjerske znanosti i industrije, prije svega one su rezultat obilja informacija, zahtjeva i optimiranja elemenata koji nisu postigli neophodnu cjelovitost rješenja, pa čak su kao cilj i ignorirani. Neosporno je da kako u zidanim konstrukcijama tako i u skeletnoj gradnji dominira građevinska fizika i sve više statika. Zato je važnije svjesno konfrontiranje s osnovama oblikovanja, opet s ciljem kongruencije oblika i sadržaja, tehničko-građevinsko-fizikalne kategorije i estetike.