Straipsnyje aptariami gembinių balkonų įrengimo, naudojant elementus su šilumą izoliuojančiais intarpais, konstrukciniai sprendiniai. Specialių elementų panaudojimas balkonams įrengti leidžia išvengti šalčio tiltelių susidarymo.

Įvadas

Kaip architektūrinis elementas balkonai Europoje pradėti naudoti viduramžiais, renesanso ir baroko laikotarpiais. Jais puošti pastatų fasadai, interjerai, ypač žiūrovų salės. Balkonų plokštė buvo remiama į geležines arba medines gembines sijas, įleistas į storas mūrines sienas.

Šiais laikais balkonai daromi gelžbetoniniai, dažniausiai kaip gembinės plokštės. Gembinės plokštės inkaruojamos sienoje arba perdangoje. Šis būdas paprastesnis ir dažniau taikomas.

Šiuolaikiniuose pastatuose balkonai neretai daromi per visą fasadinės sienos ilgį ir išsikiša apie 1 m ir daugiau.

Balkonų konstrukciniai sprendimai

Dažnai balkonai įrengiami pratęsiant perdangos plokštę į išorę (1 pav.).

Įrengiant gembinį balkoną, pratęsus perdangos plokštę, plokštės ir sienos sandūros zonoje šiluminės izoliacijos sluoksnis nutrūkstamas (1 pav., a). Dėl to susidaro vadinamieji šalčio tilteliai, t. y. sandūros zonoje ant vidinio sienos paviršiaus temperatūra žemesnė (2 pav., a). Šalčio tilteliai ne tik padidina šilumos nuostolius, bet ir padidina grybelių ant sienų susidarymo grėsmę.

Norint iš dalies išvengti šalčio tiltelių susidarymo, galimi konstrukciniai sprendiniai naudojant metalinius profiliuočius ir gelžbetonines briaunas, paliekant tarpus šilumos izoliacijai.

Naudojant metalinius profiliuočius arba paliekant gelžbetonines briaunas atskirose zonose šilumos izoliacija nutrūkstama ir neišvengiama šalčio tiltelių susidarymo.

Vienas iš būdų, leidžiančių sumažinti šilumos nuostolius, taip pat ir sienų drėkimą, yra balkono plokštės izoliavimas iš visų pusių. Tai susiję su didelėmis darbo sąnaudomis ir balkono plokštės storio padidėjimu. Balkono plokštė, kurios storis 16 cm, apšiltinta iš abiejų pusių šilumą izoliuojančiu sluoksniu, kurio storis – 8 cm, tampa 32 cm storio.

Kad nesusidarytų šalčio tiltelių, šilumos izoliacija turėtų būti nenutrūkstama (1 pav., b). Šiuo atveju sienos ir plokštės sandūros zonoje sienos vidinio paviršiaus temperatūra nesumažėja (1 pav., b).

Gembiniams balkonams įrengti nepertraukiant sienos apšiltinimo sluoksnio balkono plokštės ir sienos sandūroje naudojami armavimo elementai HIT (3 pav., b). Tai armavimo elementai su šilumą izoliuojančiu intarpu iš polistireno. Tokie armavimo elementai gali būti naudojami 16–25 cm storio balkonų plokštėms iš betono, kurio klasė ne mažesnė kaip C20/25.

Balkono tvirtinimo elementai HIT leidžia panaikinti šalčio tiltelius, taip pat sumažina balkono įlinkį, kuris atsiranda izoliuojant

balkoną nuo sienos (atitraukiant balkoną, darant metalinius arba gelžbetoninius intarpus). Naudojamas šilumą izoliuojantis 80 mm sluoksnis (intarpas) leidžia įrengti viso pastato ištisinę šiluminę izoliaciją (3 pav., a), šalčio tilteliai minimalūs. Balkono tvirtinimo elementai HIT – tai armatūros strypai ir specialūs strypeliai su galvutėmis gniuždomojoje zonoje (padeliai) (3 pav., b).

Šalčio tiltelių sumažinimas iki minimumo pagerina patalpų mikroklimatą, leidžia išvengti grybo ant sienų (sienų drėkimo) susidarymo. HIT konstrukciniame sprendinyje atsisakyta betono (siekiant išvengti šalčio tiltelių susidarymo), dėl to visas jėgas turi atlaikyti armatūros strypai.

Per putų polistireno sluoksnį eina trijų tipų strypai, kurių kiekvienas atlaiko skirtingas jėgas. Viršutiniai strypai (1) yra pagrindiniai ir atlaiko tempiamąsias jėgas. Apatiniai strypai (2) atlaiko ir perduoda betonui gniuždomąsias jėgas. Šie strypai (viršutiniai ir apatiniai) atlaiko lenkiamąjį momentą įtvirtinime (mazge). Atlankos (3) atlaiko skersines jėgas. Visi šie strypai eina per šilumą izoliuojantį sluoksnį (4) ir yra iš nerūdijančiojo plieno arba sujungti nerūdijančiojo plieno movomis. Movos vidurinėje dalyje suplotos. Tai sumažina šalčio tiltelio įtaką ir, kita vertus, leidžia laisvai deformuotis balkono plokštei savo plokštumoje dėl temperatūrų pokyčio (pailgėti arba sutrumpėti).

Armatūros skersmuo ir kiekis parenkamas atsižvelgiant į balkono ilgį. Norint apsaugoti armatūrą nuo korozijos, armatūros strypai šilumą izoliuojančio sluoksnio zonoje sujungti nerūdijančiojo plieno movomis.

Tempiamieji strypai paprastai yra 7, 8, 10 ir 12 mm skersmens (4 pav., 1). Jų skaičius – nuo 10 iki 20 vnt./m. Strypų skersmuo ir skaičius parenkamas skaičiavimais veikiančioms apkrovoms atlaikyti. Strypai, atlaikantys skersinę jėgą, per šilumą izoliuojantį sluoksnį eina 45° kampu (4 pav., 2). Jų skersmuo – 8 arba 10 mm, skaičius – 2 ar 5 vnt./m.

Gniuždomąsias jėgas atlaikantys strypai išdėstyti gana tankiai – 5–20 vnt./m. Šie strypai yra trumpi, gana standūs ir gali atlaikyti gniuždomąsias jėgas. Šių strypų skersmuo – 12 mm, o galuose suformuotos galvutės, kurių skersmuo – 40–44 mm. Strypo ilgis – 110 arba 140 mm (4 pav., 3). Iš abiejų putų polistireno sluoksnio pusių strypas išsikiša po 15 arba 30 mm. Tai priklauso nuo veikiančių jėgų dydžio.

Visi strypai sujungti strypu, išdėstytu statmena kryptimi. Jo paskirtis – sustandinti strypyną, šio strypo skersmuo – 6 mm.

Prie esamų (paminėtų) strypų nesunkiai tvirtinama balkono ir perdangos plokštės armatūra. Šilumą izoliuojančiojo sluoksnio iš kieto putų polistireno storis yra 80 mm (aukštis priklauso nuo plokščių storio). Šiame sluoksnyje gerai įsitvirtina visi armavimo elemento armatūros strypai.

Bandiniai ir bandymo metodika

VGTU gelžbetoninių ir mūrinių konstrukcijų katedroje atlikti balkonų su HIT elementais fragmentų laikomosios galios bandymai.

Perdangos ir balkono plokščių storis – 160 mm. Balkono fragmentų (bandinių) plotis – 1000 mm. Jungties laikomoji galia nustatyta bandant trumpalaike sutelktąja statine apkrova. Bandymo schema pateikta 5 pav. Bandymais nustatytas ir armatūros stipris.

Balkono ir perdangos plokštės jungties fragmentai pagaminti iš įprastojo betono. Betono vidutinis tankis 2300 kg/m3 C26/35 (betono klasė nustatyta fragmentų bandymo metu). Balkono ir perdangos plokštės fragmentai armuoti Halfen-Deha elementais Halfen-Deha HIT-BX-10/7-16. Armavimo elementai parinkti skaičiavimais atliktais firmos Halfen-Deha atstovų (priėmus projektinę betono klasę C25/30) programa HIT.

Bandymo rezultatai

Bandant armatūros strypų movinę jungtį trumpalaike statine apkrova, nutrūko armatūros strypai (6 pav., b). Tai liudija apie jungties patikimumą.

Balkonų plokščių jungties laikomoji galia nustatyta bandant fragmentus (bandinius) statine trumpalaike sutelktąja apkrova pagal bandymo schemą pateiktą 5 pav. Bandymais nustatyta laikomoji galia ir jungties suirimo pobūdis. Bandymų rezultatai pateikti 1 lentelėje.

Balkonų suirimo bendras vaizdas parodytas 7 pav. Balkonų fragmentų jungtys suiro išklupus apatiniams gniuždomiesiems strypams („padeliams“) 8 pav.

Išvados

1. Elementų HIT sus šilumą izoliuojančiais intarpais panaudojimas gembinių balkonų įrengimui leidžia išvengti šalčio tiltelių susidarymo.

2. Bandymais nustatyta, kad elementai HIT užtikrina pakankamą balkonų laikomosios galios atsargą.

Literatūra

Geländerbefestigung. HGB 01 Anwenderkatalog. Halfen, 2005. 28 p.

HIT Insulated Balcony Connections Technical Information. Halfen Balcony Connections HIT. Halfen-Deha, 2003. 40 p.

Jonaitis, B.; Šneideris, A. 2008. Monolitinio gelžbetonio balkono plokščių armavimas elementais su izoliuojančiu intarpu [Reinforcement of the monolithic reinforced concrete slab of balkony by elements with the insulating layer]. Vilnius: Technika. 52 p. ISBN 978-9955-28-315-7.

Marčiukaitis, G. 1999. Monolitinių betoninių ir gelžbetoninių konstrukcijų statyba. Vilnius: Technika. 204 p.

White Paper: Balconies and Thermal Bridging. Halfen-Deha, 2004. 16 p.

Autoriai

Profesorius Bronius Jonaitis, Statybinių konstrukcijų laboratorija, VGTU

Doc. Dr. Arnoldas Šneideris, Gelžbetoninių ir mūrinių konstrukcijų katedra, VGTU

Stanislavas Puodžiūnas, UAB „Denia Solutions” direktorius