zidane konstrukcije, građevne konstrukcije sastavljene od jediničnih građevnih elemenata (zidni elementi). Građevine kojih su osnova zidane konstrukcije među najstarijima su na svijetu, a ta je vrsta konstrukcija još uvijek u uporabi. Za gradnju nastamba, obrambenih zidina, brana, pregrada i popločenja rabili su se prirodni ili umjetni zidni elementi. Najčešći su prirodni zidni elementi blokovi od → kamena (sv. 2), a umjetni od pečene gline (→ opeka) ili → betona.

Povijest zidanih konstrukcija

Najstariji ostatci kamenih zidanih kuća potječu iz 9000 pr. Kr., a pronađeni su na obali nekadašnjeg jezera Hula u današnjem Izraelu. U IV. tisućljeću pr. Kr. u Mezopotamiji su najstarije sumerske i asirske građevine bile građene opekama sušenima na suncu (ćerpič) vezanima blatom ili bitumenom. Najstarija poznata keramička peć za pečenje opeke potječe iz III. tisućljeća pr. Kr. iz mjesta Khafaje u današnjem Iraku. U Egiptu je sačuvano mnogo palača i grobnica građenih opekom u razdoblju od 3100. do 2600. pr. Kr., nakon kojega u monumentalnoj arhitekturi prevladava zidanje kamenom. Najstariji dijelovi grčke Troje (početak III. st. pr. Kr.) izgrađeni su od ćerpiča. Stari Grci prihvatili su proizvodnju pečene opeke te ju proširili na Siciliju. Lûk se u Grčkoj pojavljuje tek u III. st. pr. Kr. pri gradnji gradskih vrata i manjih potkonstrukcija, dok su svod i kupola etrurski izumi. Rimljani su znatno poboljšali konstruktivne elemente kao što su nadvoji, lukovi, svodovi, kupole i popločenja te proširili uporabu opeke. U doba Hanibalovih ratova (216. pr. Kr.) Ostia je gradila morsku luku, a nakon toga i opečne zgrade kojih je visina bila do 15 m. Najveća je građevina na svijetu izvedena od zidnih elemenata (kamen, opeka) Kineski zid kojega je duljina glavnog dijela približno 2450 km, s 25 000 obrambenih kula. U temelju je širok 9 m, a prosječne je visine 12 m. Pojedini dijelovi zida izgrađeni su već u VII. st. pr. Kr., a gradnja je intenzivirana 214. pr. Kr. za cara Shija Huangdija; zid je dovršen 1368. za dinastije Ming, nakon što je u 200 godina izgrađeno posljednjih 1000 km.

Zidane konstrukcije danas

U suvremenom smislu zidanim se konstrukcijama smatraju konstrukcije od zidnih elemenata (opeke ili blokova) povezanih mortom, koje su zidane na gradilištu ili su izvedene u tvornici u obliku predgotovljenog ziđa i spojene na gradilištu u konstrukcijsku cjelinu. U klasičnome zidanom ziđu mort povezuje zidne elemente u njihovim horizontalnim i vertikalnim sljubnicama te sudjeluje u nosivosti zida, dok se žbuka nanosi na jednu i drugu plohu gotovog zida u izolacijske i dekorativne svrhe.

Razlikuju se nearmirane i armirane zidane konstrukcije. Zidana konstrukcija treba biti projektirana, proračunata i izvedena tako da izdrži sva predvidiva opterećenja i djelovanja tijekom izvedbe i uporabe, uključujući jak vjetar i potres, da funkcionira u skladu s namjenom za koju se gradi te da ima potrebnu trajnost i umjerene troškove održavanja. Djelovanja na konstrukciju se dijele na stalna (vlastita težina konstrukcije i opreme), promjenljiva (uporabna opterećenja te snijeg i vjetar) i izvanredna (potres, eksplozije, udari vozila). Pritom treba voditi računa i o energetskoj bilanci građevine, tj. potrošnji energije za grijanje i hlađenje. Kod novih zidanih građevina, za klimatske uvjete hladnih zima i vrućih ljeta najpogodniji su obostrano izolirani paropropusni opečni zidovi.

Za zidanu je građevinu važno da bude tlocrtno simetrična, tj. da je nosivo ziđe simetrično s obzirom na jednu i drugu horizontalnu os građevine. To je potrebno kako bi se izbjegla moguća veća ekscentričnost, tj. udaljenost centara masa i krutosti građevine. Mijenjanje krutosti po visini građevine nije preporučljivo. Ako iz arhitektonskih ili nekih drugih razloga krutost po visini treba smanjivati, tada se smanjenje treba odvijati osnosimetrično oko vertikalne osi tako da centri krutosti i masa viših katova ostanu na istoj vertikalnoj osi građevine.

Pri projektiranju i proračunu zidane konstrukcije važno je poznavati svojstva zidnih elemenata i morta, kao i ponašanje ziđa pri opterećenju, ponašanje pri različitim uvjetima okoliša, te njegova mehanička i deformacijska svojstva. Kod armiranoga ziđa potrebno je poznavati i svojstva armature.

Zidni elementi i mort za zidanje

Danas u svijetu postoji mnogo različitih oblika zidnih elemenata, najčešće proizvedenih tvornički. Mogu se podijeliti u više skupina, a među njima su glavni opečni zidni elementi kojima se trajnost i čvrstoća postiže pečenjem elementa oblikovanog u sirovoj glini na visokim temperaturama; vapneno-silikatni zidni elementi izrađeni pod tlakom i zaparivani; betonski zidni elementi proizvedeni od smjese cementa i selektiranog agregata uobičajene težine ili laganog agregata; porasti zidni elementi (autoklavirani i aerirani); kameni zidni elementi oblikovani od prirodnog kamena. Među osnovna svojstva zidnih elemenata ubraja se njihova tlačna čvrstoća i trajnost. Važno je svojstvo i oblik elemenata, tj. njihova visina i širina. Posljedica je manje visine zidnih elemenata veći broj horizontalnih sljubnica morta. Zato je uvedena tzv. normalizirana tlačna čvrstoća zidnog elementa (f_b).

Mort je mješavina veziva (cementa ili cementa i vapna), pijeska i vode, a može sadržavati i dodatke. Služi za povezivanje zidnih elemenata, a ujedno s njima ostvaruje i čvrstoću ziđa. S obzirom na sastojke i mehanička svojstva, razlikuju se cementno-vapneni (produžni) mort koji se rabi najčešće, cementni, vapneni, tankoslojni, unaprijed pripremljeni i lakoagregatni mort. Svojstva su morta tlačna čvrstoća (f_m), obradivost, otpornost na mraz, prionjivost na zidne elemente, trajnost i sposobnost prilagodbe pomacima.

O zidnim elementima, mortu, obliku i vrsti ziđa ovise mehanička svojstva ziđa: karakteristična tlačna čvrstoća ziđa (f_k), posmična čvrstoća ziđa (f_v), čvrstoća pri savijanju ziđa (f_x), odnos naprezanja i relativne deformacija (σ–ε), modul elastičnosti ziđa (E).

Proračun zidanih konstrukcija

Proračun zidanih konstrukcija ima sličnosti s proračunima betonskih, metalnih ili drvenih konstrukcija. Razlike se očituju ponajviše u dijelovima proračuna koji su rezultat svojstava materijala. Za sve konstrukcije valja osigurati njihovu stabilnost, proračunati unutarnje sile na osnovi vanjskog opterećenja i statičkog sustava konstrukcije, a nakon toga proračunati naprezanja u konstrukcijskim elementima. Na osnovi naprezanja određuje se jesu li kvaliteta i dimenzije konstrukcije kao i njezinih elemenata pravilno odabrane, a kod armiranih konstrukcija određuje se potrebna armatura.

Pri proračunu zidanih konstrukcija treba voditi računa o dimenzijama zidnih elemenata (o kojima ovisi i izvediva debljina zida), o omjeru visine i širine zidnih elemenata (o kojem ovisi faktor oblika koji zbog većeg ili manjeg broja horizontalnih sljubnica morta u ziđu ima utjecaja na tlačnu čvrstoću ziđa), o vrsti i čvrstoći morta i zidnog elementa.

Građevine koje su izvedene kao zidane konstrukcije općenito su složene trodimenzijske konstrukcije, sastavljene od ziđa sa svim elementima koji se odupiru opterećenju. Pojedini dijelovi konstrukcije moraju biti povezani u cjelinu, tj. ziđe jednog smjera povezano ziđem drugog smjera i sa stropnom konstrukcijom. Metode provjere mehaničke otpornosti i stabilnosti postupci su određivanja graničnih stanja nosivosti i uporabljivosti. Uporabljivost konstrukcije i njezinih elemenata treba kontrolirati, posebice zato da bi se izbjegle ili svele na najmanju moguću mjeru pukotine i progibi koji mogu oštetiti fasadne materijale, pregradne stijenke, završne radove, tehničku opremu ili utjecati na vodonepropusnost. Za većinu elemenata zidane konstrukcije, koji zadovoljavaju granično stanje nosivosti, bit će zadovoljeni i uvjeti uporabljivosti. Projektant treba voditi računa o tome jesu li nužne posebne mjere da bi se osigurala opća stabilnost konstrukcije ili pojedinog ziđa tijekom izvedbe.

Armatura

Armaturom u ziđu povećava se duktilnost (žilavost), što omogućuje bolje ponašanje konstrukcije pri raznim djelovanjima. Kod zidanih građevina nearmirano ziđe nekada nije dovoljno otporno na utjecaj jačih horizontalnih sila (od potresa) kada u ziđu dolazi do velikih posmičnih i vlačnih naprezanja. Dobro je ako u ziđu postoji i horizontalna i vertikalna armatura, no u nekim slučajevima bit će dovoljna i horizontalna. Obično se postavlja u horizontalne sljubnice morta pa se najčešće izvodi od tanjih profila čelika, tj. od žica (ravnih, spojenih u obliku rešetke nalik ljestvama, ili u obliku mreže). Pritom se mora osigurati dobra obavijenost armature mortom. Kod duljega ziđa treba voditi računa o povezanosti armatura u uzdužnom smjeru preklopom ili zavarivanjem. Kod zidnih elemenata koji imaju veće vertikalne šupljine, moguće je postaviti vertikalnu armaturu u takve šupljine, koje se naknadno betoniraju.

Omeđeno ziđe

Omeđeno ziđe se nakon zidanja omeđuje armiranobetonskim vertikalnim i horizontalnim omeđujućim elementima (serklažima). Ti elementi povezani sa ziđem čine cjelinu koja se zajednički odupire vanjskom djelovanju. Najmanja je debljina takvog ziđa 24 cm. Horizontalni i vertikalni serklaži moraju biti međusobno povezani armaturom. Horizontalne serklaže treba postaviti na razini svakog stropa, a vertikalne na svakom križanju ziđa, na slobodnim krajevima ziđa, u kutovima i na objema stranama svakog otvora u ziđu koji ima površinu veću od 1,5 m². U suprotnome se ziđe ne smatra omeđenim. Vertikalni i horizontalni serklaži nemaju učinak okvirne konstrukcije, nego zajedno sa ziđem daju zidanoj konstrukciji veću nosivost i duktilnost. Najčešće su iste ili manje debljine od debljine ziđa, a nekada su izbetonirani u šupljinama posebno oblikovanih zidnih elemenata.







Iako im sliče, horizontalni armiranobetonski serklaži nisu samostojeće grede niti su vertikalni serklaži samostojeći stupovi. Horizontalni serklaži leže na ziđu, a vertikalni serklaži mogu biti povezani sa ziđem zupčastom (cik-cak) vezom ili s pomoću spona. Vertikalna opterećenja gornjega kata preuzima ziđe. Ako neki zidovi u ziđu kata zbog izvanrednog opterećenja (potres) popucaju ili se uruše, horizontalni serklaži iznad ziđa moraju biti u stanju preuzeti gornje opterećenje. Pritom horizontalni serklaži mogu pretrpjeti znatne deformacije, progibe i pukotine, ali se ne smiju urušiti.

Vrste i izvedba ziđa

Ziđe može biti različitih vrsta: jednoslojno, šuplje, dvoslojno, fasadno, obložno itd. S obzirom na nosivost postoji nosivo ziđe, ziđe koje ukrućuje nosivo ziđe (ukrućujuće), nenosivo (pregradno), bočno opterećeno ziđe i sl. Najmanja je debljina nosivoga nearmiranoga ziđa 20 cm. Također treba uzeti u obzir proračunsku vitkost ziđa, tj. omjer visine i debljine, koja ne smije iznositi više od 27.

Vertikalne sljubnice morta armiranoga ziđa, izloženog savijanju i posmiku po tim sljubnicama, moraju biti potpuno ispunjene mortom, što se odnosi i na nearmirano nosivo ziđe u seizmičkim područjima. U ziđu armiranom u horizontalnim sljubnicama, debljina morta treba biti za najmanje 5 mm veća od promjera armature. Najmanji promjer šipki armature je 5 mm, dok dimenzije žica predgotovljene armature u obliku rešetke koja se postavlja u horizontalne sljubnice mogu biti i manjega promjera. Na svakom nosivom ziđu (vanjskom i unutarnjem) u razini stropne konstrukcije izvode se horizontalni armiranobetonski serklaži koji omeđuju stropnu konstrukciju i koji zajedno s njom imaju sposobnost prenošenja horizontalnih sila na nosivo ziđe.

Kako bi se izbjeglo upijanje vlage iz tla, zamrzavanje i moguća onečišćenja, temelji zidanih konstrukcija izvode se od betona ili armiranoga betona do visine najmanje 50 cm iznad razine tla. Za omeđeno ziđe u betonske se temelje ugrađuje armatura koja strši iz temelja za potrebnu duljinu prianjanja za povezivanje s armaturom vertikalnih serklaža. Zidne elemente treba slagati u pravilan zidni vez u skladu sa zahtjevima projekta. Zidni elementi moraju biti čisti, pravilna oblika, neoštećeni, a prema potrebi sijeku se strojno kako bi odgovarali dimenzijskim zahtjevima. Prije nego što ih se počne postavljati u mort, zidni elementi trebaju sadržavati dovoljnu količinu vlage da bi se postigla zahtijevana prionjivost s mortom. Zidanje na temperaturama okoliša nižima od +5°C i višim od +30°C nije dopušteno bez poduzimanja mjera zaštite od preniskih ili previsokih temperatura.

Razdjelnice zgrada (tzv. dilatacije) vertikalni su uski slobodni prostori koji razdvajaju dva ziđa ili dvije građevine koje se zidaju jedna do druge (kuće u nizu). Izvode se kako bi se omogućili slobodni temperaturni pomaci odvojenih konstrukcija. Vertikalne razdjelnice treba postavljati na mjestima promjene visine građevine, na uzdužnom spoju dvaju ziđa različitih debljina, uz veću udubinu (nišu) u ziđu i uz veće otvore u ziđu, na mjestu različitoga geološkog sastava tla.

Za područja u kojima su zabilježena jača seizmička djelovanja, među koje spada i Hrvatska, vrijede posebna pravila za projektiranje i izvedbu građevina. Armirano ili omeđeno ziđe poboljšava svojstva građevine pri cikličkim djelovanjima i osigurava duktilno ponašanje zidane konstrukcije tijekom potresa. Ipak, moguće je graditi seizmički otporne građevine i od nearmiranoga ziđa, ali im je visina ograničena na prizemlje i jedan kat. Nosivo ziđe mora postojati u dvama okomitim smjerovima. Da se ne bi dogodio krhki slom ziđa pri djelovanju potresa, volumen šupljina zidnog elementa ne smije biti veći od 50% njegova bruto volumena. Debljina stijenke zidnog elementa ne smije biti manja od 15 mm i treba biti neprekinuta na cijeloj visini i duljini, tj. širini elementa. Zidni elementi načinjeni od prirodnoga kamena trebaju biti pravokutnih stranica i paralelnih horizontalnih lica.

Pojačanja ziđa

Jedan od problema koji stoji pred današnjim građevinskim inženjerima jest očuvanje velikog broja starijih zidanih zgrada građenih u potresnim područjima. Ako su takve građevine već pretrpjele oštećenja uzrokovana umjerenim potresom ili potresima, njih treba pojačati da bi bez rušenja mogle preuzeti sile budućih potresa. Pritom obnova ili sanacija oštećene građevine podrazumijeva radove na dovođenju građevine u stanje kakvo je bilo prije njezina oštećenja, a pojačanje uključuje i obnovu i postizanje veće nosivosti od one koju je građevina imala prije oštećenja. Sva pojačanja, pa i pojačanja zidanih građevina, moraju se izvesti tako da nakon pojačanja potres najjačega predvidivog intenziteta za to područje ne smije izazvati rušenje pojačane građevine.

Zidane konstrukcije u hrvatskoj

U Hrvatskoj su se građevine gradile zidanjem još u pradavna vremena. U krajevima s obiljem prirodnoga kamena na raspolaganju (priobalje, gorska područja) isprva su se skloništa za ljude i stoku gradila u tehnici suhozida, od kamenja nađenog na mjestu gradnje, bez veznog sredstva. Takav se tradicionalni način izgradnje zidova, kadšto natkrivenih tzv. lažnom kupolom ili svodom izvedenima konzolnim izmicanjem kamena prema vrhu, do danas održao u Istri i Dalmaciji (kažuni, bunje). Za ilirskoga doba, u tehnici suhozida izvodile su se fortifikacije – gradine opasane kamenim bedemima, a pod grčkim utjecajem i kiklopskim ziđem od masivnih kamenih blokova (npr. Vizače u Istri – Nezakcij, Picugi kraj Poreča, Osor – Apsoros, Nadin – Nedinum i dr.). Za utvrde koje su podizali Grci na istočnoj obali Jadrana u VI. i V. st. pr. Kr. kamen se nerijetko obrađivao i klesanjem (npr. Vis – Issa, Tor iznad Jelse). (→ fortifikacijsko graditeljstvo)

Dolaskom Rimljana u naše krajeve, za zidanje se počeo rabiti mort kao vezivo, a u krajevima Panonske i središnje Hrvatske, dotad bez iskustva u zidanju, počela se rabiti pečena opeka (Sisak – Siscia, Vinkovci – Cibalae, Osijek – Mursa, Šćitarjevo – Andautonija i dr.). Od tog su se doba za premošćivanje otvora u ziđu uz nadvoje počeli rabiti i zidani luk te svodovi i kupola, zahvaljujući kojima nastaju monumentalne građevine koje i danas krase naše gradove (npr. Slavoluk Sergejevaca iz približno 29. pr. Kr. do 27. pr. Kr. i Amfiteatar iz I. st. u Puli, Dioklecijanova palača iz približno 300. u Splitu). (→ antičko graditeljstvo)







Graditeljska su se umijeća zidanja prenosila i u sljedećim stoljećima (→ ranokršćansko graditeljstvo, → predromaničko graditeljstvo), do njihova ponovnog procvata u razdobljima romanike, osobito gotike i renesanse. Od tada su se zidanjem izvodili sve smjeliji oblici ziđa, lukova, svodova, kupola i zvonika, osobito izraženih u sakralnoj arhitekturi (npr. zagrebačka, trogirska, zadarska katedrala iz XIII. st., korčulanska i šibenska katedrala s početka XV. st.) i fortifikacijskom graditeljstvu (npr. dubrovačke zidine građene od XIII. st. ili stonske zidine od XIV. st.). Dok su se u priobalju zidanjem od kamena gradile i stambene građevine dobrostojećih građana, u kontinentalnim se područjima uz teško dobavljivi kamen, od istog doba za značajne građevine sve više rabila opeka (utvrda Korođgrad iz približno 1250. kraj Osijeka, Medvedgrad iz približno 1250., crkva sv. Marka u Zagrebu iz XIII. st., iločke zidine s prijelaza iz XV. u XVI. st., tvrđava u Sisku iz približno 1550), a nešto poslije i za gradnju građanskih kuća. (→ romaničko graditeljstvo, → gotičko graditeljstvo, → renesansno graditeljstvo).

















Početkom industrijske revolucije, a posebice nakon razvoja tvornica opeke u prvoj polovici XIX. st., zidanje i zidane konstrukcije postali su prevladavajući oblik izvedbe gotovo svih značajnijih građevina na području današnje Hrvatske, koja potkraj XIX. st. dobiva znatan uzlet. Osim raznih tipova stambenih i javnih zgrada (škole, muzeji, kazališta, poslovne zgrade itd.) osobito je jačala izgradnja → industrijske arhitekture, često obilježena vitkim dimnjacima zidanima od opeke (npr. dimnjaci nekadašnje Ciglane Zagreb iz 1885., visine 62,2 m i 49,8 m; zagrebačkog paromlina iz 1916., visine 45 m; Prve jugoslavenske tvornice vagona, strojeva i mostova Brod na Savi/danas → Đuro Đaković Grupa; sv. 1/ iz 1922., visine 65 m; varaždinske tvornice Tivar/danas → Varteks; sv. 2/ iz 1934., visine 81 m).

Među važne povijesne zidane građevine ubrajaju se i mostovi koji su se gradili još od rimskoga doba (most u Belom na Cresu). Od novovjekovnih mostova ističu se pješački Kudin most preko Krupe (prijelaz iz XVIII. u XIX. st.) građen u tehnici suhozida, kameni lučni most preko Tounjčice u Tounju (1777–1843), most u Novigradu na Dobri (sredina XVIII. st.) i Molinarijev most preko Dobre kraj Ogulina (1874), Marmontov most (1809–13) preko Mrežnice, te mostovi inženjera Milivoja Frkovića zidani u prvoj polovici XX. st. od opeke (preko Kupe u Sisku, 1927–34) i kamena (preko Like u Kosinju 1935–36).













Struka, znanost i školstvo

Masovnoj primjeni zidanih konstrukcija od kraja XIX. st. pridonijelo je jačanje građevinskog poduzetništva industrijskoga tipa (→ građevinska poduzeća), te osnivanje prvih srednjoškolskih (Obrtna škola u Zagrebu, 1882) i visokoškolskih (Tehnička visoka škola u Zagrebu, 1919) obrazovnih programa, u kojima su se zidane konstrukcije izučavale u sklopu područja građevnih konstrukcija (→ zgradarstvo).

Danas u svim većim gradovima u Hrvatskoj postoje obrtničke i graditeljske škole, te građevinski fakulteti u Osijeku, Rijeci, Splitu i Zagrebu, na kojima đaci i studenti stječu znanja o zidanim konstrukcijama. Zaseban kolegij Zidane konstrukcije uveden je u plan i program studija Građevinskoga fakulteta u Zagrebu akademske godine 1998/99 (→ Zorislav Sorić). Presudne su za uvođenje tog kolegija bile Europske norme, unutar kojih se nalazi i Eurocode 6, kao zasebna europska norma za zidane konstrukcije. Danas se na preddiplomskom studiju Građevinskoga fakulteta u Zagrebu o zidanim konstrukcijama predaje svim studentima na kolegiju Betonske i zidane konstrukcije I, a studentima konstruktorskog usmjerenja diplomskoga studija na kolegiju Betonske i zidane konstrukcije II.

Poseban stručni i znanstveni problem u području zidanih konstrukcija u Hrvatskoj predstavljaju zbivanja vezana uz stradavanja zgrada u Domovinskome ratu (1991–95) te potresu u Zagrebu i Petrinji (2020), odn. potreba za obnovom i pojačanjem tih zgrada, čime bi se zaštitila ta vrijedna graditeljska baština. Među prvim obnovama i pojačanjima zgrada oštećenih u Domovinskome ratu bila je ona zgrade Interuniverzitetskog centra Dubrovnik (IUC) u Ulici Frane Bulića 4 započeta 1992. Dobar je primjer uspješnog pojačanja zidanih zgrada zagrebačka kula Lotrščak pojačana 1978–80. koja je bez oštećenja podnijela potres iz 2020. (→ obnova i pojačanje građevine)



















