Badania nad wzmacnianiem murów przy osiadaniu budynków

2007-11-13 12:05

Stanowisko laboratoryjne zbudowano na Politechnice Śląskiej w Gliwicach w 2003 roku. Wyniki przeprowadzonych tam badań potwierdziły, że mury zbrojone zyskują na wytrzymałości nawet o 20%, wzrasta także ich odporność na pęknięcia i zarysowania. Wykonanie większej liczby testów pozwoli uogólnić wyniki i wybrać najskuteczniejsze układy zbrojenia.

Pierwszy etap badań nad wzmacnianiem murów przy osiadaniu, prowadzonych w latach 2003-2004, finansowała belgijska firma NV BEKAERT SA - producent zbrojenia Murfor^®, którego dystrybutorem w Polsce jest Habe.

Stanowisko laboratoryjne zbudowano na Politechnice Śląskiej w Gliwicach w 2003 roku. Wyniki przeprowadzonych tam badań potwierdziły, że mury zbrojone zyskują na wytrzymałości nawet o 20%, wzrasta także ich odporność na pęknięcia i zarysowania.
Wykonanie większej liczby testów pozwoli uogólnić wyniki i wybrać najskuteczniejsze układy zbrojenia.

Murfor^® to prefabrykowane belki zbrojeniowe, składające się z dwóch równoległych prętów, połączonych za pomocą trzeciego, wygiętego sinusoidalnie.
Zwiększa on wytrzymałość muru na ściskanie, szczególnie w przypadkach obciążeń granicznych. Zwiększa także sztywność budynków - poprzez przewiązanie ścian nośnych z działowymi.

Murfor^® oferuje następujące możliwości architektoniczne, np.:

mury (elewacyjne, ogrodzenia) bez przewiązań
mury podwójne
eliminację tradycyjnych nadproży
eliminację tradycyjnych wieńców
zwiększenie odległości między dylatacjami (lub ich eliminację)

Zastosowanie zbrojenia w murze daje dobre efekty w zapobieganiu rysom i spękaniom.
Główne powody zarysowania murów to:

szkody górnicze
przekroczenie nośności muru na zginanie; ścinanie
skurcze, pełzanie i rozszerzenie się konstrukcji
nierównomierne osiadanie
trzęsienia ziemi, wibracje, wybuchy.

Montaż prefabrykowanych belek zbrojeniowych jest bardzo prosty - zarówno w zaprawach tradycyjnych, jak i klejowych. Dodatkowym ułatwieniem jest fakt, iż pręty nośne są zawsze równoległe, a długość elementów jest tak dobrana, by nie zakłócić rytmu murowania.

Rodzaje zbrojenia
ze stali gładkiej, do murów łączonych na zaprawę tradycyjną:
Murfor^® RND/Z, RND/E i RND/S
rodzaje wykończenia:
- ocynk
- epoksyd
- stal nierdzewna
- średnica prętów nośnych: 4 lub 5 mm
- dostępne szerokości: od 30 do 280 mm
- długość belki: 3,05 m

ze stali żebrowanej, do murów łączonych na zaprawę tradycyjną:
Murfor^® GER
rodzaje wykończenia:
- ocynk
- epoksyd
- stal nierdzewna
- średnica prętów nośnych: 5 mm
- dostępne szerokości: od 50 do 200 mm
- długość belki: 3,05 m

do cienkich spoin, do murów łączonych na zaprawę klejową:
Murfor^® EFS/Z
rodzaje wykończenia:
- ocynk
- średnica prętów nośnych: 1,5 x 6 (8) mm
- dostępne szerokości: od 40 do 190 mm
- długość belki: 3,05 m

Sposoby ochrony przed korozją

Z - stal ocynkowana
Stal pokryta warstwą cynku o grubości min. 70 g/m². Stosowana w murach, które nie mają bezpośredniego kontaktu z wodą.

E - stal epoksydowana
Stal ocynkowana pokryta warstwą epoksydu o grubości min. 80 mikronów - dla zapewnienia lepszej ochrony przed wilgocią.

S - stal nierdzewna
Zbrojenie dopuszczone do stosowania w murach narażonych na działanie wilgotnego lub agresywnego środowiska.

PODSTAWOWE ZASTOSOWANIA

Nierównomierne osiadanie budynku

Jeżeli budowa jest prowadzona na gruncie, który nie jest do końca ustabilizowany lub podłoże składa się z warstw o różnej charakterystyce geologicznej, może wystąpić nierównomierne osiadanie budynku.
W celu uniknięcia zarysowania ścian zaleca się umieszczenie zbrojenia w pięciu pierwszych spoinach muru (począwszy od ściany fundamentowej), a następnie kontynuację zbrojenia co 400-600 mm.

Naprężenia wokół otworów

Zaleca się umieszczenie dwóch belek ponad otworem drzwiowym. Wokół otworów okiennych i drzwiowych często występują pęknięcia i zarysowania. Naprężenia wywołane siłami tnącymi i rozciągającymi mogą być w całości przeniesione przez zbrojenie.

Zaleca się umieszczenie dwóch belek Murfor nad i dwóch pod otworem okiennym.
Wskazana jest kontynuacja tego zbrojenia wokół budynku.

Eliminacja dylatacji w długich ścianach

Zbrojenie pozwala zwiększyć odległości między dylatacjami (patrz tabela). W długich murach, na skutek skurczy materiałowych, mogą wystąpić spękania lub zarysowania.

Poniższa tabela pokazuje odległości między dylatacjami w długich ścianach w zależności od użytego materiału i ilości zbrojenia.

Lp.		materiał	bez zbrojenia	zbrojenie co 400 mm	zbrojenie co 200 mm
1.	Grubość muru < 140 mm
2.		ceramika e < 0,1 mm/m	20 m	30 m	35 m
3.		wyroby wapienno-piaskowe 0,1 < e < 0,4 mm/m	8 m	12 m	14 m
4.		gazobeton e <0,3 mm/m	6 m	10 m	12 m
5.	Grubość muru > 140 mm
6.		ceramika e < 0,1 mm/m	20 m	30 m	35 m
7.		wyroby wapienno-piaskowe 0,1 < e < 0,4 mm/m	8 m	14 m	16 m
8.		gazobeton e <0,3 mm/m	6 m	12 m	14 m

Nadproża

Stosowanie prefabrykowanych belek nadprożowych często prowadzi do powstania rys i spękań. Jest to wynikiem połączenia materiałów o różnych właściwościach fizycznych (żelbet i cegła). Chodzi tu głównie o skurcze/rozszerzanie związane ze zmianą temperatury i wilgotności otoczenia. Użycie stalowych belek może spowodować dodatkowo wystąpienie ognisk korozji.
Nadproża murowane, zbrojone w systemie Murfor, eliminują te problemy. Są także bardziej ekonomiczne i przyjazne dla wykonawcy.

Zbrojenie nadproża składa się z:

1. minimum dwóch warstw belek wkładanych w spoiny poziome,
2. strzemion LHK umieszczanych w spoinach pionowych pierwszej warstwy.

UWAGA! Zaleca się kontynuację zbrojenia powyżej nadproża co 450-600 mm.

Ściany obciążone parciem i ssaniem wiatru

W ścianach obciążonych parciem/ssaniem wiatru występują duże naprężenia. Może to doprowadzić do wyboczenia ścian.
Zastosowanie zbrojenia w takich przypadkach pozwala wyeliminować konieczność stosowania wieńców żelbetowych, co znacznie przyspiesza wznoszenie ścian.

Zwieńczenia szczytów

Spękaniom w zwieńczeniach szczytów możemy przeciwdziałać stosując system w spoinach poziomych co 400 mm. Dla zwieńczeń o wysokości przekraczającej 8 m zaleca się umieszczenie zbrojenia co 200-250 mm. W zależności od materiału, postępuje się analogicznie jak w przypadku długich ścian.

Ściany wypełniające konstrukcje szkieletowe

A - strefa główna zbrojenia,
B - strefa dystrybucji,
a - izolacja,
b - nie palny, ściśliwy materiał

W ścianach stanowiących wypełnienie konstrukcji (szkieletowych, słupowo-płytowych) często występują spękania spowodowane ugięciami (pracą) tych konstrukcji.
Rozwiązanie: Należy odizolować ścianę od konstrukcji nośnej i zastosować zbrojenie do jej wzmocnienia. Zbrojenie umieszcza się w dwóch strefach (A i B), których wielkości zależą od wymiarów ściany i rodzaju materiału, z którego jest wykonana.

Mury bez przewiązań

Zbrojenie Murfor^® można wykorzystać również do podniesienia walorów estetycznych budowli. Bardzo ciekawe efekty architektoniczne dają mury, gdzie cegły (bloczki) układane są w równoległych pasach (bez tradycyjnych wiązań murarskich) oraz elewacje, w których łączy się różne materiały (np. ceramikę i silikaty). W takich przypadkach zbrojenie Murfor zastępuje tradycyjne przewiązania oraz przenosi naprężenia powstałe na skutek łączenia materiałów o różnych właściwościach fizycznych. W opisanych powyżej przypadkach zbrojenie umieszcza się co 225 mm.

Wieńce

Tradycyjne wieńce żelbetowe mogą być z powodzeniem zastąpione nowym typem zbrojenia, umieszczonym w spoinach poziomych wokół budynku. Można to zrobić przez ułożenie w czterech kolejnych spoinach po jednej belce Murfor albo przez umieszczenie czterech wąskich belek w dwóch kolejnych spoinach.

Zalety:

eliminacja deskowania i robót zbrojarskich,
jednorodny mur,
brak kondensacji pary wodnej w okolicach wieńca,
eliminacja mostków termicznych,
prostsze i szybsze wykonanie niż w przypadku wieńców żelbetowych.

Zmiany wysokości budynków

W miejscach zmiany wysokości budynku występują naprężenia miejscowe, które mogą być w całości przeniesione przez zbrojenie i rozłożone na większą powierzchnię ściany.

Naprężenia wywołane obciążeniami skupionymi

Obciążenia skupione (np. punkty oparcia belek stropowych) wywołują naprężenia, które mogą spowodować powstanie rys i spękań. W celu uniknięcia łączenia dwóch materiałów (np. żelbetu i ceramiki) zaleca się stosowanie zbrojenia. W zależności od wielkości obciążenia, przezbraja się od trzech do pięciu warstw poniżej punktu koncentracji naprężeń.
UWAGA! Należy sprawdzić czy cegły/bloczki są w stanie przenieść naprężenia miejscowe w okolicach przyłożenia siły skupionej.

Narożniki i połączenia ścian

W narożnikach i połączeniach ścian występuje koncentracja naprężeń. Może to doprowadzić do występowania rys i spękań w tych okolicach. Aby tego uniknąć, stosuje się dylatacje lub zbrojenie. Murfor^® ma tę przewagę, że oprócz rozłożenia naprężeń na większą powierzchnię dodatkowo usztywnia całą konstrukcję budynku.

Mury podwójne i szczelinowe

Mur podwójny

Mury szczelinowe z izolacją lub bez

Połączenie dwóch murów za pomocą zbrojenia sprawia, że zachowują się one jak mur jednolity.

Mariusz Maszner