KONSTRUOWANIE MURÓW WEDŁUG PN-EN WYMAGANIA DOTYCZĄCE ZBROJENIA

Transkrypt

1 Dr inż. Radosław Jasiński Politechnika Śląska 1. Rys historyczny KONSTRUOWANIE MURÓW WEDŁUG PN-EN WYMAGANIA DOTYCZĄCE ZBROJENIA Konstrukcje murowe wzmocnione stalowymi wkładkami były znane w XVIII wieku, kiedy stosowano wzmocnienia ścian za pomocą stalowych płaskowników (rys. 1). Jednak pierwszą udokumentowaną konstrukcją wzmocnioną stalą płaską był wybudowany w 1813 r. w Anglii komin zaprojektowany przez Sir Marca Brunela i murowany tunel (1825r.). W Polsce pierwszą konstrukcją zbrojoną był wybudowany w 1936 roku budynek sakralny projektu Prof. W. Danileckiego. Rys. 1. Wzmocnienie konstrukcji murowej za pomocą płaskowników (XVIII w.) Początkowo zbrojenie w konstrukcjach murowych stosowano wyłącznie jako zabieg czysto konstrukcyjny bez stosownej podbudowy teoretycznej i weryfikacji badawczej. Pewne podobieństwo konstrukcji murowych z konstrukcjami betonowymi, szczególnie pod względem znikomej wytrzymałości na rozciąganie w porównaniu z wytrzymałością na ściskanie sprawiał, że stalowe wkładki umieszczono strefach rozciąganych elementów zginanych (nadproża belkowe, belki wysokie itp.) lub w murach ściskanych (filarki międzyotworowe) względnie obszarach poddanych lokalnemu dosiskowi. W pierwszych latach XX wieku w poszukiwaniu metod zabezpieczenia budynków przed wpływami oddziaływań sejsmicznych rozpoczęto doświadczenia z murami zbrojonymi poddanymi ścinaniu. Wyniki były na tyle pozytywne, że zostały niezwłocznie zastosowanie na szeroką skalę w budynkach zlokalizowanych na terenach sejsmicznych. Opublikowane obserwacje z tamtego okresu dokumentujące stan techniczny budynków zbrojonych, po silnym trzęsieniu ziemi w Indiach wskazywały, że skala uszkodzeń była zdecydowanie mniejsza niż w budynkach bez zbrojenia. Kolejnym impulsem, który przyczynił się do powszechniejszego stosowania zbrojonych konstrukcji murowych była konieczność wznoszenia budowli ochronnych (schronów) podczas II wojny światowej, a następnie odbudowa zniszczonych miast. Pierwsze krajowe badania zbrojonych konstrukcji murowych (ściany ściskane zbrojone siatkami, prętami, strzemionami i pętlami) zostały zapoczątkowane w Politechnice Warszawskiej w roku 1937 przez W. Adamskiego i opublikowane dopiero po II wojnie światowej w roku Natomiast pierwsze praktyczne wskazówki dotyczące konstruowania zbrojenia konstrukcji murowych znaleźć można w pracy W. Danileckiego (Konstrukcje zespolone. Murowe zbrojone i ceglanożelbetowe. Wydawnictwo Budownictwo i Architektura. Warszawa 1954r.), w której na wstępie zastrzega się, że stosowanie zbrojenia ze stali wysokich wytrzymałości jest

2 nieuzasadnione ze względu na możliwość potencjalnego zniszczenia elementów murowych i zaprawy w skutek przeciążenia przy jednoczesnym niewykorzystaniu właściwości stali. W związku z tym, zalecano stosowanie stali o wytrzymałości nie większej niż 190 MPa. Do wykonywania murów zbrojonych sugerowano ponadto zastosowanie cegły pełnej, cegły dziurawki lub cegły odpowiednio wyprofilowanej (z wyżłobieniami i bruzdami) względnie ceramicznych pustaków z otwartymi kanałami rys. 2. Rys. 2. Elementy murowe stosowane do wykonywania zbrojonych podłużnie konstrukcji murowych z lat 50. XX w. Obecnie do zbrojenia pionowego konstrukcji murowych stosuje się elementy, w których można usunąć fragmenty ścianek i w powstałych otwartych bruzdach osadzić zbrojenie rys. 3a, lub osadzić zbrojenie w istniejących pionowych drążeniach lub otworach rys. 3b. Rys. 3. Nowoczesne elementy murowe służące do wykonywania zbrojonych podłużnie konstrukcji murowych: a) przed usunięciem ścianek i osadzeniem zbrojenia, b) po osadzeniu zbrojenia 2. Ustalenia normowe 2.1. Rodzaje zbrojenia Jako podstawowe założenie norma EC-6 przyjmuje, że zbrojenie powinno być tak sytuowane i skonstruowane, aby występowała pełna współpraca z murem w przenoszeniu sił wewnętrznych. Identycznie jak w wypadku konstrukcji żelbetowych zbrojenie powinno być zlokalizowane wszędzie tam gdzie jawnie lub potencjalnie wystąpić mogą naprężenia rozciągające lub gdy należy ograniczyć odkształcenia poprzeczne muru. Ustanowiona w 2003 norma europejska, a następnie wprowadzona w Polsce w 2005 r. norma PN-EN 845-3:2003 podaje wymagania dotyczące zbrojenia do spoin wspornych w konstrukcjach murowych. Zgodnie z jej postanowieniami, zaleca się stosować do spoin wspornych prefabrykowane zbrojenie w postaci rys. 4. kratowniczek; drabinek; siatek plecionych; siatek cięto-ciągnionych. Przy czym zastosowana stal pod względem cech wytrzymałościowoodkształcaniowych powinna odpowiadać wymaganiom stali stosowanych do zbrojenia betonu zawartych w Eurokodzie 2.

3 Rys. 4. Prefabrykowane zbrojenie do spoin wspornych zgodnie z PN-EN 845:2003: a) siatka pleciona, b) siatka cięto-ciągniona, c) typu drabinka, d) typu katowniczka Przedstawione zbrojenie strukturalne w zasadzie wyklucza w praktycznych zastosowaniach używanie niepowiązanych ze sobą prętów oraz płaskowników stalowych w tym np. bednarki. Do murów wykonanych na cienkie spoiny pręty zbrojenia strukturalnego powinny być wykonane z połączonych ze sobą płaskowników lub drutów o maksymalnej grubości lub średnicy nie przekraczającej 1,5 mm. Obecnie w kraju stosowane jest powszechnie zbrojenie typu kratowniczka odpowiednio zabezpieczone antykorozyjnie i produkowane w odmianach przeznaczonych do murów na zwykłe i cienkie spoiny. W starszych normach i przepisach krajowych zalecono, że do zbrojenia poprzecznego konstrukcji stosować można siatki wiązane, lub zgrzewane o oczkach od 30 do 100 mm oraz pręty wygięte w kształcie wężyków (zwanych także pętlami) z walcówki okrągłej lub gładkiej (rys. 5). Rys. 5. Zbrojenie poprzeczne według dawnych zaleceń krajowych: a) zbrojenie w postaci siatek, b) zbrojenie wężykami, a 1, a 2 rozstaw prętów, s rozstaw zbrojenia 2.2. Otulenie prętów zbrojenia Istotą zbrojonych konstrukcji murowych, analogicznie jak konstrukcji żelbetowych jest prawidłowe usytuowanie zbrojenia w zaprawie lub betonie i ochrona przed wpływami środowiskowymi. Jako zasadę norma EC-6 przyjmuje, że stal zbrojeniowa powinna być dostatecznie trwała jako stal antykorozyjna lub odpowiednio zabezpieczona aby spełniała swoje zadania w lokalnych warunkach środowiskowych i w przewidywanym w czasie użytkowania budynku. W celu spełniania powyższych wymagań zaleca się, aby: minimalna grubość otuliny zaprawą, mierzona od lica muru, wynosiła 15 mm - rys. 6, grubość otuliny zaprawą zwykłą i lekką nad i pod prętem zbrojeniowym w spoinach wspornych powinna tak ustalona, aby całkowita grubość spoiny była co najmniej 5 mm większa niż średnica pręta zbrojeniowego, ale nie większa

4 niż grubość maksymalna. Odpowiednią grubość otuliny zapewnić można stosując odpowiednie krążki dystansowe nakładane na pręty zbrojeniowe. Rys. 6. Zasady przyjmowania otuliny zbrojenia w spoinach wspornych według EC-6 Doboru sposobu zabezpieczenia stali zbrojeniowej w zależności od przewidywanych warunków środowiskowych dokonuje się według szczegółowych zaleceń podanych w rozdziale 4 EC-6. Zaostrzone kryteria co do grubości otuliny w zaprawie stosuje się w wypadku niezabezpieczonej antykorozyjnie stali węglowej (por. tablica 1). W zasadzie w klasach ekspozycji MX2, MX3 i MX4 w murach otynkowanych od strony zewnętrznej grubość otuliny pokazanej na rys. 6 powinna być zwiększona do 30 mm, przy stosowaniu zaprawy klasy co najmniej M4. Również obcięte końce prętów występujące w strefach zakotwienia lub zakładu wykonanych z niechronionej stali węglowej powinny być otulone zaprawą grubości co najmniej 30 mm. Jeżeli zastosowano specjalne środki zabezpieczające takie jak np. powłoki ochronne z tworzywa sztucznego lub warstwy cynku ewentualnie stosowana jest stal nierdzewna grubość otulenia można zmniejszyć do wartości minimalnej równej 15 mm. W przypadku ścian wykonanych z elementów murowych z pionowymi drążeniami przeznaczonymi do późniejszego wypełniania, a także szczególnego przewiązania muru zaleca się dodatkowo, aby grubość otuliny zaprawą lub betonem odpowiednio nie była mniejsza niż 20 mm lub średnicy pręta. Tablica 1. Zalecane wartości minimalnej otuliny betonowej c nom dla stali węglowej Zawartość cementu a Klasa ekspozycji kg/m Stosunek wodno-cementowy nie większy niż 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 Minimalna grubość otuliny betonem mm MX1 b c 20 c 20 c MX MX MX4 i MX d 50

5 a b c d Wszystkie mieszanki bazują na kruszywie o maksymalnej, nominalnej średnicy 20 mm. Gdy są stosowane kruszywa o innym uziarnieniu, zawartość cementu powinna być odpowiednio zwiększona o +20% w przypadku uziarnienia 14 mm i +40% dla uziarnienia 10 mm. W przypadku klasy środowiska MX1, gdy otulina zbrojenia jest nie mniejsza niż 15 mm, można alternatywnie zastosować zaprawę 1 : 0 ¼ : 3 : 2 (cement : wapno : piasek : kruszywo o uziarnieniu 10 mm). Wartości otuliny mogą być zredukowane do minimum 15 mm w sytuacji, gdy maksymalne uziarnienie kruszywa nie przekracza 10 mm. Gdy zawilgocony beton wypełniający może być poddany działaniu mrozu należy zastosować beton mrozoodporny. Identyczne do pokazanych na rys. 6 zalecania dotyczące minimalnej otuliny zbrojenia przyjęto w ostatniej normie krajowej PN-B-03002:2007. Natomiast w starszych normach PN-B-03002:1987 i PN-B-03340:1989 podano, że zbrojenie poprzeczne umieszczane w spoinach wspornych powinno być otulone zaprawą grubości co najmniej 20 mm, a strzemiona o średnicy równej 6 mm mogły być otulinę zmniejszoną o 5 mm równą 15 mm. Grubość spoin według norm z przełomu lat 80 i 90 XX. w., w których układane było zbrojenie powinna być o 4 mm większa od grubości zajmowanej przez zbrojenie, przy czym nie mogła przekraczać 17 mm. W przepisach krajowych oraz w EC-6 jak również w normach innych krajów nie podano zaleceń szczegółowych dotyczących zasad określania otuliny zbrojenia umieszczanego w cienkich spoinach wspornych. Przy konstruowaniu tego typu ścian posłużyć mogą zalecania producentów zbrojenia przeznaczonego do cienkich spoin rys. 7. Minimalne otulenie pasów kratowniczek powinno wynosić co najminej 20 mm. W celu zapewniania współpracy zbrojenia z zaprawą otuliny nad i pod płaskownikiem nie powinna być mniejsza niż 1,0 mm. Rys. 7. Zasady przyjmowania otuliny zbrojenia w cienkich spoinach wg zaleceń jednego z producentów (1 tynk wykończeniowy)

6 2.3. Minimalny przekrój zbrojenia Warunki konstruowania zbrojenia ustalone na początku XX wieku, kiedy świadomie zaczęto wprowadzać zbrojenie konstrukcji murowych dotyczyły tylko wartości maksymalnej i szacowały go na poziomie 1%. Eksperymenty ze smukłymi elementami badawczymi wskazywały, że dalsze zwiększanie ilości zbrojenia nie daje korzyści statycznych. Przy ściskaniu z dużym mimośrodem e>(0,3 0,5)y (y odległość od środka ciężkości przekroju muru do krawędzi bardziej ściskanej) skuteczność zbrojenia była nieznaczna. Nie podano wówczas minimalnego stopnia poprzecznego, zapewne z tego powodu, że eksperymentalnie nie poszukiwano ilości zbrojenia nie pogarszającej właściwości muru, ale ilości zbrojenia wyraźnie zwiększającej nośność przy zadanej smukłości. Stosowanie zbrojenia w konstrukcjach murowych powinno uwzględniać dodatkowe wymagania w zakresie minimalnej jego ilości w zależności od funkcji które pełni. EC-6 w kwestii przyjmowania zbrojenia w spoinach wspornych podaje następujące minimalne wartości procentu zbrojenia: a) ρ = 0,05% pola przekroju efektywnego muru obliczonego jako iloczyn efektywnej szerokości i wysokości muru jeżeli zbrojenie w murze ma na celu zwiększenie nośności, b) ρ = 0,03% całego przekroju poprzecznego ściany (tzn. 0,015 % w każdej płaszczyźnie licowej) w ścianach, w których zbrojenie w spoinach wspornych ma na celu zwiększenie nośności na obciążenie poziome działające prostopadle do lica ściany, c) ρ = 0,03% całego przekroju poprzecznego ściany jeżeli zbrojenie w spoinach wspornych ma na celu ograniczenie zarysowania lub zapewnienie ciągłości ściany, d) ρ = 0,05% przekroju poprzecznego ściany, za który przyjmuje się iloczyn całej szerokości i wysokości efektywnej w zbrojonych jednokierunkowo ścianach szczelinowych z wypełnioną szczeliną. Zbrojenie układane powinno być w kierunku prostopadłym do zbrojenia głównego. e) ρ = 0,05% przekroju poprzecznego ściany, za który przyjmuje się iloczyn całej szerokości i wysokości efektywnej w elementach konstrukcyjnych, w których wymagane jest zbrojenie na ścinanie. W podstawowych przypadkach obciążenia konstrukcji murowych czyli ściskania, ścinania i zginania minimalny przekrój zbrojenia nie powinien być mniejszy niż 0,05% pola przekroju efektywnego muru. We wcześniejszych wersjach Eurokodu 6 zawartych w prenornie EC-6V przyjęto, że minimalny procent zbrojenia, którego zadaniem było podwyższenie nośności nie powinien być mniejszy niż 0,10%, a w wypadku zwiększenia rysoodporności nie powinien być mniejszy niż 0,03%. Tak więc w ostatecznej wersji EC-6 minimalny procent zbrojenia został zredukowany o 50%. Norma PN-EN :2005 z kolei nakazuje, aby w wypadku ścian narażonych na wpływy sejsmiczne stosować zbrojenie poziome w spoinach wspornych w pionowym rozstawie nie większym niż 600 mm dotrzymując warunku minimalnego procentu zbrojenia wynoszącego nie mniej niż 0,05%. W wypadku pionowego zbrojenia nakazuje umieszczać pręty zbrojenia w obetonowanych rdzeniach w ten sposób aby procent zbrojenia był nie mniejszy niż 0,08%. Ostatnia krajowa norma pomostowa PN-B-03002:2007 przyjęła wszystkie zalecenia dotyczące minimalnego stopnia zbrojenia zawarte w EC-6, a dodatkowo

7 podała zalecania dotyczące budynków obciążonych dynamicznie. Zalecono w tym względzie, żeby w ścianach obiektów narażonych na oddziaływania sejsmiczne zlokalizowanych na terenach górniczych lub wywołanych intensywnym ruchem kołowym lub szynowym, w celu ograniczenia zarysowania lub zapewnienia ciągłości minimalny procent zbrojenia nie był mniejszy niż 0,07% pola przekroju poprzecznego muru. We wcześniejszej normie PN-B-03002:1987 zalecono aby odległość między zbrojonymi poprzecznie spoinami wspornymi była nie większa niż 400 mm w wypadku stosowania zbrojenia w postaci siatek lub 160 mm w wypadku stosowania zbrojenia prętami. Norma PN-B-03340:1989 dotycząca zaspolonych konstrukcji murowych zalecała aby stosować minimalny stopień zbrojenia podłużnego przy rozciąganej krawędzi muru w ilości nie mniejszej niż 0,015%. Podawała również, że przy stosowaniu zbrojenia poprzecznego w postaci strzemion zabezpieczających ściany rdzeni przed zdeformowaniem w rozstawie nie większym niż co 5 spoinę wsporną. Polska Norma PN-B-03340:1999 podawała minimalną ilość zbrojenia na poziomie 0,1% jeżeli zbrojenie miało na celu zwiększenie nośności oraz 0,03% w przypadku kiedy chodziło o poprawienie rysoodporności. Minimalny procent zbrojenia w ścianach narażonych na wpływy parasejsmiczne ustalono na poziomie 0,07% Średnice prętów zbrojeniowych EC-6 zaleca, aby maksymalny wymiar stosowanego zbrojenia był tak dobierany, aby zapewnione było odpowiednie jego osadzenie w zaprawie lub betonie wypełniającym. Przy czym, średnica stosowanych prętów zbrojeniowych powinna być nie mniejsza niż 5mm. Spełnione powinny być również wymagania w zakresie zakotwienia zbrojenia oraz otulenia. W praktyce oznacza to, że w przypadku stosowania pojedynczych, niepowiązanych ze sobą pionowych prętów umieszczanych w bruzdach i kanałach, średnica powinna być nie mniejsza niż 5 mm. Podobne traktować należy powyższe zalecania odnośnie elementów łączących w ścianach szczelinowych zgodnych z PN- EN i prefabrykowanego zbrojenia w spoinach wspornych, które powinno spełniać wymagania normy PN-EN Zakotwienia zbrojenia rozciąganego i ściskanego W normie podano, że długość zakotwienia stali zbrojeniowej powinna być dostateczna do przekazania sił rozciągających lub ściskających w niej występujących do zaprawy lub betonu wypełniającego. Jednocześnie w strefie zakotwienia nie powinny powstać rysy podłużne w zaprawie jak również rysy spowodowane rozłupywaniem muru. Prawidłowe zakotwienie zbrojenie uzyskuje się przy zastosowaniu: zakotwienia prostego, haków prostych, haków półokrągłych oraz pętli rys. 8. Alternatywnie dopuszcza się także stosowanie innych typów zakotwień np. zakotwień mechanicznych pod warunkiem odpowiedniego sprawdzanie eksperymentalnego.

8 Rys. 8. Szczegóły zakotwienia: a) zakotwienie proste, b) hak prosty, c) hak półokrągły, d) pętla Zakotwienie proste rys. 8a oraz hak prosty rys. 8b nie powinno być stosowane do prętów gładkich o średnicy większej niż 8 mm. Do zakotwienia prętów ściskanych stosować można wyłącznie zakotwienie proste rys. 8a, pozostałe zakotwienia w postaci haków oraz pętli nie powinny być stosowane. W EC-6 zaleca się także, aby wymaganą długość zakotwienia prostego l b, obliczać przy założeniu równomiernie rozłożonych naprężeń przyczepności identycznie jak w wypadku konstrukcji żelbetowych ze wzoru: φ f (1) yd b = γ M 4 fbok l gdzie: φ średnica efektywna zbrojenia,; f yd obliczeniowa granica plastyczności stali, f bod przyczepność obliczeniowa (wg pkt EC-6) tablica 2 i tablica 3) γ M częściowy współczynnik bezpieczeństwa przyjmowany wg tablicy NA.1 γ M = 2,0 2,2. Tablica 2. Przyczepność charakterystyczna zbrojenia w betonie wypełniającym (mury skrępowane) C25/30 lub Klasa wytrzymałościowa betonu C12/15 C16/20 C20/25 wyższa f bok pręty ze zwykłej stali węglowej (N/mm 2 ) f bok pręty ze stali węglowej wysokiej ciągliwości i stali nierdzewnej (N/mm 2 ) 1,3 1,5 1,6 1,8 2,4 3,0 3,4 4,1 Tablica 3. Przyczepność charakterystyczna zbrojenia w zaprawie lub w betonie wypełniającym (za wyjątkiem murów skrępowanych) Zaprawy M2-M5 M5-M9 M10-M14 M15-M19 M20 Klasa Betonu Nie stosuje się C12/15 C16/20 C20/25 C25/30 lub wyższa f bok pręty ze zwykłej stali węglowej (N/mm 2 ) 0,5 0,7 1,2 1,4 1,4

9 f bok pręty ze stali węglowej wysokiej ciągliwości i stali nierdzewnej (N/mm 2 ) 0,5 1,0 1,5 2,0 3,4 Przy stosowaniu zakotwienia w postaci haków prostych, półokrągłych lub pętli długość zakotwienia można zredukować o 30% do 0,7 l b. Dodatkowo, jeśli chodzi o długość zakładu, to powinna ona spełniać także szczegółowe zalecenia w tym względzie, podane w normy EC-6. Długość zakotwienia można zmniejszyć jeżeli przekrój zbrojenia jest większy od wymaganego na podstawie obliczeń, pod warunkiem że: a) długość zakotwienia prętów rozciąganych jest nie mniejsza od największej z wartości: 0,3 l b, 10 średnic pręta, 100 mm, b) długość zakotwienia prętów ściskanych jest nie mniejsza od największej z wartości: 0,6 l b, 10 średnic pręta, 100 mm. Jeżeli do kotwienia prętów stosuje się zbrojenie poprzeczne, należy je rozłożyć równomiernie na długości zakotwienia z przynajmniej jednym prętem umieszczonym w strefie zakrzywienia zakotwienia (por. rys. 8b, rys. 8c, rys. 8d). Pole powierzchni poprzecznego przekroju zbrojenia kotwiącego nie powinno być mniejsze niż 25 % pola przekroju jednego pręta kotwionego. Natomiast w sytuacji, gdy stosuje się w spoinach wspornych zbrojenie prefabrykowane, to zaleca się, aby długość zakotwienia wyznaczać na podstawie przyczepności charakterystycznej na podstawie badań zgodnie z normą PN-EN Długość zakładu zbrojenia rozciąganego i ściskanego Zaleca się aby długość zakładu dwóch prętów zbrojenia obliczać według zależności (1) odpowiednio do mniejszej średnicy prętów zachodzących na siebie. Ponadto, długość zakładu prętów zbrojenia powinna wynosić: l b w wypadku prętów ściskanych i rozciąganych, jeżeli mniej niż 30 % prętów w przekroju łączonych jest na zakład i jeżeli odległość w świetle łączonych prętów jest nie większa niż 10 średnic pręta, a grubość otulenia pręta betonem, lub zaprawą jest nie mniejsza niż 5 średnic pręta (rys. 9a), 1,4 l b w wypadku prętów rozciąganych, jeżeli 30 % lub więcej prętów w przekroju łączonych jest na zakład lub jeżeli odległość w świetle między łączonymi prętami jest mniejsza niż 10 średnic pręta, lub grubość otulenia pręta betonem lub zaprawą jest mniejsza niż 5 średnic pręta (rys. 9b), 2 l b w wypadku prętów rozciąganych, jeżeli jednocześnie 30 % lub więcej prętów w przekroju łączonych jest na zakład, a odległość w świetle między łączonymi prętami jest mniejsza niż 10 średnic pręta lub grubość otulenia pręta betonem, lub zaprawą jest mniejsza niż 5 średnic zbrojenia (rys. 9c).

10 Rys. 9. Długości zakładów zbrojenia wg EC-6 Połączeń na zakład nie należy wykonywać w strefach dużych naprężeń, a także w miejscach zmiany wymiarów przekroju, np. w miejscu uskoku grubości ściany. Odległość w świetle prętów łączonych na zakład powinna być nie mniejsza niż dwie średnice pręta lub 20 mm; miarodajna jest wartość większa. Jeżeli stosuje się łączenie zbrojenia prefabrykowanego w spoinach wspornych, to zaleca się, aby długość zakładu wyznaczać w zależności od wartości przyczepności charakterystycznej prętów zbrojenia, określonej z badań zgodnie z PN-EN Stosowne sposoby łączenia znaleźć można w wytycznych producentów zbrojenia i aprobatach technicznych Zakotwienie zbrojenia na ścinanie EC6 podaje także oddzielne, szczegółowe zalecenia dotyczące zakotwienia zbrojenia na ścinanie (belek oraz ścian) w postaci prętów oraz strzemion. Wymaga się, aby w takim przypadku wykonywać je w postaci haków prostych lub haków ukośnych (rys. 8b i rys. 8c) z jednoczesnym umieszczeniem prętów zbrojenia podłużnego wewnątrz tych haków. Przyjmuje się, że zakotwienie takie można uznać jako wystarczające, gdy promień krzywizny haka ukośnego jest powiększony o długość równą 5 średnic pręta lub 50mm, miarodajna jest wartość większa, i krzywizna haka prostego jest powiększona o długość równą 10 średnic pręta lub 70mm, miarodajna jest wartość większa - rys. 10. Rys. 10. Sposoby zakotwienia zbrojenia na ścinanie: a) haki proste, b) haki półokragłe

11 2.8. Skracanie zbrojenia rozciąganego We wszystkich elementach zginanych zaleca się przedłużać każdy pręt zbrojenia, z wyjątkiem podpory skrajnej, poza punkt, w którym przestaje on być potrzebny, na długość nie mniejszą niż wysokość efektywną przekroju elementu lub 12 średnic pręta. Zbrojenie przestaje być teoretycznie potrzebne w miejscu, gdzie obliczeniowa nośność przekroju na zginanie wyznaczona z uwzględnieniem tylko zbrojenia ciągłego jest równa występującemu tam obliczeniowemu momentowi zginającemu. Prętów nie należy kończyć w strefie rozciąganej jeżeli przy wszystkich kombinacjach obciążeń przynajmniej jeden z podanych niżej warunków nie został spełniony: pręty przedłużone są poza punkt, w którym przestają być obliczeniowo potrzebne (na zginanie) przynajmniej na długość zakotwienia wyznaczoną z zależności (1), nośność obliczeniowa na ścinanie w przekroju, w którym kończy się pręt, jest większa od dwukrotnej obliczeniowej siły poprzecznej w tym przekroju, pole powierzchni ciągłego zbrojenia w miejscu, w którym kończy się pręt, jest dwukrotnie większe od wymaganego z uwagi na zginanie w tym przekroju. W wypadku kotwienia prętów nad podporą skrajną, gdzie zamocowanie uznać można za pomijalnie małe, zaleca się przewidzieć zbrojenie, którego przekrój nie jest mniejsze niż 25 % przekroju zbrojenia potrzebnego w przęśle. W takiej sytuacji, zbrojenie nad podporą skrajną można zakotwić zgodnie z ogólnymi zasadami pokazanymi na rys. 8 lub przyjąć: efektywną długość zakotwienia równoważną 12 średnicom zbrojenia przechodzącego poza oś podpory, przy czym żadne zagięcie ani hak nie powinien być zlokalizowany przed osią podpory, efektywną długość zakotwienia równoważną 12 średnicom zbrojenia zwiększoną o d/2 mierząc od lica podpory (d wysokość efektywną przekroju elementu), przy czym żadne zagięcie ani nie powinno być zlokalizowane bliżej niż d/2 mierząc od lica podpory. Jeżeli odległość od lica podpory do miejsca przyłożenia obciążenia głównego (najbliższej krawędzi w wypadku przekazywania obciążenia na pewnej szerokości) jest mniejsza niż dwukrotna wysokość efektywna przekroju, zaleca się przedłużyć do podpory wszystkie przęsłowe pręty zbrojenia głównego i zakotwić je na długości równej 20 średnic tego zbrojenia. Zasady kotwienia zbrojenia rozciąganego nad podporą wewnętrzna i skrajną pokazano na rys. 11. Rys.11. Zakotwienie zbrojenia rozciąganego: a) nad podporą wewnętrzną, b) nad podporą skrajną

12 2.9. Zabezpieczenie zbrojenia ściskanego przed wyboczeniem W kwestii zabezpieczenia zbrojenia ściskanego przed lokalnym wyboczeniem zalecania EC-6 są zbieżne z ustaleniami zawartymi w przepisach dotyczących konstrukcji żelbetowych podanych w Eurokodzie 2, dotyczącym projektowania konstrukcji żelbetowych. Przy wykorzystaniu zbrojonego przekroju muru na ściskanie osiowe w co najmniej w 25%, zaleca się stosować łączenie poprzeczne prętów zbrojenia podłużnego przy pomocy strzemion, jeżeli pole podłużnego przekroju zbrojenia jest większe od 0,25% sumarycznego pola przekroju muru i betonu wypełniającego. Stosowane do zabezpieczenia prętów ściskanych strzemiona, nie powinny mieć średnicy mniejszej niż 4 mm lub ¼ maksymalnej średnicy. Rozstaw prętów w strefie, w której pręty zbrojenia podłużnego narażone mogą być na wyboczenie nie powinien być większy niż: mniejszy z wymiarów przekroju poziomego muru zbrojonego, 300 mm, 12 średnic prętów zbrojenia głównego. Pionowe pręty umieszczone w narożach przekrojów ściskanych powinny być ujęte przez każde strzemię. Kąt wewnętrzny utworzony przez ramiona strzemienia obejmującego pręt nie powinien być większy od 135. Wewnętrzne pręty zbrojenia wymagają objęcia strzemionami wewnętrznymi w rozstawie dwukrotnie większym Rozstaw zbrojenia Kwestia wymaganego rozstawu zbrojenia w EC-6 została przyjęta głównie na podstawie praktyki i doświadczeń w tym względzie zawartych w różnego rodzaju przepisach i zaleceniach dotyczących konstrukcji żelbetowych. Rozstaw ten powinien być dostatecznie duży, aby umożliwić ułożenie i zagęszczenia betonu wypełniającego lub zaprawy. Zasadne jest, aby odległość w świetle między sąsiednimi równoległymi prętami s l była nie mniejsza niż: d g + 5mm s = max gdzie: d g maksymalny wymiar kruszywa, φ średnica pręta. l φ, (2) 10mm Natomiast rozstaw zbrojenia rozciąganego umieszczanego w elementach zginanych takich jak ściany wspornikowe nie powinien przekraczać 600 mm. Kiedy zbrojenie główne jest skoncentrowane w rdzeniach lub pionowych drążniach elementów murowych, ewentualnie w przestrzeniach uformowanych przez odpowiednie ułożenie elementów murowych, pole przekroju zbrojenia poza miejscami łączenia na zakład nie powinno przekraczać 4% pola przekroju rdzenia lub drążenia. W miejscach połączeń na zakład, pole przekroju zbrojenia nie powinno przekraczać 8 % pola przekroju rdzenia lub drążenia. W wypadku gdy zbrojenie główne skoncentrowane jest w uprzednio wykonanych rdzeniach wymagany jest rozstaw większy niż 600 mm. W przekrojach, których nie uważa się za elementy z półką (w kształcie litery T lub L o szerokości równej 3 grubościom muru) rozstaw zbrojenia może być podwyższony do 1,5 m.

13 Maksymalny rozstaw prefabrykowanego zbrojenia do spoin wspornych według normy PN-EN nie powinien być większy niż 600 mm. Maksymalny rozstaw zbrojenia poprzecznego na ścinanie w postaci strzemion nie powinien być większy niż 0,75 wysokości efektywnej przekroju lub 300 mm. DETAILING OF MASONRY STRUCTURES WITH ACCORDANCE TO THE PN-EN REINFROCEMENT DETAIL The tradition of performing reinforced masonry structures in the world dating to the XVIII century, while in Poland the first half of the XX century. Initial recommendations for the construction of reinforcement were of a rather intuitive and were taken from the legislation applicable to the design of reinforced concrete. The development of research not only in strength but also the durability the structure allowed the formulation of rules of construction rebar reinforcement in the walls, which are in the current design standards. This paper presents the requirements of European standard EC 6 and the Polish National Annex for reinforcement details: cover of reinforced steel, minimum area of reinforcement, size and spacing and anchorage, laps, curtailment of reinforcing. Tradycja wykonywania zbrojonych konstrukcji murowych sięga na świecie XVIII w. natomiast w Polsce pierwszej połowy XX w. Początkowe zalecenia w zakresie konstruowania zbrojenia miały charakter raczej intuicyjny i zaczerpnięte były z przepisów stosowanych do konstrukcji żelbetowych. Rozwój prac badawczych nie tylko w dziedzinie wytrzymałości, ale także trwałości konstrukcji pozwolił na sformułowanie zasad konstruowania zbrojenia w ścianach, które znalazły się w obecnych normach projektowania. W artykule przedstawiono zalecenia europejskiej normy EC-6 oraz polskiego Załącznika Krakowego w zakresie konstruowania zbrojenia w zakresie: otuliny zbrojenia stalowego, minimalnej ilości zbrojenia, wielkości, rozstawu, zakotwienia zakładów oraz zakończenia zbrojenia.