0,065 f b f vlt. f vk = f vko 0,4 d

Transkrypt

1 WYKŁAD Ściany murowe poddane obciążeniom ścinającym 5.2. Ściany murowe zbrojone Ścinanie poziome W EC-6 podobnie jak w większości norm zakłada się, że ścinanie wywołane może być siłami równoległymi do płaszczyzny spoin wspornych, a jako kryterium wytrzymałościowe przyjmuje się liniowa zależność Coulomba-Mohra. Wytrzymałość charakterystyczna murów ze wszystkimi spoinami wypełnionymi wykonanymi na zaprawie ogólnego przeznaczenia, zaprawie do cienkich spoin (grubości 0,5 3 mm) i zaprawie lekkiej uzależnia się od wartości wstępnych naprężeń ścinających i oblicza się według wzoru: f vk = f vko 0,4 d { 0,065 f b f vlt } gdzie: fvko charakterystyczna wytrzymałość na ścinanie przy zerowych naprężeniach ściskających, fvlt ograniczenie wartości fvk, σd obliczeniowe naprężenia ściskające prostopadłe do kierunku ścinania, pod warunkiem że stosuje się odpowiednią kombinację obciążeń opartą na średnich naprężeniach pionowych powyżej ściskanej części ściany, gdzie prowadzi się sprawdzanie nośności na ścinanie, fb - znormalizowana wytrzymałość na ściskanie elementów murowych, przy kierunku działania obciążeniaprostopadle do płaszczyzny wspornej. Zależność powyższą można stosować do murów wykonanych na zaprawie ogólnego przeznaczenia, zaprawie do cienkich spoin, lekkiej zaprawie pod warunkiem że wszystkie spoiny są wypełnione.

2 W przypadku murów wykonanych analogicznie jak powyżej, lecz z niewypełnionymi spoinami pionowymi ale z przyległymi do siebie czołami elementów murowych, wytrzymałość na ścinanie można obliczyć z zależności: { f vk =0,5 f vko 0,4 d 0,045 f b f vlt } W Arkuszu Krajowym zawarto wartości fvko oraz ograniczenia fvlt (oznaczając fvlt jako fvk) tablica 2.

3

4

5 Obliczanie ścian murowanych usztywniających Zgodnie z zasadami zapewnienia bezpieczeństwa i niezawodności konstrukcji, zadaniem ścian usztywniających jest zapewnienie odpowiedniej sztywności przestrzennej i ograniczenie przemieszczeń konstrukcji. EC-6 rozpatruje wyłącznie ściany usztywniające ze względu na obciążenia poziome w działające w płaszczyźnie muru (np. Oddziaływania wiatru). Wystąpić może również sytuacja (uwzględniania w normach krajowych PN-99 i PN-07) kiedy obciążenie ścinające spowodowane jest deformacjami podłoża gruntowego i działa prostopadle do płaszczyzny spoin wspornych. Podobnie jak w większości norm, także w EC-6 przyjmuje się, że siły wewnętrzne w ścianie jak równie sztywności i deformacje wyznacza się przy założeniu linowo-sprężystej fazy pracy konstrukcji. Jako model obliczeniowy przyjmuje się tarcze prostokątna, w której rozkład naprężeń ścinających wzdłuż ściskanej części ściany można przyjmować jako stały. W przypadku, kiedy wysokość ściany jest dwukrotnie większa od długości przy wyznaczaniu przemieszczeń pominąć można składowe wywołane deformacjami postaciowymi ściany jako niewielkie w stosunku do przemieszczeń spowodowanych zginaniem. Obciążenia poziome działające na ścianę usztywniająca wywołują liniowo zmienny rozkład naprężeń normalnych na długości ściany (przy przeciwległych krawędziach ściany powstają naprężenia ściskające lub rozciągające), natomiast obciążenia pionowe stałe i użytkowe wywołują naprężenia ściskające. Po superpozycji obydwu stanów obciążenia w ścianie wystąpić mogą naprężenia rozciągające, ale w większości przypadków budynków murowanych dominować powinny naprężenia ściskające. Jako miarodajną, do obliczeń przyjmuje się średnia wartość naprężeń ściskających w rozpatrywanym poziomie na rozpatrywanym odcinku ściany. Każda część ściany, która poddana jest rozciąganiu nie powinna być brana pod uwagę przy obliczaniu pola powierzchni ściany, dla której ustalana jest nośność na ścinanie Warunki ULS ściany usztywniającej wg EC-6 sprowadzają się do sprawdzenia nośności na ścinanie i obciążenia pionowe. Sprawdzenie warunku ULS na ścinanie ściany usztywniającej polega wykazaniu słuszności nierówności:

6 VEd VRd gdzie: VEd obliczeniowa wartość poziomej siły ścinającej, VRd obliczeniowa wartość nośności na 6.7 EC-6). ścinanie ściany niezbrojonej (pkt. 6.2 EC-6) lub zbrojonej (pkt. Obciążenie ścinające może być rozkładane na poszczególne ściany proporcjonalnie do ich sztywności na ścinanie uwzględniającej obecność otworów i współpracujących części ścian poprzecznych. W obliczeniach sztywności uwzględnić można pewna długość ściany prostopadłej do ściany usztywniającej. Spełnione muszą być warunki w zakresie połączenia ściany. htot wysokość ściany, ls odległość pomiędzy innymi ścianami Otwory o wymiarach mniejszych niż h/4 lub l/4 w ścianach poprzecznych można nie uwzględniać w obliczeniach. Krawędzie otworów o wymiarach większych niż h/4 lub l/4 należy przyjmować jako końce ściany.

7

8

9

10 Metoda ogólna obliczania ścian poddanych ścinaniu Jako model obliczeniowy ściany murowej poddanej poziomemu ścinaniu przyjmuje się prostokątna tarczę grubości t o dowolnych proporcjach wymiarów h/l. Obciążenie tarczy stanowi pozioma siła skupiona VEd będąca wypadkową z naprężeń stycznych występujących na górnej krawędzi oraz obciążenie pionowe, prostopadłe do płaszczyzny spoin wspornych, pochodzące od obciążeń stałych i użytkowych σd. Sumaryczne naprężenia normalne (ściskające i rozciągające) mają rozkład liniowo zmienny na długości ściany ( założenie takie jest słuszne w tarczach smukłych h/l<0,5). Rysunek 1: Model obliczeniowy ściany ścinanej W obliczeniach nośności ściany uwzględnia się fragment ściany, w którym występują naprężenia ściskające, jej długość- lc powinna być obliczona z uwzględnieniem otworów, bruzd i wnęk. Jeżeli obliczana ściana połączona jest ze ścianami poprzecznymi, w obliczeniach należy uwzględniać odcinki współpracujące, po uprzednim sprawdzeniu nośności na ścinanie połączenia pomiędzy tymi fragmentami.

11 W SGN wartość obliczeniowa obciążenia ścinającego przyłożonego do ściany murowej V Ed, powinna być nie większa od obliczonej wartości nośności na ścinanie ściany- V Rd. Nośność obliczeniowa ściany na ścinanie wyliczamy: V Rd =f vd t lc gdzie: fvd obliczeniowa nośność muru na ściskanie, t- grubość ściany, lc długość ściskanej części ściany. Nośność na ściskanie części ściany, w której dominują naprężenia ściskające przeprowadzić należy w trzech przekrojach: pod i nad wieńcem oraz w środkowej części ściany dla obliczonych sił ściskających NEd. Uproszczona metoda obliczania ścian poddanych ścinaniu Uproszczona metodę obliczania ścian poddanych ścinaniu, podana w EC6-3 można stosować, gdy: mur nie jest wykonany ze spoinami pasmowymi, zastosowana zaprawa spełnia wymogi zaprawy zwykłej, zaprawy do cienkich spoin lub zaprawy lekkiej, NEd 0,5 l t f d l- długość ściany w kierunku jej zginania, t- grubość ściany. Jeśli spełnione są powyższe warunki, to nośność obliczeniową ściany na ścinanie można wyznaczyć: [ V Rd =c v NEd l l eed t f vdo 0,4 3 eed t f vdu 2 m 2 ] [ ]

12 gdzie: Przykład obliczeniowy

13 Murowe konstrukcje zbrojone Zbrojenie do konstrukcji murowych Podstawowym rodzajem zbrojenia stosowanego do konstrukcji murowych jest zbrojenie metaliczne ze stali węglowej lub austenicznej stali nierdzewnej.

14 Typy prefabrykowanego zbrojenia przeznaczonego do umieszczania w spoinach wspornych: a) typ kratowniczka, b) typ drabinka, c) siatka pleciona, d) siatka cięto ciągniona

15 Zbrojenie niemetaliczne: z tworzyw sztucznych, siatki z włókien szklanych i węglowych a) siatki z włókien węglowych i szklanych, b) zbrojenie typu drabinaka z tworzyw sztucznych

16 Kotwy Łączenie muru szczelinowego powinno być wykonywane z użyciem kotew i łączników do tego celu przeznaczonych. Wyróżnia się kotwy symetryczne i niesymetryczne.

17

18 Zbrojenie w konstrukcjach murowych może być stosowane w celu:

19 Otulina stali zbrojeniowej Rola otulenia: - ochrona przed wpływami środowiska (korozja), zapewnienie przyczepności do zaprawy, a po przez zaprawę do powierzchni elementu murowego. Minimalna grubość otuliny zaprawą dla zapraw zwykłych i lekkich: liczona od lica muru wynosi 15 mm, nad i pod zbrojeniem w spoinach wspornych- grubość spoiny powinna być co najmniej 5mm większa niż średnica pręta zbrojeniowego. W murach na spoiny cienkie nie zaleca się stosowania zbrojenia brak warunków otulenia ( grubość spoin do 3mm).

20 Minimalny procent zbrojenia w konstrukcjach murowych: Minimalne wartości zbrojenia wg EC6: Dla elementów obciążonych głównie pionowo przyjmowane zbrojenie nie powinno być mniejsze niż 0.05 % pola przekroju efektywnego muru liczonego w pionowym przekroju poprzecznym.

21 Ściany i słupy murowane ściskane ze zbrojeniem w spoinach wspornych Ściskane słupy oraz filarki międzyokienne Poziome zbrojenie w spoinach wspornych można umieszczać jedynie w przypadku murów wykonywanych z elementów murowych grupy 1, bez drążeń pionowych. Dopuszcza się stosowanie zbrojenia metalicznego w postaci ortogonalnych siatek zgrzewanych lub spawanych (a) oraz stalowych pętli układanych naprzemiennie (b). Stan graniczny sprawdzamy jak dla muru niezbrojonego, różnica dotyczy określenia wytrzymałości obliczeniowej muru na ściskanie fdr.

22 Powyższą zależność można stosować do wyznaczania nośności słupów i filarków spełniających warunek: b b szerokość filara, t grubość t Wg. Kubicy powinny być jeszcze następujące ograniczenia: szerokość oraz grubość powinna być mniejsza od 1m, jeśli jeden wymiar przekracza 1m, drugi nie może być mniejszy niż połowa pierwszego.

23 Obliczanie ścian murowych ściskanych Podstawowe rodzaje zbrojenia a) kratowniczka, b) drabinka, c) ortogonalna siatka zgrzewana

24 Warunek nośności w poziomym przekroju pasma ściany o szerokości 1m: NSd NRd= A f d min NRdx,N Rdy Nsd obliczeniowa wartość maksymalnej siły rozciągającej, Nrdx, Nrdy obliczeniowa wartość nośności zbrojenia odpowiednio dla kierunku x lub y. Wymiarowanie zbrojonych konstrukcji murowych zginanych Ustalenia ogólne 3- wykres obliczeniowy

25

26 element wolnopodparty i wspornikowy

27 Przy projektowaniu murów zbrojonych poddanych zginaniu nalezy każdorazowo sprawdzić: stan graniczny nośności na zginanie, stan graniczny nośności na ścinanie. Nośność Mrd zbrojonych elementów należy wyznaczać z uwagi na wartość maksymalnych naprężeń rozciągających w stali i nie przekroczenia naprężeń ściskających w murze.

28 Nośność na zginanie z uwagi na naprężenia rozciągające w stali można wyznaczyć: MRd = gdzie: A s Fyk z s

29 Dla wspornikowych ścian zbrojonych przyjmuje się λ =1.

30 Elementy zginane poddane działaniu sił ściskających można obliczać tylko jeśli naprężenia sciskające nie przekraczają 0.3 fd. W przypadku ścian ze zbrojeniem skoncentrowanym lokalnie:

31 Przekroje zbrojone z półką

32

33 Belki wysokie

34 Nośność na ścinanie belek murowych

35 Kotwy- w ścianach szczelinowych EC6 nie podaje minimalnej liczby kotew, norma poprzednia 4 sztuki na 1m 2 ściany. Potrzebna liczbę kotew wyznaczamy z wzoru: Przykład obliczeniowy