Katedra Konstrukcji Budowlanych. Politechnika Śląska. Dr hab. inż. Łukasz Drobiec

Katedra Konstrukcji Budowlanych. Politechnika Śląska Dr hab. inż. Łukasz Drobiec Wprowadzenie Zarysowania to najczęstsze uszkodzenia ścian murowych. Powstawanie zarysowań może być związane z: podłożem i sposobem posadowienia (niejednorodność podłoża, nierównomierne osiadanie gruntu, utrata stateczności podłoża, ruchy podłoża w gruntach wysadzinowych, wpływy od eksploatacji górniczej, zmiana warunków wodnych w gruncie), przeciążeniem (wywołanym wadliwym projektowaniem, wykonaniem, modernizacją lub zmianą funkcji obiektu), czynnikami termicznymi (nierównomierna praca materiałów o różnych współczynnikach rozszerzalności cieplnej w miejscu ich połączenia, nierównomierne nagrzewanie się fragmentów konstrukcji), skurczem i pęcznieniem, wpływami dynamicznymi i wyjątkowymi (wstrząsy górnicze, drgania wzbudzane przez ruch pojazdów i maszyn przemysłowych, wstrząsy wywołane robotami budowlanymi ) 1

Naprawy uszkodzeń Najczęstszymi sposobami napraw zarysowanych murów są: Przemurowanie zarysowań, Zszycie i ankrowanie rys, Iniekcja zarysowań, Przemurowanie rys W przypadkach, gdy rysy nie biegną przez całą wysokość ściany murowanej, często stosowane jest tzw. przemurowanie muru w obszarze rysy. Polega ono na usunięciu (wyjęciu) z muru uszkodzonych elementów murowych i zastąpieniu ich elementami nowymi. 2

Przemurowanie rys Przy stosowaniu przemurowania zarysowań, z reguły nie wykonuje się żadnych obliczeń. Jest to podejście poprawne ale jedynie w sytuacjach, gdy rysa nie rozwidla się a po usunięciu uszkodzonych elementów murowych, powstały otwór nie jest zbyt duży (zbyt szeroki). W innych wypadkach powinno się raczej wykonać obliczenia sprawdzające nośności takiego muru na obciążenia pionowe z uwagi na fakt, że konstrukcja jest w ciągłym stanie obciążenia. Po wykonaniu otworu (usunięcie uszkodzonych elementów w miejscu rysy) w strefach sąsiadujących, naprężenia w murze wzrosną ze względu na zmniejszenie się przekroju czynnego. Dlatego, gdy istnieje taka potrzeba, należy sprawdzić nośność w tych obszarach i jeżeli okaże się to konieczne odciążyć te obszary ściany, np. przez podparcie stropów w celu przejęcia ich reakcji na czas wykonywanej naprawy. Przemurowanie rys 3

Przemurowanie rys Zszycie rys Jednym z najczęstszych sposobów zarysowań murów jest zszycie rys lub dozbrojenie muru. Zszycie rys i dozbrojenie muru pozwala na: Zmianę sztywności ściany i ograniczenie jej odkształceń (ankrowanie lub wieńce rozproszone) Rozłożenie naprężeń w miejscach koncentracji na większy obszar muru (lokalne zszycie rysy) 4

co max. 3 spoiny co max. 3 spoiny Metody zszywania zarysowań Lokalne zszycie rys Kotwienie (ankrowanie) obiektu Rozproszone wieńce Lokalne zszycie rys min. 50 cm?? 5

co max. 3 spoiny co max. 3 spoiny Lokalne zszycie rys min. 50 cm?? Lokalne zszycie rys t max s t.max t max Uproszczony model fragmentu muru wzmocnionego prętami 6

Lokalne zszycie rys - materiały Pręty stalowe (gładkie lub żebrowane) o średnicy do 10 mm (praktycznie 6, 8) Inne pręty (np. spiralne ze stali nierdzewnej) Pasy z włókien węglowych, Zaprawa cementowa, Zaprawa systemowa, Lokalne zszycie rys - technologia wykonania przed wzmocnieniem elementu wszystkie rysy wypełnia się zaprawą cementową następnie usuwa się tynk z obu stron ściany (co najmniej na 50 cm z obu stron rysy) usuwa się zaprawę ze spoin na głębokość 2 3 cm oczyszczenie powstałych bruzd i zmycie wodą bruzdy wypełnia się zaprawą cementową co najmniej marki M-5 i wciska w nią pręty o odpowiedniej długości 7

Lokalne zszycie rys - uwagi Opisana technologia naprawy nie precyzuje warunków doboru średnicy prętów (znane są tylko wartości graniczne wynikające z grubości spoiny poziomej) jak i długości ich zakotwienia po obu stronach rysy. Na podstawie analizy numerycznej próbowano uzyskać odpowiedź na pytanie: jaką długość zakotwienia przyjmować przy danej średnicy pręta? Zszycie rys Przy stosowaniu tego sposobu również najczęściej nie wykonuje się obliczeń. Aby móc wykonać takie obliczenia, należałoby wiedzieć jakie naprężenia rozciągające spowodowały wystąpienie danego zarysowania. Wartości naprężeń rozciągających można określić wykorzystując modele bazujące na MES. Stosuje się: Mikromodelowanie, Modele homogeniczne (parametry modelu jak przyjąć?) 8

Zszycie rys Znając wielkość naprężeń rozciągających, średnicę pręta zszywającego przyjąć można ze wzoru: gdzie: Φ średnica pręta, σ poziome naprężenia rozciągające w murze, h odległość między prętami, t grubość muru, f d wytrzymałość obliczeniowa stali, Lokalne zszycie rys - uwagi Zależność koncentracji poziomych naprężeń rozciągających w pionowym przekroju od długości zakotwienia L z i średnicy prętów* * Na podstawie: Kindracki J., Leleń S.: Naprawa ścian murowych 9

Lokalne zszycie rys - wnioski W przypadku zszywania zarysowanych ścian murowych za pomocą zbrojenia, jego minimalna długość zakotwienia po każdej stronie rysy nie powinna być krótsza niż L z = 100 cm. Przy takich wartościach L z, niezależnie od średnicy prętów, następuje redukcja naprężeń rozciągających w murze na końcu wzmacnianego obszaru i zmniejsza się prawdopodobieństwo wystąpienia pionowych rys wtórnych. Kotwienie (ankrowanie) ścian 10

Ankrowanie - materiały Pręty stalowe (gładkie lub żebrowane) o średnicy > 20 mm (praktycznie 28, 32) Materiały do uzupełnień bruzdy, bloki oporowe (konstrukcje oporowe), Ankrowanie - technologia wykonania przyjęcie przebiegu ściągów, wykonanie bruzd w ścianach (ewentualnie otworów), założenie ściągów, Założenie bloków oporowych (konstrukcji oporowych) i skręcenie ściągów, zamurowanie bruzd, 11

Ankrowanie budynku Nie ma ujednoliconych przepisów ani wytycznych odnośnie obliczeń ankrowanych budynków. Ankrowanie budynku 13

Ankrowanie budynku e 1 e 2 e 5 e 3 R 1 R2 R 5 R 3 M Sd = R 1 e 1 + R 2 e 2 + R 3 e 3 + R 4 e 4 + R 5 e 5 + R 5 e 5 e 5 R 5 e 4 R 4 Punkt obrotu Ankrowanie budynku R 1 = f yd A S1 R 1 R 2 = f yd A S2 M Rd = R 1 h 1 + R 2 h 2 h 1 R 2 M Sd < M Rd h 2 Punkt obrotu 14

Wieńce rozproszone Wykonuje się jak przy lokalnym zszyciu rys, z tą różnicą, że zbrojenie prowadzi się przez całą długość ściany i zapewnia wymagane normą żelbetową długości zakotwienia i połączenia na zakład. Zbrojenie przyjmuje się z warunku na minimalną ilość zbrojenia wieńca wg normy żelbetowej, pamiętając o ograniczeniach związanych z grubością spoiny wspornej. Naprawa rys - uwagi końcowe Przed wykonaniem naprawy należy określić przyczyny wywołujące dane uszkodzenie Należy wyeliminować lub przynajmniej starać się zminimalizować przyczyny powstania zarysowań 15

Budynek mieszkalny Budynek mieszkalny 16

Budynek mieszkalny Budynek mieszkalny Gliwice 17

Budynek mieszkalny Gliwice Budynek mieszkalny Gliwice 18

Budynek mieszkalny Bytom Budynek mieszkalny Gliwice 19

Kraków, Muzeum Szołayskich Łódź, kościół Św. Ducha 20

Kopalnia Bielszowice Kopalnia Bielszowice 21

Kopalnia Bielszowice Budynki koło budowy dworca i CH Katowice 26

Budynki koło budowy dworca i CH Katowice ankrowanie Zszycie rysy wieńce rozproszone Budynki koło budowy dworca i CH - Katowice 27

Budynki koło budowy dworca i CH - Katowice Budynki koło budowy dworca i CH - Katowice 28

I wreszcie Fajrant? 33