Spośród uszkodzeń budynków największe zaniepokojenie użytkowników i wątpliwości ekspertów, co do oceny przyczyn i skutków, wzbudzają zarysowania i spękania.
Budynki murowe po wieloletniej eksploatacji mogą ulec uszkodzeniom wywołującym stan awaryjny, a nawet katastrofę budowlaną. Zarysowania i spękania najczęściej są związane z warunkami gruntowo-wodnymi oraz sposobem posadowienia budynku, przeciążeniem muru, ruchami termicznymi, wpływami dynamicznymi itp. [1]. Rzadziej występuje degradacja muru, która zwykle związana jest z oddziaływaniem środowiska i niewłaściwą eksploatacją.
Istotny w tym zagadnieniu jest wybór sposobów naprawy muru. Każdy przypadek naprawy ma swój indywidualny charakter, wymagający od inżyniera oprócz kwalifikacji i doświadczenia także intuicji. Ponadto przy wyborze odpowiedniego sposobu naprawy powinno się uwzględniać jej ekonomiczną efektywność oraz możliwości technicznego wykonania, zwłaszcza podczas użytkowania obiektu. Niekiedy spotykane asekuracyjne przeprowadzenie napraw naraża właściciela obiektu na nieuzasadnione koszty. Nieprawidłowo wykonana naprawa pogarsza stan techniczny obiektu, a w konsekwencji może doprowadzić do awarii.
a)
b)
Fot. 1 Brak kompatybilności nowego muru z pierwotnym podczas przemurowania
Sposoby i techniki napraw budynków murowych dość szeroko opisano w literaturze technicznej, w tym w pracy [1]. Natomiast najmniej uwagi spośród nich poświęca się przemurowaniu murów. Ten sposób wymaga odpowiedniej wiedzy inżyniera i kwalifikacji murarzy. Stosuje się go przede wszystkim w budynkach zabytkowych, w których zastosowanie materiałów naprawczych, takich jak stal, żelbet, niekiedy jest niedopuszczalne ze względów architektonicznych i dla zachowania autentyczności konstrukcji. Ponadto podczas napraw powinien być spełniony warunek kompatybilności, czyli podobieństwa fizykomechanicznych, chemicznych i architektonicznych cech materiału naprawczego i naprawianego. Cechy mechaniczne muru istniejącego (wytrzymałość, odkształcalność) określa się na podstawie badań tego muru. Metody i techniki badań przytoczono w [2]. Mur naprawczy również powinien być kompatybilny z naprawianym. Chodzi tu nie tylko o podobieństwo ich wytrzymałości, ale przede wszystkim odkształcalności (modułów sprężystości, skurczu, pęcznienia, deformacji temperaturowych). Przy braku tego podobieństwa na styku nowego i pierwotnego muru mogą występować zarysowania i spękania w tym również w warstwach zabezpieczających (np. w tynkach). Niestety przypadki niewłaściwie stosowanych materiałów naprawczych można dość często spotkać w praktyce (fot. 1).
Przemurowanie ścian stosuje się w przypadku mocno spękanych fragmentów ścian o szerokości rozwarcia rys powyżej 5 mm. Jego celem jest odtworzenie pierwotnego wiązania cegieł, tak aby zapewnić scalenie rozdzielonych rysami części muru. Wykorzystuje się takie same lub zbliżone cegły i zaprawę jak w murze pierwotnym, zwłaszcza gdy naprawa dotyczy budynków zabytkowych. Przemurowanie jest wykonywane odcinkami, na ogół obustronnie, ze strzępiami poprzecznymi polegającymi na wpuszczaniu części cegieł głębiej w mur niż pozostałych (fot. 2).
a)
b)
Fot. 2 Zarysowanie połączenia ściany poprzecznej ze ścianą podłużną (a) i jego przemurowanie ze strzępiami (b)
Przy rozbieraniu naprawianych fragmentów, gdy naprawiany odcinek jest bezpośrednio obciążony przez znaczne siły skupione od podciągów, belek itp., konieczne jest odciążenie ściany przez podstemplowanie. Z tych samych powodów powinna być zachowana odpowiednia odległość naprawianych odcinków, równa co najmniej wysokości ściany. Mur o grubości 1,5 cegły lub więcej nie wymaga rozbiórki. Można go przemurować najpierw na głębokość pół cegły z jednej strony, a potem z drugiej (rys. 1a). W razie spękań znacznego odcinka ściany można go wymienić na całej grubości (rys. 1b), ale wtedy jest konieczne odpowiednie podstemplowanie konstrukcji budynku [1].
a)
b)
Rys. 1 Zasięg stref przemurowania (obszar zakreskowany): a – częściowe przemurowanie, b – wymiana odcinka muru
Niekiedy zachodzi konieczność wymiany dużego fragmentu ściany. Należy wtedy uwzględnić możliwość powstania skurczowych zarysowań w miejscu połączeń starego i nowego muru. W miejscach połączeń zaleca się stosować zbrojenie kotwiące lub murować na zaprawach bezskurczowych (fot. 3).
a)
b)
Fot. 3 Przemurowanie zdegradowanego pasma międzyokiennego (a) i ściany klatki schodowej (b)
Dość często w budynkach zabytkowych występuje potrzeba przemurowania filarów międzyokiennych w miejscach osadzenia zużytej po wieloletniej eksploatacji stolarki okiennej. W takim przypadku przy braku odciążenia filarów trzeba się liczyć z tym, że przemurowane warstwy muru nie będą współpracować z pozostałą częścią przekroju poprzecznego filara (fot. 4).
a)
b)
Fot. 4 Degradacja filara międzyokiennego w strefie ościeży (a) i jego przemurowanie (b)
Przy odciążeniu filarów oraz przemurowanych fragmentów ścian dalsza współpraca nowego i pierwotnego muru w dużym stopniu zależy od jakości przemurowania. Chodzi tu głównie o wypełnienie spoin poziomych między cegłami w strefie strzępia. Zagadnienie to zostało poruszone w [3], gdzie przytoczono wyniki badań doświadczalnych filarów murowych wykonanych na zaprawie wapiennej z cegły rozbiórkowej. Jedną serię próbek wykonano w technologii jednolitej, natomiast druga seria o tym samym przekroju posiadała strzępia, między którymi były braki cegieł. Po dojrzewaniu próbek w filarach ze strzępiami uzupełniono ubytki cegieł na tej samej zaprawie, na której wykonano wszystkie próbki. Następnie obie serie próbek badano na ściskanie aż do zniszczenia. W wyniku tych badań stwierdzono, że wytrzymałość drugiej serii próbek była o 40-60% mniejsza niż próbek jednolitych. Wynika to z jakości wypełnienia strzępia cegłami, w tym przede wszystkim jakości spoin poziomych usytuowanych między górną powierzchnią wmurowanych cegieł a dolną powierzchnią cegieł strzępia. Część próbek z drugiej serii po stwardnieniu zaprawy została poddana iniekcji ciśnieniowej tą samą zaprawą w obszarze przemurowania. Po badaniu tych próbek stwierdzono, że ich wytrzymałość na ściskanie była bliska (90%) wytrzymałości jednolitych próbek.
Niejednokrotnie pojawia się konieczność przemurowania nadproży ceglanych, które pełnią funkcję elementów konstrukcyjnych ścian. Odciążenie całkowite nadproży poprzez ich podstemplowanie nie zawsze jest możliwe ze względu na rozbiórkę uszkodzonych fragmentów, a tym samym osłabienie konstrukcji. Warto nadmienić, że nadproża ceglane zazwyczaj nie są obciążone bezpośrednio stropami, lecz poprzez usytuowany nad nimi partiami mur. W pracy [4] udowodniono, że w przypadku pośredniego oparcia stropów nadproże współpracuje z wyżej usytuowanymi partiami muru, które tworzą wtórny łuk. Wpływ tego łuku w zależności od kształtu nadproży może zwiększyć ich nośność nawet powyżej pięciu razy. Fakt ten może być pewnym zabezpieczeniem przed awarią nadproży podczas ich przemurowywania. Nie wyklucza to jednak konieczności stosowania krążyn podczas przemurowania nadproży ceglanych (fot. 5).
a)
b)
Fot. 5 Przemurowanie nadproży: a – klinowe, b – półkuliste
Najbardziej skomplikowane jest przemurowanie ceglanych sklepień, które mogą mieć rozmaity kształt. Istotna tu jest wiedza o rzeczywistym stanie naprężeń konstrukcji, które głównie pracują na ściskanie. Ich odciążenie przez podstemplowanie do poziomu redukcji naprężeń może doprowadzić do katastrofy budowlanej. Ważna jest również wiedza o rzeczywistym wiązaniu cegieł w sklepieniu, zwłaszcza w strefach newralgicznych: podporowych, grzbietowych i w połączeniach z lukarniami itd. [5]. Duże znaczenie mają poprawnie zaprojektowane krążyny (fot. 6). Ze względu na skurcz muru naprawczego nieobciążonego ciężarem własnym następuje utrata przyczepności zaprawy do cegły. W związku z tym w częściach podporowych krążyn powinno być uwzględnione podklinowanie umożliwiające ich osiadanie wraz z dojrzewaniem nowego muru. Przemurowane fragmenty sklepień usytuowane w płaszczyznach poziomych lub z niewielkim nachyleniem przy niskiej przyczepności zaprawy do cegły w strefach strzępia mogą pod ciężarem własnym odpaść od sklepienia. Dlatego tego typu fragmenty nowego muru powinny być dodatkowo skotwione z pierwotnym murem za pomocą łączników mechanicznych. Przedstawione informacje nie opisują wyczerpująco zagadnienia przemurowania konstrukcji murowych. Brakuje również w tym zakresie właściwych badań oraz wytycznych normowych. Z doświadczeń autorów wynika natomiast, że nawet przy poprawnym projekcie naprawczym decydujące znaczenie co do skuteczności przemurowania ma wykonawstwo, czyli potocznie mówiąc, ręka murarza.
a)
b)
Fot. 6 Przemurowanie odcinka sklepienia walcowego (a) i fragmentu jego połączenia ze ścianą i lukarnią (b)
prof. dr hab. inż. Romuald Orłowicz
dr inż. Piotr Tkacz
dr inż. Zofia Gil
Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
Bibliografia
1. L. Małyszko, R. Orłowicz, Konstrukcje murowe, Zarysowania i naprawy, Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego, Olsztyn 2000.
2. P Tkacz, Ocena wytrzymałości na ściskanie konstrukcji murowych z uwzględnieniem badań in situ, rozprawa doktorska, Szczecin 2015.
3. M. Iszczuk, Współpraca nowego i istniejącego muru w strefach przemurowania, „Promyszlennoje i grażdanskoe stroitelstwo” nr 1/2014, Rosja.
4. R. Nowak, Analiza nośności i mechanizmów uszkodzeń odcinkowych ceglanych nadproży łukowych,rozprawa doktorska, Szczecin 2014.
5. R. Ahnert, K.H. Krause, Typische Baukonstruktionen von 1860 bis 1960 zur Beurteilung der vorhandenen Bausubstanz, Band 1, 2, Berlin 2009.
