2011-02-22
1
KONSTRUKCJE MUROWE
WYKŁAD NR 2
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Dr inż. Łukasz Drobiec
Tematyka wykładu nr 2
Złożony stan naprężenia
Złożony stan naprężenia
Obliczanie konstrukcji murowych
Obliczanie konstrukcji murowych
metodą stanów granicznych
metodą stanów granicznych
Katedra Konstrukcji Budowlanych
2011-02-22
2
Tematyka wykładu nr 2
Technologie wznoszenia ścian
Technologie wznoszenia ścian
Mury obciążone głównie pionowo
Mury obciążone głównie pionowo
Katedra Konstrukcji Budowlanych
ZŁOŻONY STAN NAPRĘŻENIA
2011-02-22
3
ZŁOŻONY STAN NAPRĘŻENIA
ZŁOŻONY STAN NAPRĘŻENIA
W rzeczywistości przypadek idealnie jednoosiowego
stanu obciążenia konstrukcji praktycznie nigdy nie
występuje.
Przyjęcie w obliczeniach stanu jednoosiowego jest
uproszczeniem, a zatem musi prowadzić do pewnych
błędów.
Określenie wielkości tych błędów jest trudne z powodu
różnorodności
czynników
wywołujących
w
danych
elementach
konstrukcji
obiektu
złożony
stan
naprężenia, będący kompilacją prostych przypadków
obciążenia.
W zależności od rodzaju analizowanej konstrukcji, każdorazowo może
wystąpić jako decydujący, inny typ obciążeń. Zasadniczo, można wydzielić
trzy podstawowe rodzaje czynników wywołujących w konstrukcji złożony
stan naprężenia:
•czynniki związane z samą konstrukcją obiektu: geometria i sposób
łączenia
poszczególnych
części
składowych
obiektu,
ukształtowanie
elementów wewnętrznych, występowanie otworów itp.,
•czynniki związane z posadowieniem obiektu i rodzajem występujących
obciążeń (obciążenia pionowe występują równocześnie z oddziaływaniami
poziomymi
–
wiatrem,
sejsmicznymi
lub
parasejsmicznymi
typu
górniczego),
nierównomiernymi
osiadaniami,
deformacjami
podłoża,
wpływami termicznymi, reologicznymi itp.,
•czynniki materiałowe, tzn. niejednorodność mechaniczna materiałów
użytych
do
wznoszenia
obiektu:
różne
rodzaje
elementów
drobnowymiarowych,
różne
rodzaje
i
klasy
zapraw,
wbudowanie
elementów z innych materiałów (np. betonowych, żelbetowych, stalowych,
drewnianych itp.).
ZŁOŻONY STAN NAPRĘŻENIA
ZŁOŻONY STAN NAPRĘŻENIA
2011-02-22
4
Dokładniejsza analiza tego typu konstrukcji pozwala na bardziej poprawne i
optymalne ich zaprojektowanie. Natomiast przyjęcie założeń upraszczających
i obliczanie tych konstrukcji jak prostych przypadków jednoosiowego stanu
obciążenia, prowadzi zazwyczaj do tzw. Przewymiarowania konstrukcji, co z
uwagi na bezpieczeństwo obiektu jest działaniem po stronie bezpiecznej, ale
wiąże się często ze znacznymi, dodatkowymi kosztami.
Złożony stan naprężenia w konstrukcjach murowych można sprowadzić do
trzech podstawowych przypadków:
•mur poddany dwuosiowemu ściskaniu,
•mur poddany ściskaniu z jednoczesnym zginaniem (w płaszczyźnie muru lub
w kierunku prostopadłym do jego płaszczyzny),
•mur jednocześnie ścinany i ściskany, przy czym obciążenie ścinające może
działać względem spoin wspornych w kierunku:
- równoległym (wiatr, obciążenie sejsmiczne i parasejsmiczne),
- prostopadłym (nierównomierne pionowe deformacje podłoża
gruntowego).
Jakkolwiek stan naprężenia dla wyżej wymienionych przypadków
jest różny, to obraz zarysowania muru jest podobny.
ZŁOŻONY STAN NAPRĘŻENIA
ZŁOŻONY STAN NAPRĘŻENIA
ZŁOŻONY STAN NAPRĘŻENIA
ZŁOŻONY STAN NAPRĘŻENIA
2011-02-22
5
Każdorazowo zagadnienie sprowadza się do analizy
wartości i kierunku działania naprężeń rozciągających
σ
1
. W przypadku obciążeń jednoosiowych, kierunki
naprężeń
głównych
pokrywają
się
z
kierunkami
działania
obciążenia.
Także
sytuacje
pokazane
na
powyższym
rysunku
c
dotyczą
sił
zgodnych
z
kierunkiem działania głównych naprężeń rozciągających
i ściskających, chociaż wyjściowy stan obciążenia w tych
przypadkach mógł być zupełnie inny.
ZŁOŻONY STAN NAPRĘŻENIA
ZŁOŻONY STAN NAPRĘŻENIA
W
obydwu
pokazanych
sytuacjach,
zniszczenie
muru powinno nastąpić na
skutek przekroczenia przez
główne
naprężenia
rozciągające
σ
1
wytrzymałości
muru
na
rozciąganie
dla
kierunku
zgodnego z kierunkiem tych
naprężeń, co można zapisać
w ogólnej postaci:
σ
σ
σ
σ
1
>f
α
α
α
α
ZŁOŻONY STAN NAPRĘŻENIA
ZŁOŻONY STAN NAPRĘŻENIA
2011-02-22
6
Jest to oczywiście sytuacja wyidealizowana, chociaż
często zbieżna z obserwowanym, rzeczywistym stanem
konstrukcji. Występują jednak przypadki gdyż rysa nie
przebiega zgodnie z kierunkiem głównych naprężeń
ściskających.
Dzieje
się
tak,
ponieważ
sposób
zniszczenia
muru
związany
jest
z
bardzo
wieloma
czynnikami. Również w przypadku zaistnienia złożonego
stanu naprężenia, postać zniszczenia wiąże się ściśle z
szeregiem
różnych
czynników:
własności
elementów
murowych i zaprawy, sposób wiązania elementów w
murze,
stopień
wypełnienia
spoin
zaprawą,
jakość
wykonania robót murarskich itp.
ZŁOŻONY STAN NAPRĘŻENIA
ZŁOŻONY STAN NAPRĘŻENIA
OBLICZANIE KONSTRUKCJI
METODĄ STANÓW GRANICZNYCH
2011-02-22
7
OBLICZANIE KONSTRUKCJI METODĄ
STANÓW GRANICZNYCH
Konstrukcję
obiektu
budowlanego
należy
tak
zaprojektować
i
wykonać, aby mogła być uznana za niezawodną, to jest aby w
przewidywanym okresie użytkowania, bez nadmiernych kosztów i z
należytym prawdopodobieństwem:
•nie nastąpiło przekroczenie stanów granicznych nośności, a
także użytkowalności,
•oddziaływania wyjątkowe, takie jak pożar lub eksplozja, na
skutek których ulega zniszczeniu część konstrukcji, a także
błędy
przy
projektowaniu,
wykonywaniu
i
użytkowaniu
obiektu, nie powodowały zniszczenia konstrukcji w zakresie
nieproporcjonalnie dużym w stosunku do przyczyny.
Niezawodność konstrukcji należy zapewnić przez dobór właściwych
materiałów i racjonalnego ustroju konstrukcyjnego, wykazanie w
obliczeniach, że stany graniczne nie zostały przekroczone oraz przez
spełnienie wymagań konstrukcyjnych i należytą kontrolę wykonania
konstrukcji zgodnie z projektem.
Konstrukcję obiektu budowlanego należy zaprojektować w sposób
zapewniający jego sztywność przestrzenną oraz aby do minimum
ograniczona była możliwość pojawienia się rys lub przemieszczeń,
które
mogą
uszkodzić
materiały
elewacyjne,
ścianki
działowe,
elementy wykończenia lub urządzenia techniczne, a także izolację
przeciwwilgociową.
Sztywność przestrzenną obiektu budowlanego zapewnia się przez
poprzeczne i podłużne usytuowanie ścian usztywniających oraz
połączenie ich ze sobą sztywnymi tarczami stropowymi.
OBLICZANIE KONSTRUKCJI METODĄ
STANÓW GRANICZNYCH
2011-02-22
8
Obliczeniowo sprawdzić należy nieprzekroczenie stanu granicznego
nośności
SGN
(ULS
wg
EC
6),
stanu
granicznego
użytkowalności SGU (SLS wg EC 6) można nie sprawdzać
obliczeniowo, jeżeli są podstawy do uznania, że niewystąpienie stanu
granicznego nośności zapewnia niewystąpienie stanu granicznego
użytkowalności. Spełnienie wszystkich wymagań norm dotyczących
stanu granicznego nośności stanowi taką podstawę.
W obliczeniach konstrukcji należy rozważyć okoliczności, w jakich
konstrukcja
ma
spełniać
swoje
funkcje
i
wybrać
sytuacje
obliczeniowe,
wywołujące
maksymalne
wytężenie,
w
których
sprawdza się nieprzekroczenie określonych stanów granicznych.
OBLICZANIE KONSTRUKCJI METODĄ
STANÓW GRANICZNYCH
Sytuacje obliczeniowe wg PN-B-03002:2007 dzielą się na trwałe,
przejściowe i wyjątkowe. Podobnie przyjmuje się w Eurokodach.
Poza
sprawdzeniem
konstrukcji
w
trwałych
sytuacjach
obliczeniowych, określonych przez przeznaczenie obiektu, może
również zachodzić potrzeba sprawdzenia przejściowych sytuacji
obliczeniowych,
które
powstają
podczas
kolejnych
etapów
wznoszenia konstrukcji, a także przy rozbudowie i przebudowie
obiektu.
Przy obliczaniu murów wielowarstwowych, w celu zapobieżenia
przekroczenia
naprężeń
oraz
wystąpieniu
uszkodzeń,
należy
uwzględnić różnice właściwości materiałów tych warstw.
Niezawodność
konstrukcji
w
warunkach
oddziaływań
wyjątkowych
zwykle
zapewnia
się,
spełniając
odpowiednie
wymagania konstrukcyjne.
OBLICZANIE KONSTRUKCJI METODĄ
STANÓW GRANICZNYCH
2011-02-22
9
Obliczenia konstrukcji należy wykonywać przyjmując nominalne wymiary
elementów konstrukcji z uwzględnieniem tolerancji wymiarów elementów
murowych,
podanych
w
odpowiednich
normach
oraz
tolerancji
przewidzianych w projekcie wykonania.
Wartości
charakterystyczne
oddziaływań
i
odpowiadające
im
właściwe
współczynniki obciążenia:
•
γγγγ
f
przyjmuje się (jeżeli obliczenia prowadzone są wg PN-B-03002:2007) z
następujących norm: PN-82/B-02001, PN-82/B-02003, PN-82/B-02004, PN-
86/B-02005, PN-80/B-02010, PN-80/B-02010/Az1:2006, PN-77/B-02011,
PN-87/B-02013, PN-88/B-02014 i PN-81/B-03020.
•
γγγγ
f
przyjmuje się (jeżeli obliczenia prowadzone są wg EC 6) PN-EN
1990:2004 (EC)
Kombinacje oddziaływań należy przyjmować zgodnie z:
• PN-82/B-02000 – obliczenia wg PN-B-03002,
• PN-EN 1990:2004 (EC) – obliczenia wg EC 6.
OBLICZANIE KONSTRUKCJI METODĄ
STANÓW GRANICZNYCH
9. OBLICZANIE KONSTRUKCJI METODĄ STANÓW GRANICZNYCH
Siły wewnętrzne w konstrukcji oblicza się, przyjmując modele obliczeniowe
odwzorowujące
warunki
pracy
konstrukcji
w
rozpatrywanych
stanach
granicznych konstrukcji.
Do wyznaczania sił wewnętrznych z reguły stosuje się metody
analizy liniowo sprężystej.
Nośność konstrukcji wyznacza się zwykle z uwzględnieniem nieliniowych lub
plastycznych odkształceń muru.
OBLICZANIE KONSTRUKCJI METODĄ
STANÓW GRANICZNYCH
2011-02-22
10
Jako zasadę przyjmuje się w PN-EN 1996-1-1, że obliczeniowe parametry
materiału otrzymuje się w wyniku podzielenia wartości charakterystycznych
przez odpowiedni współczynnik częściowy dla materiału
γ
M
. Wartość tego
współczynnika zgodnie z EN 1990 uwzględnia możliwość niekorzystnych
odchyłek
własności
materiału
od
wartości
charakterystycznej
oraz
niepewność modelu obliczeniowego konstrukcji.
Modele konstrukcji przyjęte do opracowania wzorów wykorzystywanych przy
sprawdzeniu SGN konstrukcji nie uwzględniają wszystkich uwarunkowań
zachowania
się
konstrukcji
poddanej
określonym
oddziaływaniom.
Wynikającą stąd niepewność modelu obliczeniowego uwzględnia się poprzez
częściowy współczynnik bezpieczeństwa
γ
Rd
. Jeżeli niekorzystne odchyłki
geometryczne nie zostały uwzględnione oddzielnie, uwzględnia się je również
poprzez współczynnik
γ
Rd
.
EN 1990 łączy współczynnik
γ
Rd
ze współczynnikiem
γ
m
, wyrażającym
„niekorzystne odchyłki właściwości materiału od wartości charakterystycznej”,
w iloczyn
m
Rd
M
γ
γ
γ
⋅
=
OBLICZANIE KONSTRUKCJI METODĄ
STANÓW GRANICZNYCH
Wartości częściowych współczynników bezpieczeństwa muru ustala się
odpowiednio do kategorii kontroli produkcji elementów murowych, rodzaju
zastosowanej zaprawy oraz do kategorii wykonania robót na budowie.
Rozróżnia się:
•kategorię A wykonania robót – kiedy roboty murarskie wykonuje
należycie wyszkolony zespół pod nadzorem mistrza murarskiego, stosuje się
zaprawy produkowane fabrycznie, a jeżeli zaprawy wytwarzane są na
budowie, kontroluje się dozowanie składników, a także wytrzymałość
zaprawy, a jakość robót kontroluje inspektor nadzoru inwestorskiego,
•kategorię B wykonania robót – kiedy warunki określające kategorię A nie
są
spełnione;
w takim
przypadku
nadzór
nad
jakością
robót
może
wykonywać
osoba
odpowiednio
wykwalifikowana,
upoważniona
przez
wykonawcę.
((EC
EC--6
6 przyjmuje
przyjmuje aż
aż 5
5 kategorii
kategorii wykonania
wykonania robót
robót (klasy),
(klasy), ale
ale w
w warunkach
warunkach
polskich
polskich można
można było
było zdefiniować
zdefiniować tylko
tylko 2
2:: kat
kat.. A
A
kl
kl..2
2,, kat
kat.. B
B
kl
kl..3
3))
Decyzję o przyjęciu kategorii wykonawstwa podejmuje projektant
konstrukcji.
OBLICZANIE KONSTRUKCJI METODĄ
STANÓW GRANICZNYCH
2011-02-22
11
Kategoria elementów murowych i zaprawy
γ
M
Klasa
1
2
(A)
3
(B)
4
5
A
Mury wykonane z elementów murowych
Kategorii I i zaprawy projektowanej
a
1,5
1,7
2,0
2,2
2,5
B
Mury wykonane z elementów murowych
Kategorii I i zaprawy przepisanej
b
1,7
2,0
2,2
2,5
2,7
C
Mury wykonane z elementów mur
owych kategorii II i dowolnego rodzaju
zaprawy
a, b, e
2,0
2,2
2,5
2,7
3,0
D
Zakotwienie prętów stali zbrojeniowej
1,7
2,0
2,2
2,5
2,7
E
Stal zbrojeniowa i sprężająca
1,15
F
Wyroby dodatkowe
c, d
1,7
2,0
2,2
2,5
2,7
G
Nadproża zgodne z EN 845-2
1,5 do 2,5
a
wymagania dotyczące zaprawy projektowanej podano w EN 998-2 i EN 1996-2.
b
wymagania dotyczące zaprawy przepisanej podano w EN 998-2 i EN 1996-2.
c
wartość deklarowana jest wartością średnią
d
obecność warstwy izolacji przeciwwilgociowej jest uwzględniana przez zastosowanie
γ
M
e
gdy współczynnik zmienności dla kategorii II elementów murowych nie jest większy niż 25%.
Wartości częściowych współczynników bezpieczeństwa dla muru γγγγ
m
wg PN-EN-1996-1
OBLICZANIE KONSTRUKCJI METODĄ
STANÓW GRANICZNYCH
Materiał
γ
M
Klasa
A
B
A
Mury wykonane z elementów murowych kategorii I, zaprawa
projektowana
a
mm
f
1,7
2,0
B
Mury wykonane z elementów murowych kategorii I, zaprawa
przepisana
b
2,0
2,2
C
Mury wykonane z elementów murowych kategorii II, dowolna
zaprawa
a, b, e
2,2
2,5
D
Zakotwienie stali zbrojeniowej
2,0
2,2
E
Stal zbrojeniowa i sprężająca
1,15
F
Wyroby dodatkowe
c, d
zgodne z PN-EN 845-1 i PN-EN 845-3
2,0
2,2
G
Nadproża
Prefabrykowane zgodne z PN-EN 845-2
1,7
wykonywane na budowie
2,5
a
wymagania dotyczące zaprawy projektowanej podano w PN-EN 998-2 i PN-EN 1996-2.
b
wymagania dotyczące zaprawy przepisanej podano w PN-EN 998-2 i PN-EN 1996-2.
c
wartość deklarowana jest wartością średnią
d
przyjmuje się, że współczynnik γM odnosi się również do warstw izolacji przeciwwilgociowej
e
gdy współczynnik zmienności dla kategorii II elementów murowych jest większy niż 25%.
f
dla ścian grubości 200 mm > t 100 mm:
- wykonanych z elementów murowych kategorii I i zaprawy projektowanej, pod nadzorem odpowiadającym klasie A
wykonania robót - γ
M
= 2,5,
- w pozostałych przypadkach - γ
M
= 2,7.
Wartości częściowych współczynników bezpieczeństwa dla muru γγγγ
m
wg EC 6
Arkusz Krajowy
OBLICZANIE KONSTRUKCJI METODĄ
STANÓW GRANICZNYCH
2011-02-22
12
f
id
=f
ik
/
γ
m
Wytrzymałości obliczeniowe muru określa się dzieląc wytrzymałość
charakterystyczną muru przez częściowy współczynnik bezpieczeństwa
Wytrzymałości obliczeniowe muru określa się dzieląc wytrzymałość
charakterystyczną muru przez częściowy współczynnik bezpieczeństwa
Kiedy pole przekroju poprzecznego elementu konstrukcji murowej jest
mniejsze niż 0,30 m
2
, wytrzymałość obliczeniową muru należy dodatkowo
podzielić przez współczynnik η
A
Pole przekroju poprzecznego muru (m
2
)
0,09
0,12
0,20
≥ 0,30
η
A
2,00
1,43
1,25
1,00
W EC 6 w wypadku, gdy pole przekroju poprzecznego ściany jest
mniejsze niż 0,1m
2
, wytrzymałość obliczeniową muru na ściskanie f
d
należy przemnożyć przez współczynnik zmniejszający
(0,7+0,3A)
W załączniku krajowym do EC 6 przyjęto
η
η
η
η
A
=
γγγγ
Rd
OBLICZANIE KONSTRUKCJI METODĄ
STANÓW GRANICZNYCH
OBLICZANIE KONSTRUKCJI METODĄ
STANÓW GRANICZNYCH
2011-02-22
13
wytrzymałość charakterystyczna muru: 5% kwantyl rozkładu
statystycznego wytrzymałości muru.
f
tk
– wytrzymałość charakterystyczna muru na rozciąganie osiowe
f
k
– wytrzymałość charakterystyczna muru na ściskanie
f
d
– wytrzymałość obliczeniowa muru na ściskanie
f
vk
– wytrzymałość charakterystyczna muru na ścinanie w kierunku
równoległym do spoin wspornych
f
vd
– wytrzymałość obliczeniowa muru na ścinanie w kierunku
równoległym do spoin wspornych
f
vko
– wytrzymałość charakterystyczna muru na ścinanie w kierunku
równoległym do spoin wspornych, kiedy naprężenie ściskające
równe jest zero
f
vvk
– wytrzymałość charakterystyczna muru na ścinanie w kierunku
prostopadłym do spoin wspornych
f
vvd
– wytrzymałość obliczeniowa muru na ścinanie w kierunku
prostopadłym do spoin wspornych
f
xk
– wytrzymałość charakterystyczna muru na rozciąganie przy zginaniu
(także f
xk1
i f
xk2
)
f
xd
– wytrzymałość obliczeniowa muru na rozciąganie przy zginaniu
(także f
xd1
i f
xd2
)
OBLICZANIE KONSTRUKCJI METODĄ
STANÓW GRANICZNYCH
TECHNOLOGIE
TECHNOLOGIE
WZNOSZENIA MURÓW
WZNOSZENIA MURÓW
2011-02-22
14
Technologie wznoszenia murów
Tradycyjna,
Mury jako wypełnienie
żelbetowego szkieletu,
Mury skrępowane
Technologia tradycyjna
Technologia tradycyjna
2011-02-22
15
Technologia tradycyjna
Wznoszenie murów 1 kondygnacji,
Wykonywanie stropów
żelbetowych,
Wznoszenie kolejnych kondygnacji
i wykonywanie kolejnych stropów
Tradycja kiedyś
Jeden mur
- Konstrukcja
- Izolacja
- Elewacja
Wady:
- Grube mury
- Długi czas
wznoszenia
- Wysoka cena
Zalety:
- Duża
rysoodporność
- Doskonała
akustyka
- Duża
bezwładność
termiczna
2011-02-22
16
Technologia tradycyjna
Obecnie technologią tradycyjną
wykonuje się najczęściej domki
jednorodzinne.
Tradycyjna technologia murowa
Kraków, ul.Kapelanka
2011-02-22
17
Żelbetowy szkielet z
Żelbetowy szkielet z
murowanym
murowanym
wypełnieniem
wypełnieniem
Rynek dziś
Prasa
„Kupię mieszkanie w
technologii tradycyjnej”
2011-02-22
18
Apartamentowiec
Niewielkie zmiany w
wyglądzie…
2011-02-22
19
Tak jakby tradycja…
2011-02-22
20
Rynek dziś
Ściany warstwowe
Szybsze, cieńsze, bardziej
energooszczędne
Przysparzające znacznie więcej
problemów…
To nie jest TRADYCJA
Rynek dziś
Cztery grupy na rynku:
Nowe wymagania
Tanio
Zadowalająco
Szybko i
oszczędnie
Szkielet żelbetowy
wypełniony murem
Inwestor
Developer
Architekt
Wykonawca
+
2011-02-22
21
Szkielet żelbetowy
Zalety:
-
Najbardziej
uniwersalny
-
„Łączy” interesy
wszystkich grup
-
Daje pewną
niezależność od
warunków
atmosferycznych
Wady:
-
Trudna technologia
-
Złe projektowanie
konstrukcyjne
-
Niedbałe wykonawstwo
-
Problemy - RYSY
Technologie – Szkielet żelbetowy
Bardzo uniwersalna ale trudna
technologia
Połączenie żelbetu z „kruchym”
murem
Sposób pierwszy:
Przesztywnić żelbet
Sposób drugi:
Uelastycznić mur
2011-02-22
22
Technologie – Szkielet żelbetowy
Właściwa technologia murowania:
-
Zaprawa
-
Spoiny
-
Zbrojenie
Technologie – Szkielet żelbetowy
Odpowiednia przekładka
pod murowaną ścianą
2011-02-22
23
Technologie – Szkielet żelbetowy
A
A
Odpowiednie połączenie z
konstrukcją szkieletową
Technologie – Szkielet żelbetowy
Właściwe zakotwienie górnej
krawędzi ściany
2011-02-22
24
Technologie – Szkielet żelbetowy
Prawidłowe przezbrojenie
ściany
Technologie – Szkielet żelbetowy
2011-02-22
25
Rodzaje zbrojenia
zbrojenie typu drabinka
zbrojenie typu kratowniczka
siatki plecione
siatki cięto-ciągnione
PN-EN 845-3
Technologie – Szkielet
żelbetowy – podsumowanie
Reżim projektowy i wykonawczy
Możliwie późne rozszalowanie stropów
Właściwa kolejność murowania
Zakaz murowania na podstęplowanych
stropach
Właściwe elementy uzupełniające
Stosujmy tam gdzie nie da rady inaczej
2011-02-22
26
Mury skrępowane
Mury skrępowane
Norma PN-B-03002:2007: nie wprowadza
pojęcia murów skrępowanych. Wg EC-6 za
skrępowane uważa się mury, których swoboda
odkształcania się jest ograniczona przez słupy i
rygle ramy, bądź też pasma muru zbrojonego
poziomo i pionowo.
strop
łączniki
mur
MURY SKRĘPOWANE
2011-02-22
27
MURY SKRĘPOWANE
Technologia
Technologia
MURY SKRĘPOWANE
Projektowanie murów skrępowanych:
Projektowanie murów skrępowanych:
I etap – rozmieszczenie rdzeni
żelbetowych
Rdzenie żelbetowe
Rdzenie żelbetowe (opcja)
2011-02-22
28
MURY SKRĘPOWANE
Projektowanie murów skrępowanych
Projektowanie murów skrępowanych::
II etap – projektowanie zbrojenia
rdzeni żelbetowych
Jeżeli na rdzenie nie będą działać
ż
adne siły poziome ani skupione
pionowe to:
A
s
≥
4ø12 = 4,5 cm
2
≥
0,003⋅b⋅h
≥
0,15⋅N
Sd
/f
yd
MURY SKRĘPOWANE
Projektowanie murów skrępowanych:
Projektowanie murów skrępowanych:
III etap – projektowanie zbrojenia
rygli
RYGIEL = WIENIEC
RYGIEL = WIENIEC
Jeżeli na rygle nie będą działać
ż
adne siły poziome ani skupione
pionowe to :
A
s
≥
(l ⋅ 15 kN/m)/f
yd
≥
90 kN / f
yd
≥
0,002⋅b⋅h
2011-02-22
29
MURY SKRĘPOWANE
Projektowanie murów skrępowanych:
Projektowanie murów skrępowanych:
IV etap – projektowanie muru
Sprawdzenie nośności muru jako
muru obciążonego głownie
pionowo (np. model ramowy)
MURY SKRĘPOWANE
Projektowanie murów skrępowanych:
Projektowanie murów skrępowanych:
V etap – konstruowanie szczegółów
2011-02-22
30
mur skrępowany
mur skrępowany
mur skrępowany
mur skrępowany
2011-02-22
31
Skrępowanie przeciwdziała dezintegracji ściany.
Rysy ukośne są ograniczane i pojawiają się później
w porównaniu do muru stanowiącego wypełnienie
ramy żelbetowej. Mniejsze są siły wewnętrzne
(naprężenia) i mur jest w stanie przenieść większą
siłę poziomą V
k
.
Rola skrępowania muru jest bardzo istotna w
przypadku konstrukcji murowych poddanych
oddziaływaniom sejsmicznym i parasejsmicznym.
MURY SKRĘPOWANE
MURY SKRĘPOWANE
Przykład źle wykonanego muru skrępowanego
2011-02-22
32
MURY SKRĘPOWANE
Katastrofa budynku -> sztywna tarcza muru skrępowanego nie jest uszkodzona
Porównanie technologii:
Porównanie technologii:
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur
Mur
Projektowanie
Projektuje się
ramę żelbetową.
Konieczna
szczegółowa
analiza sił
wewnętrznych
Projektuje się mur.
Przyjmuje się
zbrojenie rygli i rdzeni
Projektuje się mur.
Przyjmuje się
zbrojenie wieńcy
Nakład pracy
przy
projektowaniu
największy
mniejszy
najmniejszy
2011-02-22
33
Porównanie technologii:
Porównanie technologii:
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur
Mur
Technologia
wykonania
Najpierw
szkielet. Potem
wypełnienie
murowane
Najpierw mur, później
żelbet
Najpierw mur,
później wieńce i
stropy
Niezbędne
kwalifikacje
pracowników
Największe
Mniejsze
Najmniejsze
Porównanie technologii:
Porównanie technologii:
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur
Mur
Czas wykonania
Dłuższy
Dłuższy
Krótszy
Rysoodporność
Niska
Najwyższa
Wyższa
2011-02-22
34
Porównanie technologii:
Porównanie technologii:
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Parametr
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
Szkielet z
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
wypełnieniem
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur skrępowany
Mur
Mur
Nośność
Zależy od
nośności szkieletu
Wyższa od nośności
muru
Zależy od nośności
muru
Wysokość (liczba
kondygnacji)
Najwyższa
Wyższa od tradycyjnej
konstrukcji murowej
W zależności od
rodzaju materiałów
do ponad
20
kondygnacji
Ściany obciążone głownie
Ściany obciążone głownie
pionowo
pionowo
Katedra Konstrukcji Budowlanych
2011-02-22
35
Mur obciążony pionowo to …
Mury obciążone głównie pionowo to zarówno
Mury obciążone głównie pionowo to zarówno
słupy i filarki międzyokienne jak i ściany
słupy i filarki międzyokienne jak i ściany
nośne
nośne –
– czyli konstrukcje, w których
czyli konstrukcje, w których
wyczerpanie nośności następuje na skutek
wyczerpanie nośności następuje na skutek
przekroczenia wytrzymałości muru na
przekroczenia wytrzymałości muru na
ściskanie, lub w wyniku wystąpienia efektów
ściskanie, lub w wyniku wystąpienia efektów
drugiego rzędu.
drugiego rzędu.
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Mur obciążony pionowo to
konstrukcja obciążona:
ciężarem własnym,
obciążeniem pionowym od stropów (w tym również
od dachów, schodów i balkonów) i ścian opartych na
rozpatrywanej ścianie, od sił poziomych działających
w płaszczyźnie ściany, a także siły wewnętrzne,
wynikłe z połączenia ściany rozpatrywanej ze
ścianami przyległymi, jeżeli ich odkształcenie
pionowe jest znacząco różne od odkształcenia ściany
rozpatrywanej,
obciążeniem poziomym oddziałującym bezpośrednio
na ścianę, prostopadłe do jej płaszczyzny.
Katedra Konstrukcji Budowlanych
2011-02-22
36
Obciążenie od ciężaru ścian
Obciążenie od ciężaru ścian
wyższych
wyższych
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Norma PN-EN-1996-1:2010 przyjmuje, że
obciążenia od ciężaru własnego ścian wyższych
kondygnacji N
1,Ed
przekazywane są na obliczaną
ścianę w postaci siły skupionej na mimośrodzie
niezamierzonym e
init
.
e
init
= h
ef
/450
h – wysokość ściany w świetle
e
a
N
1E,d
N
2E,d
Reakcja ze stropu
Reakcja ze stropu
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Reakcja ze stropu N
sl,d
przyłożona
jest natomiast zawsze w pewnej
odległości od nominalnej osi ściany
na mimośrodzie e
sl
e
sl
N
Edf
2011-02-22
37
Modele obliczeniowe
Modele obliczeniowe
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Wielkość mimośrodu, na którym działa
Wielkość mimośrodu, na którym działa
obciążenie pionowe, uzależnione jest od:
obciążenie pionowe, uzależnione jest od:
warunków przekazywania na ścianę obciążenie od
warunków przekazywania na ścianę obciążenie od
stropów i obciążeń z górnych kondygnacji
stropów i obciążeń z górnych kondygnacji,
wielkości obciążenia poziomego oddziałującego
wielkości obciążenia poziomego oddziałującego
bezpośrednio na ścianę
bezpośrednio na ścianę
niedokładności wykonania rzeczywistej konstrukcji w
niedokładności wykonania rzeczywistej konstrukcji w
porównaniu do założonego modelu obliczeniowego.
porównaniu do założonego modelu obliczeniowego.
Rozdział obciążenia ze stropu
Rozdział obciążenia ze stropu
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Strop
jednokierunkowo
zbrojony
Strop
jednokierunkowo
zbrojony
Strop
dwukierunkowo
zbrojony
Strop
dwukierunkowo
zbrojony
30°°°°
45°°°°
45°°°°
45°°°°
2011-02-22
38
Obciążenie wiatrem i gruntem
Obciążenie wiatrem i gruntem
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Obciążenie wiatrem
Obciążenie parciem gruntu
Obciążenie poziome wywołane parciem i ssaniem wiatru przyjmuje się jako równomiernie
rozłożone, zaś parciem gruntu przyjmuje się jako zmienne po wysokości ściany
Modele obliczeniowe
Modele obliczeniowe
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Ściany murowane obciążone głównie pionowo,
Ściany murowane obciążone głównie pionowo,
poprzez nasycenie otworami okiennymi i
poprzez nasycenie otworami okiennymi i
drzwiowymi stanowią smukłe elementy
drzwiowymi stanowią smukłe elementy
ściskane mimośrodowo, podparte w poziomie
ściskane mimośrodowo, podparte w poziomie
stropów poszczególnych kondygnacji.
stropów poszczególnych kondygnacji.
2011-02-22
39
Modele obliczeniowe
Modele obliczeniowe
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Pod działaniem mimośrodowego obciążenia pionowego
Pod działaniem mimośrodowego obciążenia pionowego
oraz obciążenia poziomego ściana ulega ugięciu, co
oraz obciążenia poziomego ściana ulega ugięciu, co
powoduje wzrost mimośrodu początkowego.
powoduje wzrost mimośrodu początkowego.
Wielość mimośrodu zależy od:
smukłości ściany
smukłości ściany,
możliwości obrotu przekrojów ściany pod i nad
możliwości obrotu przekrojów ściany pod i nad
stropem,
stropem,
Możliwość obrotu, czyli współpraca ściany ze stropem
Możliwość obrotu, czyli współpraca ściany ze stropem
wpływa na sposób ugięcia ściany, a co za tym idzie
wpływa na sposób ugięcia ściany, a co za tym idzie
na dobór właściwego modelu obliczeniowego.
na dobór właściwego modelu obliczeniowego.
Modele obliczeniowe
Modele obliczeniowe
Katedra Konstrukcji Budowlanych
W przypadku małych
naprężeń ściskających
występujących w
miejscu połączenia
ściany i stropu (budynki
o małej liczbie
kondygnacji i górne
kondygnacje obiektów
wielokondygnacyjnych),
połączenie to ma
charakter przegubowy,
a modelem
obliczeniowym jest pręt
podparty przegubowo
tzw. model przegubowy
tzw. model przegubowy
2011-02-22
40
Modele obliczeniowe
Modele obliczeniowe
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Przy dużych wartościach
naprężeń ściskających
(dolne kondygnacje
budynków
wielokondygnacyjnych)
można przyjąć, że
połączenie stropu ze
ścianą ma charakter
ciągły. W takim
przypadku modelem
obliczeniowym ściany
staje się pionowy pręt
stanowiący część ramy.
tzw. model ciągły (PN 2007) lub ramowy
tzw. model ciągły (PN 2007) lub ramowy EC
EC--6
6)
)
Model obliczeniowy wg
Model obliczeniowy wg PN
PN--07
07
Obliczenia murów
Obliczenia murów
ściskanych
ściskanych
Model
Model
ciągły
ciągły
Model
Model
przegubowy
przegubowy
Katedra Konstrukcji Budowlanych
2011-02-22
41
Modele obliczeniowe
Modele obliczeniowe
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Norma PN-B-03002:2007 określa 3 kryteria, jakie spełniać musi połączenie
ściana-strop, aby można było wykonywać obliczenia za pomocą modelu
ciągłego:
1.
1.
stropy żelbetowe lub sprężone oparte są na ścianie za pośrednictwem
wieńca żelbetowego szerokości równej grubości ściany lub nie mniejszej niż
grubość stropu,
2.
2.
obliczeniowe średnie naprężenie ściany winno być nie mniejsze niż 0,25
MPa (σ
cd
≥ 0,25 MPa).
3.
3.
mimośród e
i
działania obciążenia pionowego w przekroju ściany pod
stropem powinien być mniejszy niż 0,33 grubości ściany (e
i
≤ 0,33 t). W
przypadku wystąpienia mimośrodu o wartości większej niż 40% grubości
ściany, w nieobciążonej części przekroju mogą wystąpić naprężenia
rozciągające, wywołujące poziome zarysowanie na styku ściana - strop i
połączenia zaczyna pracować przegubowo.
Model obliczeniowy wg
Model obliczeniowy wg EC
EC--6
6
Obliczenia murów
Obliczenia murów
ściskanych
ściskanych
Uproszczony
Uproszczony
Model
Model
ramowy
ramowy
Uproszczony
Uproszczony
model
model
przegubowy
przegubowy
Metoda
Metoda
uproszczona 1
uproszczona 1
Metoda
Metoda
uproszczona 2
uproszczona 2
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Metoda
Metoda
dokładna
dokładna
2011-02-22
42
83
Norma PN-EN 1996 1-1:2010 nie wyróżnia modelu
wydzielonego pręta pionowego, obciążonego
mimośrodowo, czyli tzw. modelu przegubowego.
Podstawowym modelem obliczeniowym jest model
ramowy (tzw. ciągły wg terminologii przyjętej w PN99/07)
Dodatkowo w normie PN-EN 1996-3 zamieszczono
metodę uproszczoną obliczania ścian obciążonych głównie
pionowo.
Mury obciążone głownie
Mury obciążone głownie
pionowo wg
pionowo wg EC
EC--6
6
84
Rozróżnienie modeli obliczeniowych dla przypadku, kiedy
o nośności ściany decyduje jej wytężenie w przekroju nad
względem pod stropem (model ramowy) i dla przypadku,
kiedy decyduje wytężenie w połowie jej wysokości (model
przegubowy) jest niezbędne dla racjonalnej interpretacji
wyników badań, uogólnienia wynikających stąd wniosków
i dalszego doskonalenia metody obliczeń.
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
model przegubowy
model przegubowy
model ciągły (ramowy)
model ciągły (ramowy)
2011-02-22
43
Model dokładny
Model dokładny
Katedra Konstrukcji Budowlanych
86
Eurkod PN-EN 1996 1-1 zaleca aby momenty w
analizowanej ścianie wyznaczać zgodnie z podstawowymi
zasadami mechaniki konstrukcji.
W tym celu należy prowadzić analizy numeryczne,
najlepiej przestrzennych modeli wielkogabarytowych.
Mury obciążone głownie
Mury obciążone głownie
pionowo wg
pionowo wg EC
EC--6
6
2011-02-22
44
Modele uproszczone
Modele uproszczone
Katedra Konstrukcji Budowlanych
88
W Załączniku C PN-EN 1996-1:2010
podano uproszczone
metody obliczania momentów zginających w ścianach
obciążonych pionowo. Wykorzystuje się tu tzw. model
ramowy, który do projektu eurokodu i jego finalnej wersji
adoptowany został z niemieckiej normy DIN 1053-1.
W normie PN-EN 1996-3:2010
podano natomiast dwa
warianty metody uproszczonej obliczeń ścian poddanych
obciążeniu pionowemu i obciążeniu wiatrem
Mury obciążone głownie
Mury obciążone głownie
pionowo wg
pionowo wg EC
EC--6
6
2011-02-22
45
89
Ponieważ w kilku częściach EC-6 mamy różne wersje
modeli uproszczonych przyjmiemy
modele zawarte w PN-
EN 1996-1:2010
nazywać
uproszczonymi
uproszczonymi
podstawowymi metodami
podstawowymi metodami
obliczania momentów
zginających, natomiast metody zawarte w
PN-EN 1996-3:2010
będziemy nazywać
wariantami
metody uproszczonej
.
Mury obciążone głownie
Mury obciążone głownie
pionowo wg
pionowo wg EC
EC--6
6
USTALENIA
USTALENIA
PN
PN--EN 1996
EN 1996--1:2010
1:2010
Katedra Konstrukcji Budowlanych
2011-02-22
46
91
Przedstawione poniżej ustalenia wg normy
PN-EN 1996 1-1:2010 dotyczą obliczeń
zarówno metodą dokładną jak i
uproszczonymi metodami podstawowymi
wg załącznika C normy.
Mury obciążone głownie
Mury obciążone głownie
pionowo wg
pionowo wg EC
EC--6
6
Nośność ściany
Nośność ściany
Katedra Konstrukcji Budowlanych
N
N
iR,d
iR,d
=
= Φ
Φ
ii
×
×
×
×
×
×
×
× A
A ×
×
×
×
×
×
×
× ff
d
d
i = 1, 2, m
A – pole przekroju muru
f
d
– obl. wytrzymałość na ściskanie
Φ
i
– współczynnik redukcyjny zależny
od wielkości mimośrodu
1
1
2
2
m
m
2011-02-22
47
Określenie współczynników
Określenie współczynników Φ
Φ
ii
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Wyczerpanie nośności muru może nastąpić na 4
różne sposoby:
1.
1.
gdy zniszczenie następuje przez osiągnięcie
wytrzymałości muru na ściskanie bez pojawienia się
rysy poziomej od strony mniej ściskanej,
2.
2.
gdy przed osiągnięciem wytrzymałości muru na
ściskanie od strony mniej ściskanej pojawia się
pozioma rysa, a jej głębokość wzrasta wraz ze
wzrostem obciążenia – wyczerpanie nośności
uwarunkowane jest osiągnięciem przez włókna
bardziej ściskane wytrzymałości muru na ściskanie,
3.
3.
gdy pojawienie się rysy od strony rozciąganej
powoduje utratę stateczności pręta,
4.
4.
gdy rysa od strony rozciąganej sięga natychmiast
na tak dużą głębokość, że powoduje to zniszczenie
elementu. O nośności ściany decyduje wtedy
wytrzymałość muru na rozciąganie.
σ
c2
σ
c1
σ
c
σ
t
1
1
2, 3, 4
2, 3, 4
Nośność ściany
Nośność ściany
Katedra Konstrukcji Budowlanych
N
N
iR,d
iR,d
=
= Φ
Φ
ii
×
×
×
×
×
×
×
× A
A ×
×
×
×
×
×
×
× ff
d
d
i = 1, 2, m
A – pole przekroju muru
f
d
– obl. wytrzymałość na ściskanie
Φ
i
– współczynnik redukcyjny zależny
od wielkości mimośrodu
1
1
2
2
m
m
2011-02-22
48
Określenie współczynników
Określenie współczynników Φ
Φ
ii
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Pręt pod wpływem mimośrodowego działania
siły F doznaje ugięcia, a wartość mimośrodu w
środkowej strefie wzrasta o ∆e. Współczynnik
redukcyjny Φ
m
wyraża się stosunkiem:
F
max
d
max
m
f
A
F
⋅
=
Φ
e
o
∆e
Wartość siły F
max
uzależniona jest od wielkości
mimośrodu początkowego e
o
, smukłości ściany
heff/t, warunków podparcia ściany w poziomie
stropów, czasu trwania obciążenia oraz przebiegu
zależności σ-ε dla rozpatrywanego typu muru.
Określenie współczynników
Określenie współczynników Φ
Φ
ii
Katedra Konstrukcji Budowlanych
2011-02-22
49
Nośność ściany
Nośność ściany
Katedra Konstrukcji Budowlanych
N
N
iR,d
iR,d
=
= Φ
Φ
ii
×
×
×
×
×
×
×
× A
A ×
×
×
×
×
×
×
× ff
d
d
1
1
2
2
m
m
Wartość współczynnika
Φ
i
zależy od wielkości
mimośrodu, a te
wyznaczamy
obliczeniowo znając
momenty zginające
Określenie współczynników
Określenie współczynników Φ
Φ
ii
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Wartość współczynnika Φ
i
przyjmuje się równą:
⋅
−
=
Φ
t
e
2
1
i
i
i = 1, 2
Wartość Φ
m
wyznacza się z zał. C normy lub ze wzoru:
e – podstawa logarytmu naturalnego, e
mk
- mimośród w połowie wysokości ściany
t
e
u
mk
⋅
−
−
=
17
,
1
73
,
0
063
,
0
λ
E
f
t
h
k
ef
ef
⋅
=
λ
2
1
m
2
u
e
A
Φ
−
=
t
e
A
mk
2
1
1
−
=
2011-02-22
50
99
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
Określenie wartości mimośrodów e
i
pod i nad stropem:
mimośród początkowy (niezamierzony):
e
init
= h
ef
/450
mimośród od obciążenia poziomego (np. wiatru):
d
wd
he
N
M
e
1
1
,
=
d
wd
he
N
M
e
2
2
,
=
16
2
h
q
M
Ewd
wd
⋅
=
mimośród na górze lub dole ścian:
t
e
e
N
M
e
init
i
he
id
id
i
⋅
≥
+
+
=
05
,
0
,
gdzie: i jest równe 1 lub 2
100
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
Określenie wartości mimośrodów e
mk
w środku ściany:
mimośród od obciążenia poziomego (np. wiatru):
md
wd
hm
N
M
e
=
16
2
h
q
M
Ewd
wd
⋅
=
lub
8
2
h
q
M
Ewd
wd
⋅
=
Całkowity mimośród od obciążenia:
init
hm
md
md
m
e
e
N
M
e
±
+
=
mimośród z uwagi na pełzanie:
m
ef
ef
k
e
t
t
h
e
⋅
⋅
=
∞
φ
002
,
0
mimośród w środku wysokości ściany:
t
e
e
e
k
m
mk
⋅
≥
+
=
05
,
0
2011-02-22
51
Wysokość efektywna ściany
Wysokość efektywna ściany
h
h
ef
ef
Katedra Konstrukcji Budowlanych
W wypadku ścian usztywniających z otworami:
Ściana
usztywniana
Ściana nośna
usztywniająca
widok
Wysokość efektywna ściany h
Wysokość efektywna ściany h
eff
eff
Katedra Konstrukcji Budowlanych
W wypadku ścian usztywniających z otworami:
t
h
1
h
2
Ściana
usztywniająca
Ściana
usztywniana
≥0,1(h
1
+ h
2
)+ t
2011-02-22
52
Wysokość efektywna ściany h
Wysokość efektywna ściany h
eff
eff
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Wysokość efektywna ściany h
eff
:
h
h
n
ef
⋅
=
ρ
h
h
– wysokość ściany w świetle,
ρ
ρ
n
n
– współczynnik uzależniony od usztywnienia ściany wzdłuż 2, 3 lub
4 krawędzi wg wzorów (5.3) ÷ (5.9) PN-EN 1996-1:2010
Wysokość efektywna ściany h
Wysokość efektywna ściany h
eff
eff
Katedra Konstrukcji Budowlanych
(i) Dla ścian utwierdzonych na górnej i dolnej krawędzi przez stropy
żelbetowe lub dachy rozpięte dwukierunkowo, lub przez stropy
żelbetowe rozpięte jednokierunkowo oparte na co najmniej 2/3
grubości ściany:
ρ
2
= 0,75
chyba że mimośród obciążenia na górnej krawędzi ściany jest większy
niż 0,25 grubości ściany, wtedy
ρ
2 = 1,0
(ii) Dla ścian utwierdzonych na górnej i dolnej krawędzi przez stropy
lub dachy drewniane rozpięte dwukierunkowo lub przez stropy
drewniane rozpięte jednokierunkowo oparte na co najmniej 2/3
grubości ściany i nie mniej niż 85 mm:
ρ
2 = 1,0
2011-02-22
53
Wysokość efektywna ściany
Wysokość efektywna ściany h
h
eff
eff
Katedra Konstrukcji Budowlanych
(iii) Dla ścian utwierdzonych na górnej i dolnej krawędzi i
usztywnionych na jednej pionowej krawędzi (z jedną krawędzią
swobodną):
gdy h
≤
3,5l,
gdzie
ρ
2
jest z (i) lub (ii), co jest bardziej właściwe, lub
gdy h > 3,5l,
gdzie:
l - długość ściany.
2
2
2
3
3
1
1
ρ
ρ
ρ
+
=
l
h
3
0
5
1
3
,
,
≥
=
h
l
ρ
Wysokość efektywna ściany h
Wysokość efektywna ściany h
eff
eff
Katedra Konstrukcji Budowlanych
(iv) Dla ścian utwierdzonych na górnej i dolnej krawędzi i
usztywnionych na obydwu pionowych krawędziach:
gdy h
≤
1,15l, gdzie
ρ
2
jest z (i) lub (ii), co jest właściwsze,
lub
gdy h > 1,15l,
2
2
2
4
1
1
ρ
ρ
ρ
+
=
l
h
h
l
5
0
4
,
=
ρ
2011-02-22
54
Wysokość efektywna ściany h
Wysokość efektywna ściany h
eff
eff
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Rysunek D.1 – Wykres obrazujący wartości
ρ
ρ
ρ
ρ
3
przy zastosowaniu wzorów (5.6) i (5.7)
Rysunek D.2 – Wykres obrazujący wartości
ρ
ρ
ρ
ρ
4
przy zastosowaniu wzorów (5.8) i (5.9)
108
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
Norma EC-6 wprowadza ponadto pojęcie grubości efektywnej muru:
t
ef
= t dla ściany , dwuwarstwowej, licowej, ściany ze spoinami
pasmowymi i wypełnionej ściany szczelinowej
3
3
2
3
1
t
t
k
t
tef
ef
+
⋅
=
dla ściany szczelinowej
t
t
t
ef
⋅
=
ρ
dla ściany usztywnionej pilastrami
27
≤
ef
ef
t
h
warunek
smukłości
W wypadku modeli uproszczonych wg PN-EN-3 h
ef
/t
ef
≤21
2011-02-22
55
Model obliczeniowy wg
Model obliczeniowy wg EC
EC--6
6
Obliczenia murów
Obliczenia murów
ściskanych
ściskanych
Uproszczony
Uproszczony
Model
Model
ramowy
ramowy
Uproszczony
Uproszczony
model
model
przegubowy
przegubowy
Metoda
Metoda
uproszczona 1
uproszczona 1
Metoda
Metoda
uproszczona 2
uproszczona 2
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Metoda
Metoda
dokładna
dokładna
Model obliczeniowy wg
Model obliczeniowy wg EC
EC--6
6
Schemat toku obliczeń przy modelu ramowym i przegubowym
Schemat toku obliczeń przy modelu ramowym i przegubowym
Aby obliczyć mimośrody trzeba określić momenty
Aby obliczyć mimośrody trzeba określić momenty
N
N
Rd
Rd
=
= Φ
Φ
ii
t
t ff
d
d
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Aby obliczyć
Aby obliczyć Φ
Φ
ii
trzeba wyznaczyć mimośrody
trzeba wyznaczyć mimośrody
Dane geometryczne i materiałowe
Dane geometryczne i materiałowe
2011-02-22
56
Obliczanie momentów w
Obliczanie momentów w
ścianie wg
ścianie wg
uproszczonego,
uproszczonego,
podstawowego modelu
podstawowego modelu
ramowego (załącznik C
ramowego (załącznik C
EC
EC--6
6)
)
Katedra Konstrukcji Budowlanych
112
Mury obciążone głownie
Mury obciążone głownie
pionowo wg
pionowo wg EC
EC--6
6
Uproszczony,
Uproszczony,
podstawowy model
podstawowy model
ramowy
ramowy
2011-02-22
57
113
Mury obciążone głownie
Mury obciążone głownie
pionowo wg
pionowo wg EC
EC--6
6
Moment w przekroju pod stropem górnej kondygnacji
(pod węzłem nr 1):
(
)
(
)
1
4
2
4
4
3
2
3
3
4
4
4
4
3
3
3
3
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
4
1
4
η
Ι
Ι
Ι
Ι
Ι
⋅
−
⋅
−
−
⋅
⋅
⋅
+
⋅
⋅
+
⋅
⋅
+
⋅
⋅
⋅
⋅
=
n
l
w
n
l
w
l
E
n
l
E
n
h
E
n
h
E
n
h
E
n
M
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
d
Moment w przekroju nad stropem dolnej kondygnacji
(nad węzłem nr 2):
(
)
(
)
2
4
2
4
4
3
2
3
3
4
4
4
4
3
3
3
3
2
2
2
2
1
1
1
1
2
2
2
2
2
1
4
1
4
η
Ι
Ι
Ι
Ι
Ι
⋅
−
⋅
−
−
⋅
⋅
⋅
+
⋅
⋅
+
⋅
⋅
+
⋅
⋅
⋅
⋅
=
n
l
w
n
l
w
l
E
n
l
E
n
h
E
n
h
E
n
h
E
n
M
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
d
w
3
, w
4
– są obliczeniowym obciążeniem równomiernie rozłożonym na prętach 3 i 4,
stosując częściowe współczynniki z PN-EN 1990, dające niekorzystny efekt.
114
Mury obciążone głownie
Mury obciążone głownie
pionowo wg
pionowo wg EC
EC--6
6
2
2
2
2
2
1
1
1
1
4
4
4
4
3
3
3
3
1
,
≤
⋅
+
⋅
⋅
+
⋅
=
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
m
h
E
n
h
E
n
l
E
n
l
E
n
k
Ι
Ι
Ι
Ι
2
2
2
2
2
1
1
1
1
4
4
4
4
3
3
3
3
2
,
≤
⋅
+
⋅
⋅
+
⋅
=
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
m
l
I
E
n
l
I
E
n
l
I
E
n
l
I
E
n
k
Węzeł nr 1
Węzeł nr 1
Węzeł nr 2
Węzeł nr 2
współczynnik podatności węzła:
η
1
= (1-k
m,1
/4),
współczynnik podatności węzła:
η
2
= (1-k
m,2
/4),
gdzie:
n
i
- jest współczynnikiem sztywności
prętów przyjmowanym jako 4 dla
prętów utwierdzonych na obydwu
końcach oraz 3 w pozostałych
przypadkach.
E
i
- jest modułem sprężystości pręta
Ι
i
– mom
e
nt bezwładności pręta i,
h
i
, l
i
– wysokość i długość prętów w
świetle,
2011-02-22
58
Obliczanie momentów w
Obliczanie momentów w
ścianie wg
ścianie wg
uproszczonego,
uproszczonego,
podstawowego modelu
podstawowego modelu
przegubowego (załącznik
przegubowego (załącznik
C
C EC
EC--6
6)
)
Katedra Konstrukcji Budowlanych
116
W wypadku, gdy całkowity
mimośród jest większy od 0,45
grubości ściany, gdy strop jest
niepodparty wzdłuż całej grubości
ściany lub gdy strop ma
konstrukcję drewnianą belkową
momenty u góry i u dołu
wyznaczać można przy założeniu,
że reakcja ze stropu w stosunku do
osi ściany przyłożona jest w
odległości równej połowie odległość
szerokości oparcia stropu na
murze.
Model przegubowy wg
Model przegubowy wg EC
EC--6
6
Katedra Konstrukcji Budowlanych
2011-02-22
59
117
(
)
4
2
1
a
t
N
a
N
M
M
Edu
Edf
Edf
+
⋅
+
⋅
=
=
(
)
4
3
2
a
t
N
M
M
Edu
Edu
−
⋅
=
=
Moment u góry ściany:
Moment u góry ściany:
Moment u dołu ściany:
Moment u dołu ściany:
Model przegubowy wg
Model przegubowy wg EC
EC--6
6
Katedra Konstrukcji Budowlanych
N
Edf
- jest obliczeniowym obciążeniem w ścianie górnej,
N
Edu
- jest obliczeniowym obciążeniem od stropu,
(C.3)
(C.4)
118
Model przegubowy wg
Model przegubowy wg EC
EC--6
6
Katedra Konstrukcji Budowlanych
EC-6 nie podaje wielkości
mimośrodów przyjętych przy
wyznaczaniu momentów u góry
i u dołu ściany.
Aby wyjaśnić przyjęte przez
EC-6 we wzorach (C.3 i C.4)
wielkości mimośrodów należy
przeanalizować rysunek
pokazany obok, gdyż
zamieszczony w EC-6 rysunek z
poprzedniego slajdu jest w tym
zakresie nieco mylący.
2011-02-22
60
119
Model przegubowy wg
Model przegubowy wg EC
EC--6
6
Katedra Konstrukcji Budowlanych
W wypadku obciążenia ze
stropu normowy rysunek
zakłada, że reakcja ze stropu
przyłożona jest w połowie
szerokości oparcia stropu na
murze. Takie umiejscowienie
reakcji możliwe jest jedynie w
wypadku braku obrotu i braku
ugięcia stropu (równomiernie
ściskany jest cały przekrój na
długości oparcia stropu na
murze).
120
Model przegubowy wg
Model przegubowy wg EC
EC--6
6
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Na podstawie założeń
pokazanych na rysunku aa
oraz wartości we wzorach
widać, że mimośród od
umiejscowionej reakcji jest
równy:
co jest zgodne z wartością
umieszczoną we wzorze (C.3)
przy sile N
Edf
.
2
2
2
a
t
a
t
a
e
=
−
−
+
=
2011-02-22
61
121
Model przegubowy wg
Model przegubowy wg EC
EC--6
6
Katedra Konstrukcji Budowlanych
W wypadku siły z wyższych
kondygnacji EC-6 zakłada, że
strop ulega ugięciu, część
przekroju oparcia wywołuje
dociska na murze, a część
przez oderwanie się stropu
nie jest obciążona (rys. b).
Przyjęto założenie, że docisk
występuje na połowie
szerokości oparcia stropu na
murze.
122
Model przegubowy wg
Model przegubowy wg EC
EC--6
6
Katedra Konstrukcji Budowlanych
Przy takim założeniu
mimośród siły względem osi
nominalnej wyniesie:
Właśnie taka zależność
występuje we wzorze (C.3)
przy sile N
Edu
.
4
4
2
a
t
a
t
t
e
+
=
−
−
=
2011-02-22
62
123
Model przegubowy wg
Model przegubowy wg EC
EC--6
6
Katedra Konstrukcji Budowlanych
W przekroju u dołu ściany,
podobnie jak u góry, w
wypadku obciążenia z
kondygnacji wyższych
zakłada się lokalne dociski na
murze występujące na skutek
obrotu ściany i stropu (rys.c).
Poczyniono tu podobne
założenie, że docisk
występuje na połowie
szerokości oparcia stropu na
murze.
124
Model przegubowy wg
Model przegubowy wg EC
EC--6
6
Wówczas wartość b odznaczona
na rys. c wyniesie:
Aby uzyskać wartość mimośrodu
od wielkości b odjąć należy
połowę grubości muru:
Obliczony w ten sposób mimośród
jest zgodny z zamieszczonym we
wzorze (C.4) przy sile N
Edu
.
4
3
3
4
2
a
t
a
t
a
t
b
−
=
−
+
−
=
4
3
2
4
3
3
a
t
t
a
t
e
−
=
−
−
=
2011-02-22
63
125
Niezależnie od sposobu wyznaczenia momentu u góry i u
dołu ściany moment w strefie środkowej ściany zgodnie z
rysunkiem 6.1 eurokodu przyjmuje się jako wartość
odczytywaną z wykresu w geometrycznym środku
wysokości w ściany w świetle.
Model przegubowy i ramowy
Model przegubowy i ramowy
wg
wg EC
EC--6
6
Metoda uproszczona wg
Metoda uproszczona wg
PN
PN--EN 1996
EN 1996--3
3
wariant 1
wariant 1
Katedra Konstrukcji Budowlanych
2011-02-22
64
127
Wariant
Wariant 1
1 metody
metody uproszczonej,
uproszczonej, stosować
stosować można
można gdy
gdy::
wysokość budynku nie przekracza 3 kondygnacji nadziemnych,
ściany są usztywnione prostopadle do ich powierzchni przez
stropy i dach w kierunku poziomym pod kątem prostym do
płaszczyzny ściany, ewentualnie przez same stropy i wieńce o
odpowiedniej sztywności,
stropy i dach są oparte na ścianie na co najmniej 2/3 jej grubości,
a szerokość oparcia jest nie mniejsza niż 85 mm,
wysokość kondygnacji w świetle nie przekracza 3,0 m,
szerokość ściany stanowi co najmniej 1/3 jej wysokości,
charakterystyczna wartość obciążenia zmiennego na stropach i
dachu nie przekracza 5,0 kN/m
2
,
maksymalna rozpiętość stropów w świetle wynosi 6,0 m,
maksymalna rozpiętość dachu w świetle wynosi 6,0, za wyjątkiem
przypadku lekkich konstrukcji dachowych, gdzie rozpiętość nie
przekracza 12,0 m,
Metoda uproszczona wariant 1
Metoda uproszczona wariant 1
wg PN
wg PN--EN 1996
EN 1996--3
3
128
Metoda uproszczona wariant 1
Metoda uproszczona wariant 1
wg PN
wg PN--EN 1996
EN 1996--3
3
Ed
Rd
d
A
Rd
N
A
f
c
N
≥
⋅
⋅
=
γ
/
c
A
= 0,50 jeżeli h
ef
/t
ef
≤
18
c
A
= 0,36 jeżeli h
ef
/t
ef
>18 i
≤
21
A
A
Katedra Konstrukcji Budowlanych
2011-02-22
65
Metoda uproszczona wg
Metoda uproszczona wg
PN
PN--EN 1996
EN 1996--3
3
wariant 2
wariant 2
Katedra Konstrukcji Budowlanych
130
Wariant
Wariant 2
2 metody
metody uproszczonej,
uproszczonej, stosować
stosować można
można gdy
gdy::
Wysokość projektowanego obiektu powinna być nie większa niż h
m
podana w tablicy.
Rozpiętość stropów podpartych przez obliczane ściany nie powinna
przekraczać 7,0 m.
Rozpiętość dachów podpartych przez obliczane ściany nie powinna
przekraczać 7,0 m, za wyjątkiem przypadków dachów z lekkich
elementów
kratownicowych,
gdzie
rozpiętość
nie
powinna
przekraczać 14,0 m;
Wysokość kondygnacji w świetle ≤ 3,2 m, chyba że całkowita
wysokość budynku jest > 7,0 m, wtedy wysokość w świetle
kondygnacji parteru ≤ 4,0 m;
Charakt. wartość obc. zmiennego na stropie i dachu ≤ 5,0 kN/m
2
;
W kierunku poziomym ściany są usztywnione pod kątem prostym
do płaszczyzny ściany, przez stropy i konstrukcję dachu, albo przez
same stropy i dachy lub w inny odpowiedni sposób (wieńce)
Metoda uproszczona wariant 2
Metoda uproszczona wariant 2
wg PN
wg PN--EN 1996
EN 1996--3
3
2011-02-22
66
131
Wariant
Wariant 2
2 metody
metody uproszczonej,
uproszczonej, stosować
stosować można
można gdy
gdy::
Ściany poszczególnych kondygnacji powinny znajdować się w
jednej płaszczyźnie
Stropy i konstrukcja dachu opierają się na ścianie za pomocą
wieńców o szerokości równej co najmniej 0,4 grubości ściany, lecz
nie mniej niż 75 mm
Końcowa wartość współczynnika pełzania dla muru φ
∞
nie powinna
być większa niż 2,0.
Metoda uproszczona wariant 2
Metoda uproszczona wariant 2
wg PN
wg PN--EN 1996
EN 1996--3
3
Klasa
1
2
3
h
m
20 m
16 m
12 m
Tablica. Wysokości graniczne budynków przy stosowaniu metody uproszczonej
Katedra Konstrukcji Budowlanych
132
Metoda uproszczona wariant 1
Metoda uproszczona wariant 1
wg PN
wg PN--EN 1996
EN 1996--3
3
A
A
Ed
Rd
d
s
Rd
N
A
f
N
≥
⋅
⋅
=
γ
Φ
/
2
0011
,
0
85
,
0
⋅
−
=
ef
ef
s
t
h
Φ
Dla ścian wewnętrznych:
Dla ścian stanowiących końcowe
podparcie stropów
lub
85
,
0
8
3
,
1
,
≤
−
=
ef
f
s
l
Φ
4
,
0
=
s
Φ
Katedra Konstrukcji Budowlanych
2011-02-22
67
Tok obliczeń murów
Tok obliczeń murów
obciążonych głównie
obciążonych głównie
pionowo
pionowo
Katedra Konstrukcji Budowlanych
134
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
Tok sprawdzania nośności ścian obciążonych pionowo wg metody
uproszczonej zgodnie z PN-EN 1996-3
UWAGA: Nośność ścian należy sprawdzać na każdej kondygnacji, chyba że grubość ścian i
wytrzymałość muru na ściskanie są takie same na wszystkich kondygnacjach.
1.
Dane: rodzaje stosowanych materiałów,
grubość muru t, szerokość analizowanego pasma muru b, rozpiętość stropu w świetle ścian l
f
,
wysokość muru w świetle stropów h,
pionowe obciążenie obliczeniowe w rozważanym przekroju N
Ed
,
obciążenie obliczeniowe wiatrem na jednostkę powierzchni ściany q
Ewd
,
2.
Sprawdzenie warunku stosowania metody uproszczonej:
1.
Wysokość projektowanego obiektu (lub w wypadku obiektu z dachem nachylonym jego
zastępcza wysokość wg rys. 4.1. PN-EN 1996-3) powinna być nie większa niż h
m
podana w tablicy
w punkcie 4.2.1.1. PN-EN 1996-3 (UWAGA: klasa 2 odpowiada kategorii wykonawstwa I wg PN-
B-03003:2007, natomiast klasa 3 kategorii wykonawstwa II);
2.
Rozpiętość stropów podpartych przez obliczane ściany nie powinna przekraczać 7,0 m;
3.
Rozpiętość dachów podpartych przez obliczane ściany nie powinna przekraczać 7,0 m, za
wyjątkiem przypadków dachów z lekkich elementów kratownicowych, gdzie rozpiętość nie
powinna przekraczać 14,0 m;
4.
Wysokość kondygnacji w świetle nie powinna przekraczać 3,2 m, chyba że całkowita wysokość
budynku jest większa niż 7,0 m, wtedy wysokość w świetle kondygnacji parteru może wynosić
4,0 m;
5.
Charakterystyczna wartość obciążenia zmiennego na stropie i dachu powinna być nie większa niż
5,0 kN/m
2
;
6.
W kierunku poziomym ściany są usztywnione pod kątem prostym do płaszczyzny ściany, przez
stropy i konstrukcję dachu, albo przez same stropy i dachy lub w inny odpowiedni sposób, np.
wieńce o odpowiedniej sztywności zgodnie z PN-EN 1996-1-1;
7.
Ściany poszczególnych kondygnacji powinny znajdować się w jednej płaszczyźnie;
8.
Stropy i konstrukcja dachu opierają się na ścianie za pomocą wieńców o szerokości równej co
najmniej 0,4t grubości ściany, lecz nie mniej niż 75 mm;
9.
Końcowa wartość współczynnika pełzania dla muru φ
∞
nie powinna być większa niż 2,0. (
φ
∞
> 2,0
może wg PN-EN 1996-1-1 wystąpić w murach z elementów betonowych na kruszywach lekkich)
2011-02-22
68
135
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
3.
Przyjęcie charakterystycznej wytrzymałości muru f
k,s
w zależności od stosowanych materiałów.
Norma PN-EN 1996-3 Załącznik D, punkt D1.
4.
Określenie wytrzymałości obliczeniowej:
f
d
= f
k,s
/
γ
m
γ
m
– częściowy współczynnik bezpieczeństwa dla muru wg Załącznika Krajowego do PN-EN 1996-1-1 (do
czasu opracowania załącznika wg PN-B-03002:2007 – tabl. 9.
5.
Sprawdzenie warunków dodatkowych w wypadku obliczania ścian stanowiących końcowe podparcie
stropów (np. ścian zewnętrznych):
1.
Rozpiętość stropów l
f
w świetle ścian powinna być nie mniejsza niż:
7,0 m przy
d
G
Ed
f
b
t
k
N
⋅
⋅
⋅
≤
(4.1a)
gdzie: k
G
wynosi 0,2 dla grupy 1 elementów murowych oraz 0,1 dla grupy 2, 3 i 4
lub
w wypadku, gdy f
d
> 2,5 MPa od mniejszej z wartości 4,5 + 10 t i 7,0 m (t w [m])
(4.1b)
w wypadku, gdy f
d
≤ 2,5 MPa od mniejszej z wartości 4,5 + 10 t i 6,0 m (t w [m])
(4.1c)
2.
Grubość ściany powinna spełniać warunek:
h
c
N
h
b
q
c
t
Ed
Ewd
⋅
+
⋅
⋅
⋅
≥
2
2
1
(4.2)
gdzie: c
1
, c
2
– stałe z tablicy 4.1 normy PN-EN 1996-3 w zależności od współczynnika
α, który wynosi:
d
Ed
f
b
t
N
⋅
⋅
=
α
136
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
6.
Określenie efektywnej wysokości ściany h
fs
:
h
h
n
fs
⋅
=
ρ
(4.6)
gdzie:
ρ
n
- współczynnik redukcyjności, przy n = 2, 3 lub 4 w zależności od utwierdzenia krawędzi lub
usztywnienia ściany
Dla ścian podpartych u góry i u dołu kiedy stropy lub dachy zbrojone lub sprężone oparte są na ścianie
za pośrednictwem wieńca żelbetowego na co najmniej 2/3 grubości ściany i nie mniej niż na 85 mm:
ρ
2
= 1,0 jeżeli ściana stanowi końcową podporę stropu,
ρ
2
= 0,75 dla pozostałych ścian.
Dla ścian podpartych u góry i u dołu (np. przez wieńce o odpowiedniej sztywności lub stropy drewniane)
ale nie utwierdzonych przez stropy lub dach (możliwość obrotu krawędzi stropu lub dachu):
ρ
2
= 1,0
Dla ścian podpartych u góry i u dołu i usztywnionych wzdłuż jednej krawędzi pionowej:
75
,
0
5
,
1
3
≤
=
h
l
ρ
w przypadku usztywnienia na obrót na górnej i dolnej krawędzi oraz jeśli ściana nie
stanowi końcowego podparcia stropu,
0
,
1
3
≤
ρ
we wszystkich pozostałych przypadkach
Dla ścian podpartych u góry i u dołu oraz wzdłuż obu krawędzi pionowych:
75
,
0
2
4
≤
=
h
l
ρ
w przypadku usztywnienia na obrót na górnej i dolnej krawędzi oraz jeśli ściana nie
stanowi końcowego podparcia stropu,
0
,
1
3
≤
ρ
we wszystkich pozostałych przypadkach
2011-02-22
69
137
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
7.
Określenie efektywnej grubości ściany t
ef
:
t
ef
= t dla ściany jednowarstwowej, dwuwarstwowej, licowej, ściany ze spoinami pasmowymi i
wypełnionej ściany szczelinowej
3
3
2
3
1
t
t
t
ef
+
=
dla ściany szczelinowej z kotwami ściennymi liczbie na m
2
ściany nie mniejszej niż n
tmin
,
gdzie t
1
i t
2
są rzeczywistymi grubościami warstw, a moduł sprężystości warstwy nienośnej
jest równy lub większy niż 90 % modułu warstwy nośnej. (wg Instrukcji ITB 341/96 n
tmin
= 4)
t
t
t
ef
⋅
=
ρ
dla ściany usztywnionej pilastrami (
ρ
t
– współczynnik wg tab. 5.1 PN-EN 1996-1-1)
8.
Sprawdzenie warunku smukłości:
27
≤
ef
fs
t
h
9.
Określenie rozpiętości efektywnej stropu l
f,ef
:
l
f,ef
= l
f
dla stropu wolnopodpartego jednokierunkowo zbrojonego;
l
f,ef
= 0,7l
f
dla stropu jednokierunkowo zbrojonego o schemacie belki ciągłej;
l
f,ef
= 0,7l
f
dla stropu wolnopodpartego dwukierunkowo zbrojonego, gdzie długość podparcia
rozpatrywanej ściany jest nie większa niż dwa razy l
f
;
l
f,ef
= 0,5l
f
dla stropu zamocowanego dwukierunkowo zbrojonego, gdzie długość podparcia
rozpatrywanej ściany jest nie większa niż dwa razy l
f
;
10.
Pole powierzchni rozpatrywanej ściany:
A = b
⋅ t
138
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
11.
Wyznaczenie współczynnika redukcyjnego
Φ
Φ
Φ
Φ
s
Dla ścian wewnętrznych:
2
0011
,
0
85
,
0
⋅
−
=
ef
ef
s
t
h
Φ
(4.5a)
Dla ścian stanowiących końcowe podparcie stropów (np. ściany zewnętrzne) należy przyjmować jako
mniejszą z wartości:
85
,
0
8
3
,
1
,
≤
−
=
ef
f
s
l
Φ
(4.5b)
lub
4
,
0
=
s
Φ
(4.5c)
12. Określenie nośności obliczeniowej muru w wybranym przekroju:
Ed
d
s
Rd
N
A
f
N
≥
⋅
⋅
=
Φ
13. W przypadku, gdy warunek nośności nie jest spełniony lub gdy nośność jest znacznie większa od
obciążenia odpowiednio zwiększamy lub zmniejszamy przekrój, lub zmieniamy wytrzymałości
materiałów, przechodzimy do pkt. 4 i rozpoczynamy obliczenia od nowa.
2011-02-22
70
139
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
Tok sprawdzania nośności ścian obciążonych pionowo wg PN-EN 1996-1-1
(model ramowy)
1.
Dane: rodzaje stosowanych materiałów => f
b
, f
m
grubość muru t, szerokość analizowanego pasma muru b, rozpiętość stropu w świetle ścian l
f
,
wysokość muru w świetle stropów h, długość ściany l,
pionowe obciążenie obliczeniowe w rozważanym przekroju N
Ed
,
obciążenie obliczeniowe wiatrem na jednostkę powierzchni ściany q
Ewd
,
140
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
2.
Określenie efektywnej wysokości ściany h
ef
:
h
h
n
ef
⋅
=
ρ
(5.2)
gdzie:
ρ
n
- współczynnik redukcyjności, przy n = 2, 3 lub 4 w zależności od utwierdzenia krawędzi lub
usztywnienia ściany
Dla ścian utwierdzonych na górnej i dolnej krawędzi przez żelbetowe stropy lub dachy dwukierunkowo
zbrojone, lub przez stropy żelbetowe jednokierunkowo zbrojone i mające wysokość konstrukcyjną
równą co najmniej 2/3 grubości ściany:
75
,
0
2
=
ρ
(5.3)
chyba, że mimośród obciążenia na górnej krawędzi ściany e
1
> ¼ t, wówczas:
0
,
1
2
=
ρ
(5.4)
Dla ścian utwierdzonych na górnej i dolnej krawędzi przez stropy lub dachy drewniane rozpięte
dwukierunkowo lub przez stropy drewniane rozpięte tylko jednokierunkowo i mające wysokość
konstrukcyjną równą co najmniej 2/3 grubości ściany i nie mniejszą niż 85mm:
0
,
1
2
=
ρ
(5.5)
Dla ścian utwierdzonych na górnej i dolnej krawędzi i usztywnionych na jednej pionowej krawędzi
(z jedną krawędzią swobodną):
• gdy h ≤ 3,5l,
2
2
2
3
3
1
1
ρ
ρ
ρ
⋅
⋅
+
=
l
h
(5.6)
gdzie
ρ
2
z wzorów (5.3, 5.4 lub 5.5)
• gdy h > 3,5l,
3
,
0
5
,
1
3
≥
⋅
=
h
l
ρ
(5.7)
Dla ścian utwierdzonych na górnej i dolnej krawędzi i usztywnionych na obydwu pionowych
krawędziach:
• gdy h
≤ 1,15l,
2
2
2
4
1
1
ρ
ρ
ρ
⋅
+
=
l
h
(5.8)
• gdy h > 1,15l,
h
l
⋅
=
5
,
0
4
ρ
(5.9)
2011-02-22
71
141
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
3.
Określenie efektywnej grubości ściany t
ef
:
• dla ściany jednowarstwowej, dwuwarstwowej, licowej, ściany ze spoinami pasmowymi i
wypełnionej ściany szczelinowej:
t
ef
= t
• dla ściany szczelinowej, w której obydwie warstwy są ze sobą połączone kotwami zgodnie z 6.5
PN-EN 1996-1-1:
3
3
2
3
1
t
t
k
t
tef
ef
+
⋅
=
(5.11)
gdzie:
t
1,
t
2
- są rzeczywistymi lub efektywnymi grubościami warstw, obliczonymi z (5.10), t
1
jest
grubością warstwy zewnętrznej lub nieobciążonej, natomiast t
2
jest grubością warstwy
wewnętrznej lub obciążonej;
k
tef
- jest współczy nnikiem pozwalającym uwzględnić relacje pomiędzy modułem sprężystości
obu warstw (E
1
/ E
2
? 2).
• dla ściany usztywnionej pilastrami:
t
t
t
ef
⋅
=
ρ
(5.10)
gdzie:
ρ
t
– współczynnik wg tab. 5.1 PN-EN 1996-1-1
4.
Sprawdzenie warunku smukłości:
27
≤
ef
fs
t
h
142
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
5.
Wyznaczenie wytrzymałości charakterystycznej muru:
• dla murów wykonanych z zapraw ogólnego stosowania i zapraw lekkich:
3
,
0
7
,
0
m
b
k
f
f
K
f
⋅
⋅
=
(3.2)
• dla murów wykonanych na cienkie spoiny, gdzie grubość spoin wynosi 0,5mm do 3mm, oraz
ceramicznych elementów murowych grupy 1 i 4, elementów silikatowych, elementów z
betonu kruszywowego oraz elementów z autoklawizowanego betonu komórkowego:
85
,
0
b
k
f
K
f
⋅
=
(3.3)
• dla murów wykonanych na cienkie spoiny, gdzie grubość spoin wynosi 0,5mm do 3mm, oraz
ceramicznych elementów murowych grupy 2 i 3:
7
,
0
b
k
f
K
f
⋅
=
(3.4)
gdzie:
K - współczynnik zgodnie z tab. 2 PN-B-03002:2007 (do czasu opracowania Załącznika
Krajowego)
6.
Określenie modułu sprężystości muru z zależności:
k
E
f
K
E
⋅
=
gdzie:
K
E
- cecha sprężystości muru zgodnie z PN-B-03002:2007 (do czasu opracowania Załącznika
Krajowego) przyjmowana jako:
• dla murów wykonanych na zaprawie f
m
≥ 5 MPa, z wyjątkiem murów z autoklawizowanego
betonu komórkowego – K
E
= 1000,
•
dla murów z autoklawizowanego betonu komórkowego, niezależnie od rodzaju zaprawy, a
także dla murów z innego rodzaju elementów murowych na zaprawie f
m
< 5 MPa – K
E
= 600.
7.
Wyznaczenie za pomocą zasad mechaniki budowli momentów bezwładności stropu i ścian
2011-02-22
72
143
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
8.
Wyznaczenie momentów w przekrojach pod i nad stropem:
• w wypadku stropów opartych na znacznej części przekroju ściany (e
i
≤ 0,45t) z wyłączeniem
stropów drewnianych:
Węzeł nr 1:
2
2
2
2
2
1
1
1
1
4
4
4
4
3
3
3
3
1
,
≤
⋅
+
⋅
⋅
+
⋅
=
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
m
h
E
n
h
E
n
l
E
n
l
E
n
k
Ι
Ι
Ι
Ι
(C.2)
gdzie:
n
i
- jest współczynnikiem sztywności prętów przyjmowanym
jako 4 dla prętów utwierdzonych na obydwu końcach oraz 3
w pozostałych przypadkach.
E
i
- jest modułem sprężystości pręta i, gdzie i = 1a, 2a, 3a, 4a,
Ι
i
– moment bezwładności pręta i, gdzie i = 1a, 2a, 3a, 4a,
h
i
, l
i
– wysokość i długość prętów w świetle,
współczynnik podatności węzła nr 1:
η
1
= (1-k
m,1
/4),
Węzeł nr 2:
2
2
2
2
2
1
1
1
1
4
4
4
4
3
3
3
3
2
,
≤
⋅
+
⋅
⋅
+
⋅
=
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
m
l
I
E
n
l
I
E
n
l
I
E
n
l
I
E
n
k
(C.2)
gdzie:
n
i
, h
i
, l
i
– jak wyżej,
E
i
- jest modułem sprężystości pręta i, gdzie i = 1b, 2b, 3b, 4b,
Ι
i
– moment bezwładności pręta i, gdzie i = 1b, 2b, 3b, 4b,
współczynnik podatności węzła nr 2:
η
2
= (1-k
m,2
/4),
144
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
Moment w przekroju pod stropem górnej kondygnacji (pod węzłem nr 1):
(
)
(
)
1
4
2
4
4
3
2
3
3
4
4
4
4
3
3
3
3
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
4
1
4
η
Ι
Ι
Ι
Ι
Ι
⋅
−
⋅
−
−
⋅
⋅
⋅
+
⋅
⋅
+
⋅
⋅
+
⋅
⋅
⋅
⋅
=
n
l
w
n
l
w
l
E
n
l
E
n
h
E
n
h
E
n
h
E
n
M
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
d
(C.1)
gdzie:
w
3
, w
4
– są obliczeniowym obciążeniem równomiernie rozłożonym na prętach 3 i 4,
stosując częściowe współczynniki z PN-EN 1990, dające niekorzystny efekt.
Moment w przekroju nad stropem dolnej kondygnacji (nad węzłem nr 2):
(
)
(
)
2
4
2
4
4
3
2
3
3
4
4
4
4
3
3
3
3
2
2
2
2
1
1
1
1
2
2
2
2
2
1
4
1
4
η
Ι
Ι
Ι
Ι
Ι
⋅
−
⋅
−
−
⋅
⋅
⋅
+
⋅
⋅
+
⋅
⋅
+
⋅
⋅
⋅
⋅
=
n
l
w
n
l
w
l
E
n
l
E
n
h
E
n
h
E
n
h
E
n
M
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
b
d
(C.1)
UWAGA: w wypadku jednostronnego obciążenia stropem ściany ze wzorów eliminujemy składnik
związany z nieistniejącym stropem
2011-02-22
73
145
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
9.
Określenie wartości mimośrodów e
i
pod i nad stropem:
mimośród początkowy (niezamierzony):
e
init
= h
ef
/450
mimośród od obciążenia poziomego (np. wiatru):
d
wd
he
N
M
e
1
1
,
=
,
d
wd
he
N
M
e
2
2
,
=
,
gdzie:
16
2
h
q
M
Ewd
wd
⋅
=
,
N
1d
, N
2d
– obliczeniowe obciążenie pod stropem górnej kondygnacji i nad stropem dolnej kondygnacji,
mimośród na górze lub dole ścian:
t
e
e
N
M
e
init
i
he
id
id
i
⋅
≥
+
+
=
05
,
0
,
(6.5)
gdzie: i jest równe 1 lub 2
146
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
10.
Określenie wartości mimośrodu e
mk
w środku wysokości ściany:
mimośród od obciążenia poziomego (np. wiatru):
md
wd
hm
N
M
e
=
,
gdzie:
16
2
h
q
M
Ewd
wd
⋅
=
lub
8
2
h
q
M
Ewd
wd
⋅
=
w zależności od schematu statycznego ściany
N
md
- obliczeniowe obciążenie w środku wysokości ściany
Całkowity mimośród od obciążenia:
init
hm
md
md
m
e
e
N
M
e
±
+
=
(6.7)
gdzie: M
md
– wartość momentu w środku ściany w zależności od momentów M
1
i M
2
mimośród z uwagi na pełzanie:
m
ef
ef
k
e
t
t
h
e
⋅
⋅
=
∞
φ
002
,
0
(6.8)
gdzie:
φ
∞
- jest końcową wartością współczynnika pełzania (przyjmujemy 1,5)
mimośród w środku wysokości ściany:
t
e
e
e
k
m
mk
⋅
≥
+
=
05
,
0
(6.6)
2011-02-22
74
147
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
11.
Wyznaczenie współczynników redukcyjnych
Φ
i
:
t
e
i
i
2
1
−
=
Φ
(6.4)
gdzie: i jest równe 1 lub 2
12.
Wyznaczenie współczynnika redukcyjnego
Φ
m
:
t
e
A
mk
2
1
1
−
=
(G.2)
E
f
t
h
k
ef
ef
=
λ
(G.4)
t
e
u
mk
17
,
1
73
,
0
063
,
0
−
−
=
λ
(G.4)
2
2
1
u
e
A
m
−
⋅
=
Φ
(G.1)
gdzie: e jest podstawą logarytmu naturalnego
148
Mury obciążone głownie pionowo wg
Mury obciążone głownie pionowo wg EC
EC--6
6
13. Określenie nośności obliczeniowej muru w stresie środkowej oraz pod i nad stropem:
N
1R,d
=
Φ
1
⋅ A ⋅ f
d
≥ N
1d
(6.1 i 6.2)
N
2R,d
=
Φ
2
⋅ A ⋅ f
d
≥ N
2d
(6.1 i 6.2)
N
mR,d
=
Φ
m
⋅ A ⋅ f
d
≥ N
md
(6.1 i 6.2)
UWAGA: Gdy pole przekroju poprzecznego ściany jest mniejsze niż 0,1 m
2
, obliczeniowa wytrzymałość
muru na ściskanie f
d
należy przemnożyć przez bezwymiarowy współczynnik równy
(
)
A
⋅
+ 3
,
0
7
,
0
14. W wypadku, gdy przynajmniej jeden z warunków nośności nie jest spełniony lub gdy nośność jest
znacznie większa od obciążenia odpowiednio zwiększamy lub zmniejszamy przekrój lub wytrzymałości
materiałów, przechodzimy do pkt. 3 i rozpoczynamy obliczenia od nowa.
2011-02-22
75
Zbrojone mury ściskane
Zbrojone mury ściskane
Katedra Konstrukcji Budowlanych
siatki : zgrzewane lub
siatki : zgrzewane lub
cięto
cięto--ciągnione
ciągnione
wężyki (pętle)
wężyki (pętle)
zbrojenie spiralne
zbrojenie spiralne
Zbrojone mury ściskane
Zbrojone mury ściskane
wg
wg PN
PN--B
B--03002:2007
03002:2007
Katedra Konstrukcji Budowlanych
d
S
yk
m
d
dr
f
2
y
e
2
1
f
2
f
f
≤
−
γ
ρ
+
=
(
)
ρ
m
sa
A
a
a
a
a
s
=
+
×
×
1
2
1
2
;
Dopuszcza się
wykonywanie
konstrukcji murowych
z poziomym
zbrojeniem
umieszczanym w
spoinach wspornych
jedynie w przypadku
murów
wykonywanych z
elementów Grupy 1 i
nie mających drążeń
pionowych.