W praktyce projektowej często występują sytuacje, w których wymagana jest większa nośność ścian, niż wynika to z parametrów elementów murowych, przewidzianych do zastosowania.
Większą nośność murów można uzyskać przez zwiększenie zarówno ich grubości, jak i wytrzymałości elementów murowych lub/i zaprawy. Jednak w praktyce rozwiązania takie nie zawsze są możliwe do zastosowania, gdyż zwiększenie grubości muru wiąże się ze wzrostem kosztów materiałów oraz z reguły z utratą powierzchni użytkowej pomieszczeń. Duży wpływ na przyjęte rozwiązania ścian mają także wymagania cieplne, często wymuszające zastąpienie grubych ścian jednowarstwowych przez dwuwarstwowe – cieńszy mur z ociepleniem. W takich przypadkach większą nośność murów uzyskuje się przez ich wzmocnienie słupkami żelbetowymi.
Słupki żelbetowe w murze mogą być wykonywane w sposób tradycyjny, przez zabetonowanie zbrojonej pionowej przerwy między elementami murowymi na całej wysokości ściany, co wymaga wykonania szalowania lub zastosowania specjalnych pustaków przeznaczonych do tego celu. W tym drugim przypadku wykonanie słupa w ścianie polega na wmurowaniu pustaków z otworem w taki sposób, aby utworzyły szalunek dla słupa, włożeniu przygotowanego wcześniej zbrojenia i zalaniu betonem. Pustaki z otworem są wbudowywane w ścianę w trakcie jej wznoszenia i przewiązywane jak inne pustaki.
Fot. 1. Widok elementów próbnych do badań wytrzymałościowych: a) elementy typu I, b) elementy typu II. Źródło: Archiwum ITB
Fot. 2. Widok elementów murowych: a) pustak Porotherm 25 P+W, b) pustak Porotherm 25 K P+W. Źródło: Archiwum ITB
Uproszczone zasady określania nośności konstrukcji zespolonych murowo-żelbetowych były podane w wycofanych już normach [1] i [2]. W aktualnych, krajowych przepisach normalizacyjnych [3] brak jest natomiast jednoznacznych zaleceń dotyczących zasad projektowania i wykonywania ściskanych murów wzmacnianych słupkami żelbetowymi. W celu oceny możliwości zwiększenia nośności takich ścian podjęto opisane poniżej badania doświadczalne.
Polecamy:
- Ściany trójwarstwowe w budynkach wielkopłytowych
- Wymagania dla ścian działowych
- Jak tworzyć ściany szczelinowe przy pomocy bloczków silikatowych
Nośność murów
Elementy próbne i metodyka badań
Badania doświadczalne przeprowadzono na elementach próbnych, tj. murach ze słupkami żelbetowymi o wymiarach 3,06 x 1,00 x 0,25 m (fot. 1). Wysokość elementów odpowiadała 12 warstwom pustaków na zaprawie zwykłej, a grubość muru była równa grubości pustaka [4], [5].
Badaniom wytrzymałościowym poddano dwa typy elementów próbnych [5]:
- typ I – fragment ściany z pustaków ceramicznych Porotherm 25 P+W (fot. 2a), ze słupkiem żelbetowym o przekroju 0,25 x 0,25 m, wytrzymałość pustaków na ściskanie wynosiła 15,5 MPa, a zaprawy – 5,0 MPa, szerokość elementu próbnego stanowiła sumę długości dwóch pustaków i szerokości słupka żelbetowego;
- typ II – fragment ściany z pustaków ceramicznych Porotherm 25 P+W (fot. 2b),z otworem o przekroju 0,17 x 0,17 m wykonanym z pustaków Porotherm 25 K P+W), wytrzymałość pustaków na ściskanie wynosiła 14,8 MPa, a zaprawy – 5,0 MPa, szerokość elementu próbnego odpowiadała 2,5 długości pustaka.
W obu typach elementów próbnych słupki wykonano z betonu towarowego klasy C20/25 (średnia wytrzymałość próbek kontrolnych 26,3 MPa) i zbrojono podłużnie 4 prętami ϕ12 ze stali B500B, przy zachowaniu otuliny zbrojenia 15 mm.
Badania elementów próbnych przeprowadzono w maszynie wytrzymałościowej o zakresie pomiarowym 2500 kN oraz o 1 klasie dokładności wskazań. Obciążenie przykładano w dwóch wariantach [5]:
- osiowo (3 elementy typu I i 3 elementy typu II),
- mimośrodowo (3 elementy typu I i 3 elementy typu II) na mimośrodzie wynoszącym 30 mm i zorientowanym w kierunku
prostopadłym do płaszczyzny muru.
W badaniu z osiowym przyłożeniem obciążenia pomiary odkształceń prowadzone były przy wykorzystaniu 4 ekstensometrów
LVDT oraz systemu akwizycji danych HBM MGCplus. Natomiast w badaniu z obciążeniem mimośrodowym do pomiaru przemieszczeń/odkształceń wykorzystany został optyczny system pomiarowy Aramis Adjustable 12M o rozdzielczości kamer wynoszącej 12 mln pikseli, funkcjonujący na zasadzie cyfrowej korelacji obrazu (CKO) (fot. 3).
Fot. 3. Widok elementu próbnego typu I i optycznego systemu pomiarowego Aramis Adjustable 12M
W trakcie badań wytrzymałościowych średnia prędkość obciążania mieściła się w zakresie 2–4 kN/s. Badania wszystkich elementów przeprowadzane były po upływie min. 28 dni od daty betonowania słupów i miały charakter niszczący.
W dalszej części artykułu:
- Wyniki badań wytrzymałościowych, ich analiza i podsumowanie
- Zdjęcia i wykresy z badań
 |
dr inż. Jarosław Szulc Instytut Techniki Budowlanej |
 |
mgr inż. Jan Sieczkowski Instytut Techniki Budowlanej |
 |
mgr inż. Aleksandra Mazurek Instytut Techniki Budowlanej |
Literatura
1. PN-B-03340:1989 Konstrukcje murowe zespolone – Projektowanie i obliczanie.
2. PN-B-03002:2007 Konstrukcje murowe zbrojone – Projektowanie i obliczanie.
3. PN-EN 1996-1-1: Eurokod 6. Projektowanie konstrukcji murowych. Część 1–1: Reguły ogólne dla zbrojonych i niezbrojonych konstrukcji murowych.
4. Praca badawcza: Analiza parametrów konstrukcyjnych słupów żelbetowych o przekroju 25 x 25 cm oraz słupów wykonanych przy użyciu pustaków Porotherm 25K – 01424/21/R142NZK, ITB, Warszawa 2021.
5. Raport z badań nr LZK00-01424/21/R142NZK, ITB, Warszawa 2021.
6. B. Lewicki, R. Jarmontowicz, J. Kubica, Podstawy projektowania niezbrojonych konstrukcji murowych, Prace naukowe ITB, Warszawa 2001.
7. PN-EN 1052-1: Metody badań murów. Określenie wytrzymałości na ściskanie.
8. PN-EN 1992-1-1: Eurokod 2. Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1–1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
Zobacz:
Budowle Inków – ciekawostki i tajemnice
Stalowe stężenia tymczasowe w budynkach o konstrukcji murowej i żelbetowej
Wymagania dla ścian działowych
Roboty ulegające zakryciu i zanikające
