Interacțiunea între stâlpul halei, fundația care susține acest stâlp și pardoseala de beton elicopterizat trebuie înțeles și executat corect. De foarte multe ori nu se înțelege interacțiunea dintre ele și se fac greșeli enorme care produc daune materiale și pierderi financiare semnificative. În acest articol vreau să vă explic cum trebuie construit un sistem corect și de ce. Înțelegând acest sistem puteți lua decizii corecte. În plus, o să înțelegeți că nu contează în ce ordine construiți pardoseala de beton și structura metalică.
Acest lucru se poate face și invers cu condiția să se țină cont că în jurul stâlpului de oțel se lasă o zonă de protecție. Acesta zonă se poate umple cu un material moale care nu lasă mișcările plăcii să influențeze exploatarea corectă a stâlpului de oțel. Explicația este oarecum valabilă și la stâlpii din beton armat prefabricat. Vom trata și problema termoizolației. Nu susțin ideea de pardoseală de beton armat fără termoizolație din considerente financiare, dar ea trebuie instalată corect.
Cum se comportă placa de beton armat?
Placa de beton elicopterizat este un element greu dispus în planul halei. El se va dilata și contracta la variațiile de temperatură cu o forță enormă. În funcție de coeficientul de dilatare a plăcii de beton armat, vom lăsa loc între stâlpul de oțel și corpul plăcii. Indiferent ce se va întâmpla cu forțele exercitate pe placă, aceasta trebuie să transmită aceste forțe în fundație și în pământ. Dacă pardoseala de beton vibrează în urma utilizătii unor utilaje de mare tonaj, aceste vibrații nu trebuie să fie transmise și la stâlpul de oțel care ține, fermele, acoperișul sau poate chiar un pod rulant.
Uneori chiar se utilizează niște covorașe din polimeri foarte duri care se pun între fundație și stâlpul de oțel pentru a proteja stâlpul de vibrații reziduale de la pardoseala de beton armat. Placa de beton are zeci și chiar sute de tone greutate. Acestă placă este vibrată, bătută, încărcată și descărcată și nu trebuie să stea pe sol. Solul de sub placă nu este destul de puternic și de stabil în timp pentru a susține corect o astfel de încărcare dinamică. Deși deseori se fac pregătiri de stabilizare ale solului, acestea nu sunt mai mult decât un efort de a realiza un cofraj stabil.
Considerați că placa de beton armat are și ea nevoie de o fundație a ei. Nu ajunge ca stâlpul să aibă fundație și să considerați că placa va pluti pe sol pe lângă stâlp. În subpunctul următor vom vederea că stâlpul și pardoseala de beton pot utiliza aceeași fundație, dar nu se pot conecta între ele. Nici placa cu fundația și nici placa cu stâlpul. Însă fundația cu stâlpul se vor conecta. Fiecare element structural va transmite vibrațiile în fundație și în sol, nu de la unul la altul. Dar în principal, mișcările mecanice vin de la placă și merg spre stâlp.
Cum trebuie protejat stâlpul de oțel?
Explicația acestui subpunct este cea mai importantă parte a articolului. Deși în imaginea de mai jos nu este vizibil, în partea de sus a stâlpului de oțel colorat cu albastru se află acoperișul, fermele metalice și diverse instalații de iluminat, ridicat, etc. Dacă acest stâlp este împins sau lovit, acesta va vibra și va transmite o parte din acele forțe la părțile de sus. Expunerea stâlpului la forțe non-axiale neintenționate trebuie evitată cu orice preț. Acest stâlp trebuie perceput ca un element care stă singur pe fundație și nu are alte întrebuințări.
Toate vibrațiile și loviturile trebuie să fie suportate de placa de beton armat. Uneori în placa de beton armat sunt montate niște gărzi din oțel rezistent pentru a proteja stâlpul de vehicule și utilaje care pot fi conduse accidental în stâlp. Ele pot fi camioanele, motostivuitoarele, cărucioare, etc. Dacă construiți hala exact în felul în care am desenat eu aici, atunci este nevoie să faceți o gaura de drenaj sau să protejați stâlpul cu un material înconjurător.
Deseori sunt scurgeri de apă, inundații sau porniri ale sistemului anti-incendiu care poate cauza acumularea apei în acea cavitate. Acea cavitate nu trebuie să fie nici măcar umedă. De aceea de obicei se preferă turnarea plăcii și în jurul stâlpului și apoi tăierea unor șanțuri în acel beton. De cele mai multe ori acele tăieri sunt incorecte și greu de controlat.
Unde este locul termoizolației sub placa de beton armat?
Termoizolația este un material moale indiferent cât de tare ar părea. Placa de beton armat nu poate să se sprijine structural pe acestă termoizolație. Cel mai utilizat tip de termoizolație pentru termoizolarea sub pardoseala de beton armat este polistirenul extrudat sau XPS. Acesta este foarte dur, dar insuficient de dur pentru a suporta greutatea plăcii și a încărcărilor ei timp de câteva decenii. Putem concluziona că pardoseala de beton armat trebuie să aibă destul contact cu fundația pentru a transmite forțele ce acționează asupra ei în solul de sub fundație.
Nu se pune niciodată termoizolație între pardoseala de beton și fundația de beton. Punctul sau suprafața de contact între fundația stâlpului și placa de beton trebuie să fie corespunzător calculat. Dacă suprafața de contact dintre fundație și placă este prea mic, aceasta poate să se tragă de pe fundație odată ce temperatura din hală scade foarte mult. Termoizolația va susține placa de beton armat într-o oarecare măsură, dar nu te poți baza pe ea. Aș vrea să vă mai spun că termoizolația trebuie să fie protejată de umiditate solului în partea de jos. Acestă termoizolație este deseori un loc de joacă pentru rozătoare.
De aceea solul trebuie întărit și un fel de amestec de nisip, pietriș și piatră trebuie pus peste aria amprentei înainte de a instala folia PVC și termoizolația. Încercați să fiți la fel de atenți și de meticuloși ca la termoizolația unui perete de locuință, atunci când așezați panourile termoizolante. Acestea trebuie securizate în loc cu adeziv pentru că vor susține armătura, betonul, muncitorii și elementele necesare la turnarea betonului în cofrajul creat pentru această placă de beton ce va servi ca pardoseală.
Fundația care suportă ambele încărcări
Cele două încărcări la care fac referință sunt exprimate de stâlp cu toate încărcările lui și de pardoseală cu toate încărcările ei. Imaginați-vă câte zeci sau chiar sute de tone sunt sprijinite pe acest element de fundație. Ca să facem lucrurile și mai complicate, aceste elemente mai și vibrează, deci avem încărcare dinamică. În funcție de studiul geotehnic făcut pe terenul viitoarei construcții vom determina tipul și forma fundației. În mod evident, nu am să pot să exemplific felul în care trebuie să construiți fundația pentru că situația este diferită de la teren la teren.
Însă aș vrea să vă recomand să utilizați cunoștințele explicate în articolul Noţiuni generale despre fundaţii pilonate. Aceste tipuri de fundații sunt mai scumpe decât cele cu talpă, dar îmi permit mie să vă explic un caz fără să cunosc tipul solului pe care urmează să fie construită hala. Stâlpul de oțel trebuie conectat rigid de fundație, dar placa de beton armat nu trebuie conectată ci doar sprijinită. Distanța între stâlp și placa de beton trebuie să fie mai mare decât dilatarea maximă a plăcii în direcția stâlpului. Placa nu are voie să lovească în stâlp, șuruburile lui sau elemente conectate rigid de stâlp.
Scopul este ca placa de beton să rămână întotdeauna pe fundație. De regulă, fundația va suferi o tasare când nu se utilizează o fundație pilonată. Însă este în regulă pentru că placa de beton armat se sprijină pe fundație, iar toate trei elemente, stâlpul, fundația și placa de beton se vor mișca împreună. Dacă fundația se duce în jos, iar placa rămâne suspendată în sus pe termoizolație, atunci ceva este foarte neînregulă cu fundația care susține stâlpul halei. Sunt mai multe lucruri de spus despre acest subiect, dar am să mă opresc aici pentru moment.
Stâlp de oțel montat pe o fundație înaltă
Aș vrea să vă mai descriu o situație, oarecum avantajoasă din mai multe puncte de vedere. Mai sus am descris un caz uzual în care punctul de contact între fundație și stâlp este sub nivelul pardoselei. În continuare vreau să ne uităm la un alt caz. Caz în care fundația se prelungește în sus cu un stâlp scurt, până în 2 metri. Pe această prelungire din beton armat putem monta stâlpul de beton armat. Astfel de construcții au avantajul că structura este mai puțin vulnerabilă la impactul automobilelor sau a motostivuitoarelor.
Un alt avantaj este faptul că prelungirea de beton armat protejează stâlpul de inundații sau vărsări de chimicale care au putea afecta puternic un membru de oțel. Astfel de soluții sunt des întâlnite în medii agricole, chimice, zootehnice, etc. Soluția este un pic mai scumpă și ceva mai greu de construit. Șuruburile pe care le vedeți în imaginea de mai jos fac parte dintr-o bucată de oțel ancorată în fundație. Ele nu sunt independent introduse în beton ci sunt conectare riguros cu armătura acestul stâlp scurt.
Această situație specială respectă regulile pe care le-am menționat mai sus. Placa de beton armat nu trebuie legată de acest stâlp scurt de beton armat. Între placa de beton elicopterizat ce servește ca pardoseală industrială și stâlpul scurt din beton armat se va lăsa destul spațiu pentru dilatarea și contractarea plăcii. Nu se schimnă nimic în felul în care aceste elemente interacționează, singura diferență este că oțelul este sus. Am dat exemplul acesta ca să înțelegeți că și fundația trebuie protejată de placă. Da, în imaginea de mai sus, construcția nu este executată corect.
