Nośność i odkształcalność ściskanych murów z betonu komórkowego skrępowanych konstrukcją żelbetową

Wstęp

Murowane ściany nośne nie występują tylko w podstawowej formie – jako konstrukcje wykonane z elementów murowych powiązanych zaprawą murarską. Są wznoszone również w postaci ścian wypełniających konstrukcję żelbetową lub tzw. ścian skrępowanych. W przypadku ścian wypełniających konstrukcja żelbetowa jest wykonana jako pierwsza (mogą to być elementy żelbetowe wylewane na budowie lub elementy żelbetowe prefabrykowane), natomiast w murach skrępowanych najpierw wznosi się murowaną ścianę, a następnie w płaszczyźnie ściany betonuje się rdzenie i rygle. Różna kolejność wykonania powoduje, że oba te układy konstrukcyjnie zupełnie inaczej pracują. W przypadku muru wypełniającego pomiędzy konstrukcją żelbetową a murem zawsze występują luzy, co oznacza, że konstrukcja murowa zaczyna pracować dopiero po deformacji konstrukcji żelbetowej albo murowej. W przypadku muru skrępowanego ułożenie mieszanki betonowej wokół ściany skutkuje w murze wprowadzeniem dodatkowych sił ściskających w wyniku wystąpienia zjawiska skurczu betonu. W efekcie uzyskuje się mur, który jest skrępowany konstrukcją żelbetową. Takim murom właśnie jest poświęcona niniejsza książka.

Celem niniejszej książki jest określenie wpływu skrępowania na nośność i odkształcalność muru wykonanego z autoklawizowanego betonu komórkowego (ABK) poddanego ściskaniu.
Zakres obejmuje przeprowadzenie przeglądu stanu wiedzy na temat murowanych ścian podanych ściskaniu, wykonanie laboratoryjnych badań murów wzniesionych z autoklawizowanego betonu komórkowego oraz opracowanie modeli numerycznych i modeli analitycznych badanych murów skrępowanych.

W wielu krajach budynki z murami skrępowanymi wykonuje się na terenach oddziaływań sejsmicznych. W literaturze znaleźć można wiele zaleceń konstrukcyjnych wywodzących się z tradycji budowania na terenach takich oddziaływań oraz opis stosowanych modeli obliczeniowych. Dostępne w literaturze modele obliczeniowe nie pozwalają jednak określić nośności ścian obciążonych monotonicznie. Stąd w zakres niniejszej pracy wchodzi również próba zdefiniowania propozycji modelu obliczeniowego do wyznaczania nośności murów skrępowanych.

Skrępowanie muru jest jednym ze sposobów lepszego wykorzystania właściwości murów z autoklawizowanego betonu komórkowego i stosowania go w bardziej wymagających konstrukcjach. Wytrzymałości na ściskanie elementów murowych z betonu komórkowego, w porównaniu do innych materiałów murowych, są dużo mniejsze. W praktyce wielu projektantów w swoich opracowaniach przyjmuje rozwiązania dla nich najbardziej bezpieczne, bez wykonywania niezbędnych obliczeń i sprawdzeń przyjmując materiały o największej wytrzymałości na ściskanie. Niniejsza książka dotyczy możliwości optymalnego wykorzystania parametrów materiałowych autoklawizowanego betonu komórkowego.

Spis treści

O Autorze / 7
Wykaz najważniejszych oznaczeń / 8
Wstęp / 13

1. Aktualny stan wiedzy / 15
1.1. Idea muru skrępowanego / 15
1.2. Rozwój konstrukcji murowych oraz praktyczne sposoby wykorzystania murów skrępowanych / 16
1.3. Mury skrępowane jako sposób budowania na trudnych terenach / 16
1.4. Wyniki badań skrępowanych modeli poddanych ściskaniu / 22
Badania kanadyjskie / 22
Badania Iernutan i Babota / 23
Badania Da Porto, Mosele i Modena / 24
1.5. Analizy obliczeniowe murów skrępowanych / 26
Modele prętowe (Strut and Tie) / 26
Modele bazujące na analizie równowagi sił w przekroju / 34
Zalecenia instrukcji i norm / 38
Ustalenia przyjęte w projektach Eurokod 6 / 43
Skrępowane mury obciążone głównie pionowo / 44
Skrępowane ściany poddane obciążeniom ścinającym / 45
Skrępowane ściany zginane w płaszczyźnie i ściskane / 46
1.6. Podsumowanie stanu wiedzy / 47

2. Cele naukowe pracy / 48

3. Wyniki badań materiałowych / 49
3.1. Wprowadzenie / 49
3.2. Badania wytrzymałości elementów murowych na ściskanie / 49
3.3. Badania elementów murowych w trójosiowym stanie naprężenia / 55
3.4. Badania wytrzymałości muru na ściskanie 57
3.5. Badania materiałowe nadproży zbrojonych z betonu komórkowego / 60
3.6. Badania wytrzymałości zaprawy murarskiej na zginanie i ściskanie / 61
3.7. Badanie zbrojenia / 63
3.8. Badania betonu zwykłego / 64
3.9. Badania betonu lekkiego / 68

4. Badania murów w skali naturalnej / 70
4.1. Wprowadzenie / 70
4.2. Badania wstępne / 71
Przyjęte założenia i geometria modeli / 71
Technika / 72
Wyniki badań / 76
Podsumowanie badań wstępnych / 78
4.3. Badania zasadnicze / 79
Założenia i program badań zasadniczych / 79
Modele badawcze / 79
Stanowisko do badań i technika badań / 86
Wyniki badań ścian bez otworu z betonem zwykłym oraz lekkim / 91
Wyniki badań ścian z otworem / 97
4.4. Badania dodatkowe / 104
Badania ścian w skali naturalnej z nadprożem żelbetowym / 104
Założenia i program badań dodatkowych / 104
Wyniki badań / 107
Badania fragmentów ścian z różnymi układami przesklepienia otworu / 111
Wyniki badań / 113
Wyznaczenie nośności dla modeli NIII – L – N / 115

5. Analiza wyników / 116
5.1. Porównanie i analiza wyników badań murów pełnych / 116
5.2. Porównanie i analiza wyników badań murów z otworem / 120
5.3. Porównanie murów pełnych z murami z otworem / 124

6. Analizy obliczeniowe / 129
6.1. Nośność murów skrępowanych według projektu oraz najnowszej wersji EC6 / 129
6.2. Analizy numeryczne / 131
6.3. Modele prętowe – Strut & Tie / 137
6.4. Wnioski z badań i analiz obliczeniowych / 139

7. Wnioski końcowe / 143

8. Kierunki dalszych działań / 145
Literatura / 146
Normy, instrukcje i wytyczne / 152
Strony internetowe / 154

O Autorze

Tomasz Rybarczyk ukończył Budownictwo na Wydziale Budownictwa Lądowego i Wodnego Politechniki Wrocławskiej we Wrocławiu oraz Architekturę na studiach inżynierskich i magisterskich w Wyższej Szkole Ekologii i Zarządzania w Warszawie. Podyplomowo kształcił się na kierunkach: Menedżerskim na Kolegium Zarządzania i Finansów w Szkole Głównej Handlowej, Bezpieczeństwa budowli na Wydziale Inżynierii Bezpieczeństwa Pożarowego w Szkole Głównej Służby Pożarniczej w Warszawie, Interdyscyplinarnym BIM na Politechnice Warszawskiej. Pracuje w firmie SOLBET jako product manager. Obronił rozprawę doktorską na Wydziale Budownictwa Politechniki Śląskiej. Zawodowo interesuje się budownictwem, architekturą, projektuje i prowadzi nadzory, jest rzeczoznawcą budowlanym. Gruntownie wykształcony zarówno w zakresie budownictwa, jak i architektury. Posiada uprawnienia do projektowania bez ograniczeń w specjalności architektonicznej oraz do projektowania i kierowania robotami budowlanymi bez ograniczeń. Jest też rzeczoznawcą budowlanym.

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie