Zeszyt Techniczny Projektowanie konstrukcyjne budynków z bloków SILKA

Transkrypt

1 Zeszyt Techniczny Projektowanie konstrukcyjne budynków z bloków SILKA

2

3 PROJEKTOWANIE KONSTRUKCYJNE BUDYNKÓW ZE ŚCIANAMI Z BLOKÓW WAPIENNO-PIASKOWYCH SILKA Wydanie V Grudzień 2008

4 Copyright by Xella Polska sp. z o.o. Warszawa 2008 Znaki Silka i Ytong są zarejestrowanymi znakami towarowymi. Prawa ochronne na te znaki przysługują Xella Polska Sp. z o.o. z siedzibą w Warszawie. Żadna część tej pracy nie może być powielana i rozpowszechniana bez pisemnej zgody wydawcy.

5 SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 5 2. Asortyment SILKA Proces produkcji Bloki serii SILKA E Elementy uzupełniające Cegły i bloki serii SILKA P Klasy wytrzymałości Dopuszczalne odchyłki wymiarowe Zaprawy murarskie Zaprawy do cienkich spoin Zaprawy zwykłe Zasady projektowania budynków ze ścianami z bloków wapienno-piaskowych SILKA Zasady ogólne Ściany z cegieł i bloków wapienno-piaskowych SILKA Zalecenia ogólne Ściany konstrukcyjne Wymagania dotyczące ścian trójwarstwowych, szczelinowych Ściany wypełniające Łączenie ścian usytuowanych prostopadle lub ukośnie Nadproża Ściany piwniczne i fundamentowe Oparcie stropów na ścianach z SILKI Wieńce Zasady obliczeń statycznych Zasady ogólne Parametry wytrzymałościowe muru Wytrzymałość muru na ściskanie Wytrzymałość muru na ścinanie Wytrzymałość muru na rozciąganie Ściana poddana obciążeniu skupionemu Odkształcalność muru Wymiarowanie ścian obciążonych głównie pionowo Nośność obliczeniowa ściany Modele obliczeniowe Model ciągły Model przegubowy Wysokość efektywna ścian Maksymalna ilość kondygnacji Nośności ścian i filarów Przykłady obliczeń Zestawienie obciążeń jednostkowych Stropodach wentylowany Stropy Ściany Sprawdzenie nośności ściany zewnętrznej pełnej Sprawdzenie nośności filara międzyokiennego Sprawdzenie nośności ściany wewnętrznej pełnej Sprawdzenie nośności filara międzydrzwiowego w ścianie wewnętrznej Sprawdzenie docisku pod belką nadproża Analiza statyczno-wytrzymałościowa żelbetowej belki nadprożowej wykonanej w kształtkach 38 YTONG U traktowanych jako szalunek tracony 7. Bibliografia 40

6

7 1. WPROWADZENIE Bloki serii SILKA E, wprowadzonej do produkcji w 2004 roku, różnią się od tradycyjnych wyrobów wapiennopiaskowych. Wymiary i kształty serii SILKA E zostały tak pomyślane aby stworzyć logiczny i przyjazny w projektowaniu system: bloki systemu SILKA E posiadają modularne wymiary: 33,3 cm (długość) x 20 cm (wysokość bloku 19,8 cm + grubość warstwy zaprawy 0,02 cm) x (grubość bloczka), dzięki czemu można w prosty sposób połączyć ze sobą różne rodzaje ścian, moduł wysokości 20 cm ułatwia projektowanie i wykonawstwo kondygnacji o dowolnej wysokości bez kłopotliwych uzupełnień, moduł długości 33,3 cm (33,3 x cm) jest poręczny dla projektantów przy projektowaniu długości ścian i filarów międzyotworowych, wprowadzenie bloków wyrównawczych SILKA EQ10 daje możliwość zaprojektowania wysokości kondygnacji w module 10 cm, co rozwiązuje każdy przypadek wysokości 2,50; 2,60; 2,70; itd. bloki połówkowe SILKA 1/2 E rozwiązują problem przewiązywania murów i zamykania warstw. Seria bloków SILKA E została również zaprojektowana z myślą o zminimalizowaniu kosztów wznoszenia ścian związanych z obróbką mechaniczną bloków. Wprowadzono szereg udogodnień, które dotyczą wykonawstwa: bloki SILKA E posiadają rozmieszczone modularnie co 16,7 cm wewnętrzne kanały elektryczne, umożliwiające instalatorom prowadzenie wiązki instalacji w pionach bez konieczności bruzdowania ściany. Przebieg kanałów jest łatwy do ustalenia dzięki specjalnym znacznikom zamarkowanym prostą linią na powierzchni bloków. Dzięki temu proces bruzdowania ograniczony jest tylko do bruzd poziomych i otworów do gniazd. w blokach SILKA E zastosowano uchwyty murarskie poprawiające ergonomię pracy. Uchwyty są tak rozmieszczone (naprzemiennie jeden u góry, drugi z dołu), aby umożliwić szybkie i łatwe podniesienie, przeniesienie i umieszczenie bloku w warstwie. Środek ciężkości bloku znajduje się zawsze pośrodku odległości między jednym a drugim uchwytem blok nie przeważa w żadną stronę, a murarz mniej się męczy. Kieszeń uchwytu jest tak cofnięta w stosunku do płaszczyzny czołowej bloku, aby w momencie dostawiania do sąsiedniego bloku w warstwie palce murarza były zabezpieczone przed uderzeniem. seria bloków SILKA E zawiera bloki połówkowe SILKA 1/2 E oraz bloki wyrównawcze SILKA EQ 10. Elementy te ograniczą docinanie na długości i na wysokości ścian. Seria SILKA E podlega normie PN-EN 771-2:2004 Wymagania dotyczące elementów murowych. Część 2: Elementy murowe silikatowe. Przy projektowaniu i wykonawstwie murów z elementów SILKA E obowiązują ustalenia normy PN-B-03002:2007 Konstrukcje murowe. Projektowanie i obliczanie. Dzięki badaniom nad właściwościami wytrzymałościowymi bloków SILKA E, przeprowadzonym w grudniu 2004 roku w Zakładzie Badań Wytrzymałościowych ITB, stwierdzono między innymi bardzo wysokie wartości wytrzymałości charakterystycznych na ściskanie murów wykonanych z tych elementów. Jednocześnie bloki systemu SILKA E poddano badaniom pod kątem wytrzymałości na rozciąganie przy zginaniu. Dzięki tym badaniom określono wartości wytrzymałości na rozciąganie dla murów wykonanych z bloków SILKA E, które projektanci mogą używać w projektowaniu ścian poddanych na przykład poziomemu obciążeniu wiatru czy parciu gruntu: wytrzymałość na rozciąganie przy zginaniu w przypadku zniszczenia w płaszczyźnie równoległej do spoin wspornych murów f xk1 = 0,25 MPa, wytrzymałość na rozciąganie przy zginaniu w przypadku zniszczenia w płaszczyźnie prostopadłej do spoin wspornych murów f xk2 = 0,45 MPa. Elementami uzupełniającymi system SILKA E są bloki połówkowe SILKA 1/2 E, bloki wyrównawcze SILKA EQ 10, kształtki nadprożowe YTONG U oraz Blok wentylacyjny SILKA EW. Bloki SILKA 1/2 E oraz SILKA EQ 10 podlegają normie PN-EN 771-2:2004 Wymagania dotyczące elementów murowych. Część 2: Elementy murowe silikatowe. Kształtki YTONG U są traktowane jako tracony szalunek. Ponieważ kształtki YTONG U produkowane są z autoklawizowanego betonu komórkowego podlegają normie PN-BN 771-4:2004 Wymagania dotyczące elementów murowych. Część 4: Elementy Murowe z autoklawizowanego betonu komórkowego. Ostatnim elementem uzupełniającym system jest SILKA EW. Jest to blok przeznaczony do konstruowania pionów wentylacyjnych. Podlega on normie PN-EN 771-2:2004 Wymagania dotyczące elementów murowych. Część 2: Elementy murowe silikatowe. Cegły i bloki wapienno-piaskowe serii SILKA P są to tradycyjne wyroby (odpowiadają formatom 1NF, 2NFD, 3NFD) produkowane na zgodność z normą PN-EN 771-2:2004 Wymagania dotyczące elementów murowych. Część 2: Elementy murowe silikatowe. Projektowanie i obliczenia statyczne konstrukcji murowych z wyrobów SILKA P na- 5

8 leży wykonywać zgodnie z normą PN-B-03002:2007 Konstrukcje murowe. Projektowanie i obliczanie. Mury z bloków SILKA E i SILKA P mogą być wykorzystywane jako konstrukcyjne ściany nośne obciążone głównie pionowo, przenoszące obciążenia z kondygnacji górnych i od stropów oraz oddziałujące na nie siły od obciążeń poziomych. Można je również wykorzystywać jako ściany wypełniające w konstrukcjach szkieletowych, działowe i osłonowe obciążone głównie poziomo. Bloki SILKA nadają się do wykorzystania w ścianach piwnicznych i fundamentowych w częściach podziemnych budynku pod warunkiem zastosowania należytych izolacji przeciwwilgociowych. 2. ASORTYMENT SILKA 2.1. Proces produkcji SILKA jest to cegła wapienno-piaskowa. Otrzymuje się ją z mieszaniny piasku kwarcowego (90%), wapna (7%) i wody (3%). Pod działaniem przegrzanej pary wodnej o temperaturze 200 C przy zwiększonym ciśnieniu 16 atmosfer około 4 :7% krzemionki łączy się z wapnem tworząc nierozpuszczalne krzemiany wapnia. Nowo powstałe związki wiążą ziarna piasku, co wpływa na wysoką wytrzymałość gotowych wyrobów. Proces produkcji SILKI trwa obecnie niespełna 12 godzin Bloki serii SILKA E Elementy murowe z serii SILKA E mają szerokość dostosowaną do grubości muru. Dzięki temu znajdują zastosowanie w każdym rodzaju ściany. Produkowane są one w wersji podstawowej (drążonej) oraz w wersji E-S (pełnej). Bloki podstawowe osiągają klasy wytrzymałości 15 i 20 MPa, natomiast bloki E-S klasy 20 i 25 MPa. Dodatkowym elementem systemu są bloki połówkowe w grubościach 18 i 24 cm. Wymiary bloków SILKA E przedstawione są w tabeli 2.1. Tabela 2.1. Wymiary bloków serii SILKA E [mm]. Nazwa Długość Wysokość Szerokość SILKA E SILKA E SILKA E SILKA E18, E18S SILKA E24, E24S SILKA 1/2E SILKA 1/2E

9 a) b) c) d) e) f) g) h) i) Rys Bloki serii SILKA E: a) SILKA E8, b) SILKA E12, c) SILKA E15, d) SILKA E18, e) SILKA E24, f) SILKA E18S, g) SILKA E24S, h) SILKA 1/2E18, i) SILKA 1/2E24. 7

10 2.3. Elementy uzupełniające Do elementów uzupełniających system SILKA E należą: Bloki wyrównawcze SILKA EQ10. Dzięki tym elementom wysokość ścian z SILKI można projektować w module 10 cm. Ułatwiają one również wymurowanie pierwszej warstwy muru na zaprawie tradycyjnej, Kształtki nadprożowe YTONG U. Traktowane jako tracony szalunek kształtki YTONG U pozwalają wykonstruować nadproża nad otworami. Elementem nośnym w tym przypadku jest indywidualnie projektowana belka żelbetowa, której wymiary i kształt zostaje nadany przez kształtkę YTONG U, Blok pomocniczy SILKA E24/7. Wykorzystywany jest do murowania narożników budynków z bloków SILKA E24 bez potrzeby docinania bloków. Ostatnim elementem systemu jest SILKA EW blok wentylacyjny. Jest to blok przeznaczony do konstruowania pionów wentylacyjnych. Wymiary elementów uzupełniających serię SILKA E przedstawione są w tabeli 2.2. Tabela 2.2. Wymiary elementów uzupełniających serii SILKA E [mm]. Nazwa Długość Wysokość Szerokość SILKA EQ 10/ SILKA EQ 10/ YTONG U YTONG U SILKA E24/ SILKA EW (blok wentylacyjny) a) b) c) d) e) f) Rys Elementy uzupełniające serii SILKA E: a) SILKA EQ 10/18, b) SILKA EQ 10/24, c) YTONG U18, d) YTONG U24, e) SILKA E24/7, f) SILKA EW. 8

11 2.4. Cegły i bloki serii SILKA P Elementy murowe z serii SILKA P mogą być stosowane w każdym rodzaju ścian: konstrukcyjnych, nośnych, osłonowych i działowych. Po wprowadzeniu do produkcji serii SILKA E są one wykorzystywane jako warstwy zewnętrzne w murach trójwarstwowych oraz gdy zachodzi potrzeba pozostawienia ściany z bloków wapienno-piaskowych bez tynku, wykończonej tylko za pomocą fugowania lub pomalowanej (rysunek bloków serii SILKA P na ścianie jest bardziej estetyczny niż w przypadku serii SILKA E). Wymiary cegieł i bloków SILKA P przedstawione są w tabeli Klasy wytrzymałości Cegły i bloki SILKA P są produkowane w klasie 15, bloki SILKA E w klasach 15 i 20 natomiast bloki pełne odmiany SILKA E-S w klasach 20 i 25 MPa. Klasę wyrobu określa się na podstawie badania wytrzymałości próbki na ściskanie. Średnia znormalizowana wytrzymałość na ściskanie bloków wapienno-piaskowych SILKA E nie powinna być mniejsza od wartości podanych w tabeli 2.4. Tabela 2.4. Zależność klasy wyrobów od średniej znormalizowanej wytrzymałości na ściskanie [MPa]. Minimalna wartość średniej Klasa znormalizowanej wytrzymałości na ściskanie f b [MPa] Dopuszczalne odchyłki wymiarowe Dopuszczalne odchyłki wymiarowe dla wyrobów firmy Xella Polska Sp. z o.o. zależą od serii oraz od rodzaju wymiaru tabela 2.5. Tabela 2.5. Dopuszczalne odchyłki wymiarów [mm]. Seria Wymiar Odchyłka wymiaru wysokość +_1 SILKA E długość, szerokość +_2 SILKA P wysokość, długość, szerokość +_2 Tabela 2.3. Wymiary cegieł i bloków serii SILKA P [mm]. Nazwa Długość Wysokość Szerokość SILKA 1NF SILKA 2NFD SILKA 3NFD Rys Cegły i bloki serii SILKA P (3NFD, 2NFD, 1NF). 9

12 Bardzo duża dokładność wykonania bloków serii SILKA E wpływa na znaczne oszczędności w zużyciu zaprawy. Ma ona również znaczenie przy pracach wykończeniowych ścian wykonanych z SILKI E. Warstwą wykończeniową może być tynk cienkowarstwowy o grubości 5 mm Zaprawy murarskie Cegły i bloki wapienno-piaskowe SILKA należy układać na zaprawach do cienkich spoin ( klejowych ) lub zaprawach zwykłych Zaprawa do cienkich spoin SILKA-YTONG Do murowania ścian budynków z bloków wapiennopiaskowych SILKA stosuje się specjalną zaprawę murarską do cienkich spoin SILKA-YTONG. Jest to zaprawa o średniej wytrzymałości na ściskanie 10 MPa uzyskiwanej po 10 dniach Zaprawy zwykłe Do grupy zapraw zwykłych zalicza się zaprawę cementowo-wapienną oraz zaprawę cementową. Z zapraw cementowych zaleca się stosowanie klasy M5 lub M10. Jednak z uwagi na korzyści wynikające z zastosowania w zaprawie wapna hydratyzowanego (łatwiejsze nakładanie zaprawy, większa plastyczność, grzybobójcze właściwości wapna) przede wszystkim zaleca się stosowanie zaprawy cementowo-wapiennej klasy M5. Proporcje składników w zalecanych zaprawach, przy cemencie klasy 35, w tabeli 2.6. Zaprawy zwykłe stosujemy przede wszystkim do wyrobów tradycyjnych SILKA P. W niektórych przypadkach używa się ich również do wyrobów SILKA E: poziomowanie pierwszej warstwy muru wykonanej z bloków wyrównawczych SILKA EQ 10 lub podstawowych SILKA E, murowanie ściany piwnicznej, gdzie z uwagi na działające siły naporu gruntu ściany należy murować z wypełnionymi spoinami poziomymi i pionowymi. W warunkach niskich temperatur murowanie ścian możliwe jest przy użyciu tej samej zaprawy w wersji zimowej. Pozwala ona na prowadzenie prac murarskich już od temperatury 0 C, a proces wiązania zaprawy przebiega bez zakłóceń nawet przy temperaturze -10 C. Tabela 2.6. Proporcje składników zapraw zalecanych do bloków SILKA. Rodzaj zaprawy Klasa Kompozycja Piasek Cement Wapno Cementowa Cementowo-wapienna M5 M10 M5 wagowa 1,08 m kg - objętościowa wagowa 1,03 m kg - objętościowa wagowa 0,99 m kg 74 kg objętościowa 4,5 1 0,5 10

13 3. ZASADY PROJEKTOWANIA BUDYNKÓW ZE ŚCIANAMI Z BLOKÓW WAPIENNO-PIAS- KOWYCH SILKA 3.1. Zasady ogólne Podczas projektowania ścian konstrukcyjnych z cegieł i bloków SILKA obowiązują zasady ogólne projektowania ścian podane w normie PN-B-03002:2007. Konstrukcję budynku należy tak zaprojektować aby w okresie użytkowania nie nastąpiło przekroczenie stanów granicznych nośności i użytkowalności. Tak, aby budynek był odporny na lokalne uszkodzenia ścian np. pożar lub eksplozja. Ważną rolę pełnią tutaj wieńce żelbetowe, które łączą wszystkie ściany w poziomie stropów. W budynkach o ustroju ścianowym sztywność konstrukcji uzyskuje się poprzez usytuowanie w kierunku podłużnym i poprzecznym ścian usztywniających. Ściany usztywniające przejmują obciążenia poziome działające na budynek w kierunku równoległym do płaszczyzn ścian. Istotnym elementem decydującym o sztywności konstrukcji budynku na obciążenia poziome są stropy o odpowiedniej konstrukcji, stanowiące sztywne tarcze rozdzielające obciążenia poziome na wszystkie ściany usztywniające. Budynek traktujemy wówczas jako ustrój z węzłami nieprzesuwnymi co wpływa na nośność ścian na obciążenia pionowe. Z bloków SILKA można projektować budynki średniowysokie a nawet wysokie, powyżej 9 kondygnacji. Odpowiednie zaprojektowanie sztywności konstrukcji na obciążenia poziome nabiera wówczas szczególnego znaczenia. Przy sprawdzaniu nośności konstrukcji nie można pomijać sił powstających w ścianach usztywniających od obciążeń poziomych. W budynkach o ustroju szkieletowym sztywność przestrzenną zapewniają również ściany usztywniające oraz ściany wypełniające poszczególne pola ustroju szkieletowego. W budynkach ze ścianami konstrukcyjnymi z cegieł i bloków wapienno-piaskowych SILKA należy przyjmować przerwy dylatacyjne nie większe niż podane w tabeli 3.1. Tabela 3.1. Odległości między przerwami dylatacyjnymi [m]. Rodzaj muru Warstwa konstrukcyjna w murze dwuwarstwowym przy niewypełnionych spoinach pionowych Warstwa konstrukcyjna w murze dwuwarstwowym przy wypełnionych spoinach pionowych Warstwa wewnętrzna w murze szczelinowym Odległość [m] Rys Budynek o ustroju szkieletowym i ścianowym. 11

14 W budynkach z nieocieplonymi stropodachami należy stosować pod stropodachem dylatacje poziome. Odkształcenia termiczne stropodachu powinny być niezależne od odkształceń ścian konstrukcyjnych. Przerwy dylatacyjne powinny mieć szerokość nie mniejszą niż 20 mm i być zabezpieczone przed penetracją wody opadowej np. wypełnione kitem trwale plastycznym na obwodzie Ściany z cegieł i bloków wapienno-piaskowych SILKA Zalecenia ogólne Z uwagi na zastosowany system pióro-wpust oraz bardzo wysoką dokładność wymiarową seria SILKA E przystosowana jest do murowania ścian z niewypełnionymi spoinami pionowymi. Bloki podczas murowania należy jedynie docisnąć do siebie w kierunku poziomym. Brak spoin pionowych zmniejsza znacząco nakłady robocizny na wykonanie prac murarskich oraz ogranicza zużycie zaprawy. Nie ma to jednak wpływu na nośność ściany obciążonej na obciążenia pionowe, a po otynkowaniu takiej ściany na jej izolacyjność termiczną, akustyczną i ogniową. Ewentualne pionowe szczeliny powstałe w murze w wyniku docinania bloków lub murowania ściany łukowej wypełnia się zaprawą Ściany konstrukcyjne Ściany zewnętrzne z SILKI projektuje się jako dwuwarstwowe oraz trójwarstwowe ściany szczelinowe. Warstwa zewnętrzna, elewacyjna muru szczelinowego osłania warstwę wewnętrzną od wpływu czynników atmosferycznych, np. deszczy ukośnych. Z tego względu mur szczelinowy jest szczególnie przydatny w rejonach występowania takich deszczy. W ścianach z SILKI warstwę izolacji termicznej stanowią płyty z wełny mineralnej lub styropianu. Zalecanym materiałem jest wełna mineralna z uwagi na zwiększoną przepuszczalność pary wodnej. Grubość warstwy izolacji oblicza się odpowiednio do wymaganej wartości współczynnika przenikania ciepła U. Przykłady obliczeń współczynnika przenikalności cieplnej murów z SILKI w tabeli 3.2. i 3.3. Rys Ściany zewnętrzne z cegieł i bloków SILKA. Ściana dwuwarstwowa i trójwarstwowa, szczelinowa; 1 bloki SILKA E18, 2 izolacja termiczna, 3 strop, 4 zbrojenie wieńca stropu, 5 kotwa ze stali nierdzewnej z krążkiem dociskowym, 6 cegła SILKA 1NF, 7 pustka powietrzna. 12

15 Tabela 3.2. Kalkulacja przenikalności cieplnej muru dwuwarstwowego. Warstwa Grubość [m] λ [W/m K] R [m 2 K/W] opór przejmowania ciepła zewnętrzny R se - - 0,04 tynk cienkowarstwowy zewnętrzny 0,005 0,82 0,01 styropian 0,12 0,04 3,00 ściana konstrukcyjna SILKA E18 0,18 0,46 0,39 tynk cienkowarstwowy wewnętrzny 0,005 0,52 0,01 opór przejmowania ciepła wewnętrzny R si - - 0,13 Mur razem 0,310-3,58 U = 1/R T 0,28 W/m 2 K Tabela 3.3. Kalkulacja przenikalności cieplnej muru szczelinowego. Warstwa Grubość [m] λ [W/m K] R [m 2 K/W] opór przejmowania ciepła zewnętrzny R se - - 0,04 ściana osłonowa SILKA 1NF 0,12 0,90 0,13 pustka powietrzna (wentylowana) 0,03-0,18 0,5 = 0,09 wełna mineralna 0,10 0,035 2,86 ściana konstrukcyjna SILKA E18 0,18 0,46 0,39 tynk cienkowarstwowy wewnętrzny 0,005 0,52 0,01 opór przejmowania ciepła wewnętrzny R si - - 0,13 Mur razem 0,435-3,65 U = 1/R T 0,27 W/m 2 K Ściany wewnętrzne konstrukcyjne projektuje się z bloków SILKA E18 o grubości 18 cm lub SILKA E24 o grubości 24 cm. Rodzaj zastosowanego bloku zależy od wielkości przenoszonego obciążenia, od rodzaju stropu i wymaganej głębokości oparcia belek stropu a także od wymaganej izolacyjności ścian (ściany przy klatce schodowej, ściany międzymieszkaniowe). Izolacyjność akustyczna ścian z bloków SILKA pokazuje tabela 3.4. Ściany wykonane z cegieł i bloków SILKA są ścianami niepalnymi, odznaczającymi się wysokimi wartościami w zakresie nośności, izolacyjności i szczelności ogniowej. Z bloków SILKA można wykonywać ściany kotłowni i ściany ogniowe. Klasyfikację ogniową ścian z SILKI przedstawia tabela 3.5. Tabela 3.4. Wskaźniki izolacyjności akustycznej właściwej R A dla murów z bloków SILKA E otynkowanych tynkiem mineralnym o grubości 10 mm [db]. Obliczeniowe wartości wskaźników Grubość izolacyjności akustycznej właściwej Rodzaj bloku ściany [cm] dla ścian wewnętrznych dla ścian zewnętrznych R A1R [db] R A2R [db] SILKA E SILKA E SILKA E SILKA E SILKA E

16 Tabela 3.5. Klasyfikacja ogniowa ścian otynkowanych i nieotynkowanych z cegieł i bloków SILKA. Grubość ściany Poziom obciążenia [cm] 0 0,2 0,6 1,0 8 EI EI 120 REI EI 120 REI 120 REI EI 240 REI 240 REI 240 REI ,25 EI 240 REI 240 REI 240 REI 240 W kolumnie odpowiadającej poziomowi obciążenia 0 podano klasyfikację ogniową dla ścian osłonowych i działowych (nieobciążonych). W pozostałych kolumnach podano klasyfikację dla ścian nośnych w zależności od poziomu wykorzystania nośności, określonego jako stosunek obciążeń projektowych do nośności elementu (wartości obliczeniowe): α N = N Sd / N Rd gdzie: N Sd obliczeniowe obciążenie ściany, N Rd obliczeniowa nośność ściany. Rys Kotwa łącząca do ścian szczelinowych PK31 Klasa odporności ogniowej EI 60 oznacza, że izolacyjność i szczelność ogniowa ściany nie jest mniejsza niż 60 minut. Klasa odporności ogniowej REI 60 oznacza, że nośność, izolacyjność i szczelność ogniowa ściany nie jest mniejsza niż 60 minut Wymagania dotyczące ścian trójwarstwowych, szczelinowych Warstwa wewnętrzna ściany szczelinowej z bloków SILKA jest ścianą konstrukcyjną, w związku z tym projektuje się ją zgodnie z ogólnymi zaleceniami dotyczącymi ścian konstrukcyjnych. Warstwa zewnętrzna powinna mieć grubość nie mniejszą niż 70 mm z tego względu do wymurowania tej warstwy muru mogą być użyte: cegła SILKA 1NF, bloki SILKA 2NFD, 3NFD, blok SILKA E12, wszystkie o grubości 120 mm, oraz blok SILKA E8 o grubości 80 mm. Warstwa zewnętrzna powinna być trwale połączona z warstwą konstrukcyjną muru. Mogą do tego służyć kotwy łączące o nazwie PK31 wykonane z blachy nierdzewnej o grubości 0,2 mm. Kotwy rozmieszcza się równomiernie i przemiennie na całej powierzchni ściany. Pionowy odstęp pomiędzy kotwami powinien wynosić 460 mm, poziomy 500 mm. Odpowiada to liczbie 4,3 kotwy na 1m 2 muru. Wzdłuż krawędzi swobodnych warstwy wewnętrznej (wokół otworów, przy narożu budynku, przy poziomej przerwie dylatacyjnej), stosuje się dodatkowe kotwy w liczbie nie mniejszej niż 3 sztuki na 1m krawędzi ściany. Para wodna dyfundująca przez ścianę może ulec skropleniu w miejscu pustki powietrznej. W celu odprowadzenia wody u spodu warstwy zewnętrznej wykonuje się fartuch z papy bitumicznej dobrego gatunku na podkładzie z zaprawy cementowej. W warstwie elewacyjnej należy również umieścić kratki wentylacyjne w rozstawie ok.: 1 kratka na 1 mb ściany, które umożliwiają odpływ wody oraz wentylowanie pustki powietrznej. Kratki wentylacyjne umieszcza się w pierwszej dolnej warstwie cegieł, w warstwie cegieł pod okapem oraz ponad nadprożami otworów okiennych i drzwiowych. Warstwę elewacyjną z SILKI należy dylatować w odległościach nie większych niż 8 m. Z uwagi na koncentrację naprężeń w narożach ścian, zaleca się umieszczać przerwy dylatacyjne w pobliżu tych miejsc. 14

17 Ściany wypełniające Ściany wypełniające w konstrukcji szkieletowej budynku wymagają odpowiedniego połączenia ze ścianami konstrukcyjnymi lub słupami konstrukcji szkieletowej oraz spodem belki żelbetowej lub spodem stropu (ściany działowe wewnątrz budynku), tak aby do obliczeń można było przyjąć, że ściana podparta jest wzdłuż swojej krawędzi poziomej. Rys Oparcie ściany szczelinowej na murze piwnicznym; 1 bloki SILKA E18, 2 izolacja termiczna, 3 strop, 4 zbrojenie wieńca stropu, 5 kotwa ze stali nierdzewnej z krążkiem dociskowym, 6 cegła SILKA 1NF, 7 pustka powietrzna, 8 kratka wentylacyjna, 9 fartuch z papy bitumicznej, 10 podkład z zaprawy cementowej, 11 blok SILKA E18S, 12 zaprawa cementowa, 13 blok SILKA E12, 14 izolacja przeciwwilgociowa ściany piwnicznej. Ściany wypełniające z bloków SILKA ze ścianami konstrukcyjnymi lub słupami konstrukcji szkieletowej łączy się w dotyk, stosując łączniki metalowe. Łączniki zgięte pod kątem prostym, mocuje się do konstrukcji w poziomie spoiny, w co trzeciej warstwie bloczków, a spoinę pionową wypełnia się zaprawą. Układ konstrukcyjny może ulegać istotnym deformacjom w wyniku działania np. obciążeń pionowych (konstrukcje szkieletowe nie usztywnione ścianami), wtedy ściany muruje się z pozostawieniem szczeliny ok. 10 mm, którą wypełnia się następnie pianką montażową. Połączenie ze spodem belki żelbetowej lub spodem stropu można wykonać na dwa sposoby: pozostawienie pomiędzy wierzchem muru i spodem belki szczeliny grubości mm i wypełnienie jej gęstą, plastyczną zaprawą cementową, pozostawienie szczeliny o grubości około 10 mm i wciśnięcie paska poliuretanu o szerokości 100 mm i grubości 15 mm w stanie nieściśniętym, a następnie wypełnienie pozostałej części szczeliny poliuretanem spienionym. Rys Połączenie ściany wypełniającej ze spodem elementu poziomego konstrukcji szkieletowej; 1 bloki SILKA E18, 2 pasek poliuretanu, 3 spieniony poliuretan, 4 izolacja termiczna, 5 konstrukcja szkieletowa. Rys Połączenie ściany wypełniającej ze spodem elementu poziomego konstrukcji szkieletowej za pomocą oparcia mechanicznego; 1 bloki SILKA E18, 2 oparcie mechaniczne, 3 spieniony poliuretan, 4 izolacja termiczna, 5 konstrukcja szkieletowa. 15

18 Sztywne połączenie ściany z konstrukcją uzyskane przez podbicie zaprawą, można stosować jedynie w przypadku stropu o dużej sztywności na zginanie. Ugięcie takiego stropu nie powoduje uszkodzeń elementów budynku znajdujących się pod nim. W praktyce ma to miejsce przy stropach o małych rozpiętościach, nie większych niż 5,0 m. W przypadku, gdy odległość między słupami lub ścianami usztywniającymi jest większa niż 6,0 m dodatkowo stosuje się mechaniczne oparcie ściany w jej części środkowej w postaci kątownika umocowanego do spodu stropu lub belki konstrukcji. Również w takich przypadkach często wykonuje się poziome belki wieńce żelbetowe w kształtkach YTONG U w rozstawie co około 2,0 m Łączenie ścian usytuowanych prostopadle lub ukośnie System SILKA E został zaprojektowany przede wszystkim z myślą o ułatwieniu prowadzenia instalacji elektrycznych w ścianach. Chcąc skorzystać z tej możliwości każdą warstwę bloków należy układać tak, aby spoiny pionowe mijały się dokładnie co 166 mm. Taki sposób murowania powoduje, że preferowanym rozwiązaniem łączenia ścian jest połączenie w dotyk z łącznikami mechanicznymi kotwami. Jest to metoda obecnie mało rozpowszechniona, ale poprawna konstrukcyjnie (pkt 7.3.3, str. 53, norma PN-B-03002: 2007 Konstrukcje murowe. Projektowanie i obliczanie ). Metody tej nie można jednak stosować podczas murowania ścian piwnicznych i fundamentowych. W tych przypadkach należy zawsze stosować metodę typowego połączenia na wiązanie murarskie. Połączenie w dotyk polega na murowaniu oddzielnie dwóch łączonych ze sobą ścian w narożniku. W pierwszym etapie muruje się jedną ścianę mocując w niej łączniki mechaniczne LP30 w każdej spoinie. Następnie domurowuje się drugą ścianę narożnika tak, aby łączniki wchodziły w spoiny domurowywanej ściany. Należy pamiętać również o nakładaniu zaprawy na pionowe powierzchnie łączonych ze sobą ścian. Ilość łączników LP30 w połączeniu ścian zależy wprost od wielkości obciążeń poziomych przypadających na łączone ściany (przy czym powinno się uwzględnić obciążenie większe). Wymaganą ilość łączników dla każdego przypadku należy obliczyć za pomocą analizy statyczno- -wytrzymałościowej. We wstępnym doborze ilości można posłużyć się poniższą zależnością: Wartość wytrzymałości muru na rozciąganie w stosunku do wytrzymałości na ściskanie wyraża się stosunkiem 1/10. Zatem wartość siły rozciągającej jaką musi przenieść połączenie ścian jest dziesiątą częścią wartości obciążenia pionowego. Według Aprobaty Niemieckiej Z dopuszczalna siła rozciągająca dla 1 kotwy LP 30 wynosi 0,5 kn. Zatem dla ściany obciążonej siłą pionową w wartości 75 kn/m ilość łączników wyniesie: n = 75 kn 0,10 / 0,5 kn/szt = 15 sztuk Oznacza to, że w połączeniu ścian wystarczy 15 sztuk łączników, co w praktyce oznacza układ łączników LP 30: 1 łącznik w każdej spoinie (rozstaw co 20 cm) + dodatkowo 1 łącznik co drugą spoinę (rozstaw co 40 cm). Dla budynków mieszkalnych można przyjąć uogólnione założenia zebrane w tabeli 3.6. Tabela 3.6. Zależność ilości łączników LP30 w połączeniu ścian nośnych na dotyk od wartości obciążeń pionowych przypadających na ściany. Wartość obciążeń Numer kondygnacji Ilość łączników LP30 Układ łączników pionowych [kn/m] licząc od góry w połączeniu [szt.] w spoinach i 2 kondygnacja 15 1 łącznik co 20 cm + 1 łącznik co 40 cm i 4 kondygnacja 24 2 łączniki co 20 cm 16

19 Istnieją dwa sposoby łączenia w dotyk wewnętrznych ścian działowych ze ścianami konstrukcyjnymi: - jeżeli wiemy dokładnie gdzie będą przypadać ściany wewnętrzne lub działowe, wówczas w trakcie murowania ściany konstrukcyjnej w co drugiej spoinie umieszcza się łącznik LP30 z blachy o przekroju 0,50 x 20 mm, - jeżeli ściany wewnętrzne lub działowe będą murowane w późniejszym terminie to ich połączenie z wcześniej wymurowaną ścianą nośną przeprowadza się za pomocą przyklejenia na zaprawę cementowo-wapienną i zamocowania łącznikiem LP30 wygiętym pod kątem prostym w kątownik. Łącznik LP30 wkłada się w spoiny ściany działowej oraz mocuje do ściany nośnej kołkami rozporowymi. Innym i najczęstszym obecnie rozwiązaniem stosowanym w przypadku naroży budynków i łączenia ścian usytuowanych względem siebie pod różnymi kątami jest przewiązywanie elementów murowych. Rys Łączenie ścian w narożu budynku za pomocą połączenia w dotyk z łącznikami mechanicznym (łączniki LP30). Dzięki modularnym wymiarom serii SILKA E w łatwy sposób można przewiązywać ściany o różnych grubościach (ściany nośne ze ścianami działowymi). Jednak w tym przypadku aby wykorzystać kanały elektryczne SILKI E podczas wykonywania naroży budynków należy zastosować nietypowe rozwiązania zależne od grubości muru: Rys Łączenie ścian działowych usytuowanych prostopadle. Ściany łączone w dotyk, kotwione za pomocą blach i kątowników. 17

20 dla ściany wykonywanej z bloków SILKA E24 o grubości 24 cm. Murowanie narożnika rozpoczyna się od bloku podstawowego SILKA E24. Następnym elementem jest blok pomocniczy SILKA E24/7 o długości 7 cm. W dalszej kolejności układa się znów bloki podstawowe SILKA E24. dla ściany wykonywanej z bloków SILKA E18 o grubości 18 cm. Murowanie narożnika rozpoczyna się od bloku podstawowego SILKA E18 odsuniętego od lica ściany o 14 mm. W dalszej kolejności układa się bloki podstawowe SILKA E18. Nie zastosowanie się do powyższych zasad spowoduje brak możliwości zgrania się ze sobą kanałów elektrycznych na wysokości ściany. Rys Łączenie ścian w narożu budynku za pomocą przewiązania elementów murowych. Ściana wykonana z bloków SILKA E24; 1 blok pomocniczy SILKA E24/7. Rys Łączenie ścian w narożu budynku za pomocą przewiązania elementów murowych. Ściana wykonana z bloków SILKA E18 odsunięcie 14 mm. 18

21 Nadproża Nadproża nad otworami okiennymi i drzwiowymi w ścianach z SILKI wykonuje się w kształtkach YTONG U. Traktowane jako tracony szalunek, kształtki YTONG U pozwalają wykonstruować nadproże o żądanej długości. Elementem nośnym w tym przypadku jest indywidualnie projektowana belka żelbetowa, której wymiary i kształt zostaje nadany przez kształtkę YTONG U (wymiary w tabeli 3.7.) Przykłady obliczeń konstrukcji nadproży w kształtkach YTONG U w rozdziale 6. Nadproża w kształtkach YTONG U można wykonywać na placu budowy jako nadproża prefabrykowane, a następnie montować w budynku. Należy wówczas stosować długości oparcia takie jak dla belek prefabrykowanych. W przypadku kształtowania nadproża w warstwie elewacyjnej muru trójwarstwowego szczególnie przydatne jest rozwiązanie oparte na prefabrykowanych belkach zbrojeniowych typu Murfor. Belki Murfor składają się z dwóch równoległych prętów, połączonych za pomocą trzeciego wygiętego sinusoidalnie. Podczas murowania warstwy cegieł w nadprożu w spoinach pionowych umieszcza się specjalne strzemiona. Następnie w pierwszej warstwie zaprawy wkłada się belkę zbrojeniową Murfor. Ilość kolejnych warstw zbrojenia zależy od rozpiętości nadproża i wielkości oddziałującego na nie obciążenia. Zastosowanie tego rozwiązania eliminuje powstawanie rys i spękań, które często są wynikiem połączenia materiałów o różnych właściwościach fizycznych (cegła wapienno-piaskowa i żelbet). Prefabrykowane zbrojenia pozwalają również wykonstruować jednolitą elewację bez szpecących ją elementów betonowych, które ukrywa się pod tynkiem lub doklejając do nich płytki elewacyjne. Tabela 3.7. Szczegółowe wymiary przekroju belki żelbetowej uzyskiwanej w kształtkach nadprożowych YTONG U. Rodzaj kształtki Wysokość belki [cm] Szerokość belki [cm] YTONG U18 15,0 7,5 YTONG U24 15,0 14,0 Rys Nadproża w ścianach z cegieł i bloków SILKA. Nadproże z kształtek nadprożowych YTONG U w ścianie dwuwarstwowej oraz wykorzystanie prefabrykowanych belek zbrojeniowych Murfor w ścianie trójwarstwowej; 1 bloki SILKA E18, 2 stolarka okienna, 3 izolacja regulująca odpływ wilgoci folia PE, 4 izolacja termiczna, 5 kotwa ze stali nierdzewnej z krążkiem dociskowym, 6 cegła SILKA 1NF, 7 pustka powietrzna, 8 puszka wentylacyjna, 9 kształtki nadprożowe YTONG U18, 10 belka żelbetowa, 11 belki zbrojeniowe Murfor. 19

22 Ściany piwniczne i fundamentowe Norma PN-B-03002:2007 Konstrukcje murowe. Projektowanie i obliczanie dopuszcza wyroby wapiennopiaskowe do stosowania w murach piwnicznych. Oczywiście taki mur należy zabezpieczyć przed zawilgoceniem i przenikaniem wilgoci. Zabezpieczenie przeciwwilgociowe składa się z izolacji pionowej (wyprawa wodochronna z osłoną przed uszkodzeniem mechanicznym), z izolacji poziomej w styku spodu ściany i wierzchu fundamentu oraz w razie konieczności z odwodnienia gruntu przylegającego do ściany piwnicy przez zastąpienie gruntu rodzimego żwirem z odprowadzeniem wody za pomocą drenażu. Do ścian piwnicznych i fundamentowych stosuje się bloki pełne SILKA E24S i SILKA E18S. Ściany piwniczne na które oddziaływuje parcie gruntu muruje się na zaprawie tradycyjnej o grubości 10 mm, wypełniając spoiny poziome i pionowe. W szczególnych przypadkach ścian o dużej wysokości lub dużej głębokości zasypania, gdy ich nośność na obciążenia poziome jest niewystarczająca, stosuje się wzmocnienia w postaci poziomych belek żelbetowych wykonywanych w kształtkach YTONG U Oparcie stropów na ścianach z SILKI Stropy żelbetowe monolityczne, monolityczno prefabrykowane typu Filigran oraz żelbetowe gęstożebrowe z elementami prefabrykowanymi (Akerman, Fert, Teriva) opiera się bezpośrednio na ścianach wykonanych z bloków SILKA za pośrednictwem wieńca żelbetowego, stanowiącego przedłużenie stropu w ścianie (belki stropowe opiera się bezpośrednio na murze ścian zewnętrznych i wewnętrznych). Możliwość zastosowania konkretnego rodzaju stropu do ściany z SILKI o danej grubości jest uzależniona tylko od wymaganej przez strop głębokości oparcia na murze. Warstwa konstrukcyjna muru wykonana z SILKI E24 pozwala na zastosowanie każdego rodzaju stropu, natomiast wewnętrzna ściana konstrukcyjna, na której strop opiera się z dwóch stron, wykonana z SILKI E18 o grubości 18 cm wyklucza stosowanie stropów ciężkich: z płyt kanałowych czy gęstożebrowych typu Teriva II i III. Stropy te wymagają głębokości oparcia większej lub równej 11 cm. Opieranie stropów w przypadku niektórych materiałów ściennych pociąga za sobą zastosowanie tzw. podmurówki zastąpienia materiału ściennego o niskiej wytrzymałości na materiał o wysokiej wytrzymałości. Opieranie stropów na podmurówce w przypadku ścian z bloków SILKA E, które są produkowane w klasach MPa nie jest wymagane. Rys Oparcie stropu gęstożebrowego na ścianie z bloku SILKA E18. Ściana zewnętrzna dwuwarstwowa i ściana wewnętrzna; 1 bloki SILKA E18, 2 izolacja termiczna, 3 strop, 4 zbrojenie wieńca stropu. 20

23 Rys Oparcie stropu z płyt kanałowych na ścianie z bloku SILKA E24. Ściana zewnętrzna dwuwarstwowa i ściana wewnętrzna; 1 bloki SILKA E24, 2 izolacja termiczna, 3 strop, 4 zbrojenie wieńca stropu Wieńce Wieńce żelbetowe przede wszystkim zapewniają ogólną zwartość budynku. Wyrównują one różnicę odkształceń ścian o różnym module sprężystości, przejmują siły rozciągające powstałe na skutek odkształceń termicznych, a także na skutek nierównomiernego osiadania. Stanowią również element konstrukcyjny umożliwiający utworzenie się wtórnego ustroju nośnego w przypadku lokalnego uszkodzenia budynku (wybuch). Norma PN-B-03002: 2007 wymaga, aby zbrojenie wieńców w ścianach, na których oparte są stropy, zdolne było do przeniesienia siły podłużnej, rozciągającej, nie mniejszej niż 90 kn, co przy stali klasy A-III odpowiada zbrojeniu z prętów 3 Ø 10 lub 2 Ø 12. Zbrojenie wieńców powinno być ciągłe lub tak zakotwione, aby w każdym przekroju było zdolne do przeniesienia wymaganej siły F. Pole przekroju wieńca nie powinno być mniejsze niż 0,025 m 2. 21

24 4. ZASADY OBLICZEŃ STATYCZNYCH 4.1. Zasady ogólne Konstrukcję budynku należy tak zaprojektować, aby w przewidywanym okresie użytkowania nie nastąpiło przekroczenie stanów granicznych nośności i użytkowalności. Zasady projektowania zawarte są w PN-B-03002:2007. elementów, w przypadku gdy element badany jest w stanie innym niż powietrzno-suchym (f b = f B δ η w ). K współczynnik z Tablicy 2 normy PN-B-03002:2007 dla elementów silikatowych na zaprawie do cienkich spoin równy K = 0,55 Wartości f k podano w tabeli 4.1. Wytrzymałość obliczeniową f d otrzymuje się przez podzielenie wartości charakterystycznej przez częściowy współczynnik bezpieczeństwa γ m, zależny od kategorii produkcji elementów murowych oraz kategorii wykonania robót (tabela 4.2.): f d = f k / γ m 4.2. Parametry wytrzymałościowe muru Bloki SILKA E należą do grupy 1 oraz kategorii I elementów murowych Wytrzymałość muru na ściskanie Wytrzymałość charakterystyczną muru na ściskanie f k wyznacza się z zależności: f k = K f b 0,85 gdzie: f b znormalizowana wytrzymałość na ściskanie elementu murowego, przyjmowana na podstawie deklarowanej klasy wytrzymałości na ściskanie. Jest ona obliczana jako iloczyn średniej wytrzymałości elementu murowego f B, współczynnika przeliczeniowego δ zależnego od wymiarów elementu murowego i η w współczynnika uwzględniającego stan wilgotności badanych Kategorię A przyjmuje się, gdy roboty murarskie wykonuje należycie wyszkolony zespół pod nadzorem mistrza murarskiego, stosuje się zaprawy produkowane fabrycznie, a jeżeli zaprawy wykonywane są na budowie, kontroluje się dozowanie składników, a także wytrzymałość zaprawy, a jakość robót kontroluje inspektor nadzoru inwestorskiego. Kategorię B przyjmuje się, gdy warunki określające kategorię A nie są spełnione; w takim przypadku nadzór nad jakością robót może wykonywać osoba odpowiednio wykwalifikowana, upoważniona przez wykonawcę Wytrzymałość muru na ścinanie Wytrzymałość charakterystyczną muru na ścinanie należy wyznaczać w kierunku równoległym i prostopadłym do spoin wspornych: Tabela 4.1. Wytrzymałość charakterystyczna muru na ściskanie f k. Klasa bloków Wytrzymałość charakterystyczna muru na ściskanie f k 15 MPa 5,5 20 MPa 7,0 25 MPa 8,5 Tabela 4.2. Częściowy współczynnik bezpieczeństwa. Materiał A Kategoria wykonania robót B Mury wykonane z elementów murowych kategorii I i zaprawy projektowanej Mury wykonane z elementów murowych kategorii I i zaprawy przepisanej* 1,7 2,0 2,0 2,2 * Zaprawa przepisana jest to zaprawa murarska o określonym składzie, której wytrzymałość ustala się na podstawie proporcji objętościowej składników 22

25 Wytrzymałość w kierunku równoległym do spoin wspornych f vk dla muru niezbrojonego wykonanego z niewypełnionymi spoinami pionowymi przyjmuje się jako najmniejszą z wartości: f vk = 0,5 f vk0 + 0,4 σ d f vk = 0,045 f b f vk0 f vk = 0,7 wartości granicznej z tablicy 3 PN-B-03002:2007 dla: σ d = 0,1 MPa σ d = 0,3 MPa σ d 0,5 MPa f vk = 0,19 MPa f vk = 0,27 MPa f vk = 0,35 MPa gdzie: σ d obliczeniowa wartość naprężeń ściskających w kierunku prostopadłym do płaszczyzny ścinania. Wartości f vk wyznaczono dla f vk0 = 0,3 MPa. Wytrzymałość w kierunku prostopadłym do spoin wspornych f vvk przyjmuje się z Tablicy 4 normy PN-B-03002:2007. Wytrzymałość obliczeniową na ścinanie wyznacza się analogicznie jak dla wytrzymałości na ściskanie: W celu potwierdzenia dobrych właściwości SILKI Xella Polska zleciła przeprowadzenie badań murów wykonanych z bloków SILKA E pod kątem wytrzymałości na rozciąganie przy zginaniu. Badanie wytrzymałości muru na rozciąganie przy zginaniu w przypadku zniszczenia w płaszczyźnie równoległej do spoin wspornych dało wartość równą f xk1 = 0,30 MPa! Dzięki drugiemu badaniu dotyczącemu sprawdzenia wytrzymałości muru na rozciąganie przy zginaniu w przypadku zniszczenia w płaszczyźnie prostopadłej do spoin wspornych uzyskano f xk2 = 0,47 MPa! Zakład Konstrukcji i Badań Wytrzymałościowych ITB w podsumowaniu badań podał za wskazane przyjmowanie do obliczeń wytrzymałości na rozciąganie przy zginaniu dla elementów murowych SILKA wartości nie mniejsze niż: w przypadku zniszczenia w płaszczyźnie równoległej do spoin wspornych f xk1 = 0,25 MPa w przypadku zniszczenia w płaszczyźnie prostopadłej do spoin wspornych f xk2 = 0,45 MPa. f vd = f vk / γ m oraz f vvd = f vvk / γ m Wytrzymałość muru na rozciąganie Rozciąganie przy zginaniu w kierunku prostopadłym do płaszczyzny ściany f x = M / W Wytrzymałość zależy od: przekroju, w którym następuje zniszczenie muru (przez spoiny wsporne f xk1, prostopadłym do spoin wspornych f xk2 ), rodzaju materiału elementu murowego, rodzaju zaprawy murarskiej. Rozciąganie osiowe działające w płaszczyźnie ściany f tk zależy od kierunku działania głównych naprężeń rozciągających względem płaszczyzny spoin wspornych i przyjmować należy odpowiednio: f tk = f xk1 lub f tk = f xk2 Wytrzymałość obliczeniową na rozciąganie wyznacza się analogicznie jak dla wytrzymałości na ściskanie: gdzie: f xk = f xk1 lub f xk2 f xd = f xk / γ m oraz f td = f tk / γ m Norma PN-B-03002:2007 Konstrukcje murowe. Projektowanie i obliczanie. w punkcie 4.5 w Tablicy 5 i 6 podaje charakterystyczne wartości wytrzymałości muru na rozciąganie przy zginaniu f xk (MPa). Można z niej odczytać wartości dla silikatów murowanych na zaprawie do cienkich spoin: f xk1 = 0,15 MPa f xk2 = 0,30 MPa 23

26 N Sd N Sd N Sd h c /2 l l l h c N Sd Rys Ściana poddana obciążeniu skupionemu Ściana poddana obciążeniu skupionemu W ścianie poddanej obciążeniu skupionemu wykonanej z elementów murowych grupy 1 należy sprawdzić, czy siła pionowa w ścianie N Sd spełnia warunki: przyjmując, że: N Sd N Rd N Rd = β A b f d w którym: β współczynnik wyrażający wpływ siły skupionej określany ze wzoru: a β = 1 + 0,3 h A 1,5 1,1 A lecz nie większy niż mniejsza z wartości: 1 c 1,25+ lub 1,5 a 1 odległość od krawędzi ściany do najbliższej krawędzi pola oddziaływania obciążenia skupionego; h c wysokość ściany do poziomu obciążenia; A b pole oddziaływania obciążenia skupionego, nie większe niż 0,45 A eff ; A eff efektywne pole przekroju ściany o wymiarach l eff t; a 1 2h c b eff l eff efektywna długość określona w połowie wysokości ściany lub pilastra; Należy sprawdzić również warunek nośności ściany na ściskanie w przekrojach pod i nad stropem oraz w części środkowej ściany Odkształcalność muru Zależność σ (ε) można przyjąć jako funkcję paraboliczno prostokątną (parabola madrycka). Dla obliczania nośności przekroju zginanego i mimośrodowo ściskanego dopuszcza się przyjmowanie zależności prostokątnej. Doraźny moduł sprężystości muru przyjmuje się równy: E = α c f k gdzie: α c cecha sprężystości muru. Dla murów wykonanych na zaprawie o f m 5 MPa można przyjąć α c = Długotrwały moduł sprężystości muru: E = α c, f k gdzie: α c, cecha sprężystości muru pod obciążeniem długotrwałym. Dla murów wykonanych na zaprawie o f m 5 MPa można przyjąć α c, =

27 5. WYMIAROWANIE ŚCIAN OBCIĄŻONYCH GŁÓWNIE PIONOWO Sprawdzenie nośności ściany należy dokonać w przekrojach pod stropem górnej kondygnacji, nad stropem sprawdzanej kondygnacji oraz w strefie środkowej ściany. Uwzględniać należy geometrię ścian, mimośrodowe przyłożenie sił i właściwości materiałowe. W ścianach z otworami należy sprawdzić nośność nadproży. Stan graniczny nośności ścian należy sprawdzać z warunku: N Sd N Rd gdzie: N Sd obliczeniowe obciążenie pionowe ściany, N Rd nośność obliczeniowa ściany Nośność obliczeniowa ściany Nośność obliczeniową ściany wyznacza się: dla przekroju pod i nad stropem ze wzoru: N ir, d = φ i Af d gdzie: i = 1 dla przekroju pod stropem oraz i = 2 dla przekroju nad stropem, φ i współczynnik redukcyjny, zależny od mimośrodu e i, A pole przekroju ściany, f d wytrzymałość obliczeniowa muru na ściskanie. w środkowej strefie ściany ze wzoru: N mr, d = φ m Af d gdzie: φ m współczynnik redukcyjny uwzględniający efekty drugiego rzędu, zależny od mimośrodu początkowego, smukłości ściany, zależności σ (ε) i czasu działania obciążenia Modele obliczeniowe W zależności od warunków przekazywania w poziomie stropu, siły pionowej ze ściany górnej kondygnacji na dolną należy posługiwać się modelem: ciągłym, w którym ściana stanowi pręt pionowy ramy, połączony ze stropami, lub przegubowym, w którym ściana stanowi pręt wydzielony, podparty przegubowo w poziomie stropów. Modelem ciągłym należy się posługiwać gdy: stropy oparte są za pośrednictwem wieńca żelbetowego o szerokości równej grubości ściany lub nie mniejszej niż wysokość stropu, średnie naprężenie obliczeniowe ściany σ cd 0,25 MPa, mimośród e 1 0,33 t w przekroju pod stropem, stropy mają zbrojenie podporowe zdolne przenieść moment zamocowania. Konstrukcje murowe z SILKI E, charakteryzujące się dużą wytrzymałością na ściskanie, mogą być stosowane w budynkach o znacznych wysokościach a zatem przy naprężeniach ściskających w ścianach przekraczających powyższy warunek graniczny. Ponadto norma wymaga aby stropy, którym na podporze nie zapewniono pełnej swobody obrotu przekroju, były odpowiednio zbrojone na podporze. Warunki te powodują, że podstawowym modelem do obliczania nośności ścian SILKA E jest model ciągły. Model przegubowy jest wykorzystywany sporadycznie np. przy sprawdzaniu nośności ścian w budynkach niskich lub na najwyższych kondygnacjach budynków wysokich oraz w wypadku szczególnych rozwiązań stropów, eliminujących możliwość powstania znacznych momentów podporowych (np. stropy drewniane, prefabrykowane stropy kanałowe). Przy obliczaniu nośności ścian należy uwzględnić także obciążenie poziome działające bezpośrednio na ścianę, zwiększające mimośrody działania obciążeń Model ciągły Współczynnik φ i dla murów z elementów grupy 1 wyznacza się ze wzoru: 2 e φ i i = 1 t w którym mimośród e i : M id M wd e i = + + e a 0, 05 t N i d N i d gdzie: M id obliczeniowy moment zginający w przekroju ściany pod stropem M 1d lub nad stropem M 2d, wynikający z obciążenia ściany stropem, N id obliczeniowa siła pionowa w rozpatrywanym przekroju, M wd obliczeniowy moment zginający od obciążenia poziomego, e a mimośród przypadkowy. Mimośród przypadkowy przyjmować należy: e a = h / 300 gdzie: h wysokość ściany w świetle wyrażona w mm. 25

28 Rys Schemat do wyznaczania momentów w modelu ciągłym. Wyznaczanie wartości momentów M 1d im 2d, gdy obciążenie stropów jest równomiernie rozłożone: dla ściany obciążonej jednostronnie: E I 1 1 h1 2I 2 2 M1d = 85 E I E E I + + h h h dla ściany obciążonej dwustronnie: Momenty węzłowe wynoszą: dla przęsła o rozpiętości L 3 : dla przęsła o rozpiętości L 4 : , M o3 E 1I 1 h1 M1d = 0, 85 o3 o4 E 1I 1 E 2I 2 E 3I 3 E 4I h1 h2 h3 h4 M M o3 o4 q = q = ( M M ) Moment od obciążenia poziomego w d wyznacza się jak dla belki ciągłej. Gdy jest równomiernie rozłożone przyjmować można: M wd 3 d 4 d L L 12 wd = h 1 Wartość współczynnika φ m oblicza się jak dla pręta podpartego przegubowo o wysokości efektywnej h eff, obciążonego siłą N md działającą na mimośrodzie e m obliczanym ze wzoru: e m M md + Mwd = + ea 0, 05 t N md gdzie: M md największy moment obliczeniowy w środkowej 1/5 wysokości ściany, M wd moment zginający w połowie wysokości ściany od obciążenia poziomego, N md obliczeniowa siła pionowa w połowie wysokości ściany. Wpływ długotrwałego działania obciążenia na nośność ściany uwzględnia się, przyjmując do wyznaczania wartości φ m długotrwały moduł sprężystości muru E. Jeżeli duża dokładność obliczeń nie jest konieczna, przyjąć można dla murów na zaprawie o f m 5MPa α c, = 700. Przy obliczaniu ścian o przekroju prostokątnym wartość współczynnika φ m przyjmować należy z tablicy 12 PN-B-03002:2007 w zależności od współczynnika smukłości h eff /t, współczynnika sprężystości α c, i wartości mimośrodu e m. 26

29 Model przegubowy Do wyznaczania momentu M 1d w przekroju pod stropem dla ściany najwyższej kondygnacji przyjmuje się, że siła N 0d, będąca obciążeniem przekazywanym z dachu działa na mimośrodzie e a w stosunku do nominalnej osi ściany, a obciążenie ze stropu N Sl,d na mimośrodzie 0,4 t+e a. Moment M 2d w przekroju nad stropem niższej kondygnacji wyznacza się przyjmując, że siła N 2d, będąca sumą sił N 0d i N Sl,d oraz ciężaru ściany działa na mimośrodzie e a. Gdy na ścianę działa obciążenie poziome wartość mimośrodu należy zwiększyć o mimośród dodatkowy e m,w równy: M wd e m, w = N md gdzie: M wd obliczeniowy moment zginający w połowie wysokości ściany od obciążenia równomiernie rozłożonego w d, obliczony jak dla belki wolnopodpartej: M wd w = d 8 2 h 1 Dla ścian niższych kondygnacji przyjmuje się, że siła N 0d stanowiąca sumę obciążenia z wyższych kondygnacji przekazywanego na ścianę w przekroju pod stropem działa na mimośrodzie e a, a obciążenie ze stropu N Sl,d na mimośrodzie 0,33 t+e a. Sl,d Sl,d Siła N 2d w przekroju nad stropem dolnej kondygnacji analogicznie jak w przypadku ściany najwyższej kondygnacji działa na mimośrodzie e a. Momenty M 1d im 2d wyznacza się ze wzorów: dla najwyższej kondygnacji M 1d = N 0d e a + N Sl,d (0,4 t + e a ) M 2d = N 2d e a dla niższych kondygnacji M 1d = N 0d e a + N Sl, d (0,33 t + e a ) M 2d = N 2d e a Współczynnik φ m odczytać można z tablicy 12 PN-B :2007 podobnie jak dla modelu ciągłego. Wartość mimośrodu e m wyznacza się ze wzoru: 0,6 M1d + 0, 4 M 2d em = Nmd Rys Schemat do wyznaczania momentów w modelu przegubowym. a) ściana najwyższej kondygnacji, b) ściana niższej kondygnacji Wysokość efektywna ścian Wysokość efektywną ścian wyznacza się ze wzoru: h eff = ρ ρ h h h- przy posługiwaniu się modelem ciągłym wysokość kondygnacji w osiach modelu ramy (h 1 ), przy posługiwaniu się modelem przegubowym - wysokość kondygnacji w świetle. n Tabela 5.1. Współczynnik ρ h. Rodzaj stropów Rodzaj konstrukcji z uwagi na Betonowe z wieńcami usztywnienie przestrzenne żelbetowymi inne Usztywniona przestrzennie bez możliwości przesuwu poziomego 1,0 1,25 Bez ścian usztywniających, z liczbą ścian 3 i więcej 1,25 1,5 prostopadłych przejmujących obciążenie poziome 2 1,5 2,0 Ściany wolnostojące 2,0 27