Pobierz - Przegrodyb2b.pl

Transkrypt

ANB PROJEKT
mgr inż. Andrzej Bociąga
Instrukcja projektowania i wykonywania
silikatowych nadproży zespolonych
grudzień, 2005
SPIS TREŚCI
1. Uwagi ogólne
2. Elementy nadproży zespolonych
2.1.
Prefabrykaty
2.2.
Elementy murowe
2.3.
Zaprawy
2.4.
Wieńce
3. Projektowanie
3.1.
Zasady ogólne
3.2.
Nośność na zginanie
3.3.
Nośność na ścinanie
3.4.
Strefa podporowa
3.5.
Sprawdzanie nośności z tablic obciążeń maksymalnych
3.6.
Deklarowane nośności obliczeniowe
4. Wymagania konstrukcyjne i wykonawcze
4.1.
Prefabrykaty
4.2.
Strefa ściskana nadproża
4.3.
Bruzdy, wnęki i otwory
5. Przykłady obliczeń
5.1.
Nadproże w ścianie wewnętrznej
5.2.
Nadproże nad bramą garażową
5.3.
Nadproże w ścianie zewnętrznej
6. Normy i publikacje
ANB PROJEKT Andrzej Bociąga
2
1. Uwagi ogólne
Nadproża zespolone są elementem konstrukcji murowej wykonywanym nad
wszelkiego typu otworami głównie drzwiowymi i okiennymi. Składają się ze
zbrojonych prefabrykatów umieszczanych bezpośrednio nad otworem, w strefie
rozciąganej muru oraz ze strefy ściskanej, którą stanowi mur zespolony zaprawą z
prefabrykatami.
Strefę
ściskaną
może
stanowić
również
wieniec
stropowy
wykonywany bezpośrednio na prefabrykatach lub na warstwie muru. Niniejsza
instrukcja
dotyczy
nadproży
zespolonych
wykonywanych
w
konstrukcjach
silikatowych z wykorzystaniem prefabrykowanych, sprężonych belek nadprożowych,
dla których przeprowadzono weryfikację doświadczalną nośności [1] zgodnie
z PN-EN 846-9 [2].
Istotną cechą nadproży zespolonych jest osiąganie przez nie pełnej nośności
dopiero po uzyskaniu przez strefę ściskaną założonych cech wytrzymałościowych.
Nie jest to jednak mankamentem rozwiązania gdyż można kontynuować budowę
podpierając nadproża stemplami w okresie 1 ÷ 2 tygodni co nie stwarza istotnego
ograniczenia przestrzeni komunikacyjnej w budowanym obiekcie.
Jakość nadproży zespolonych zależy w istotny sposób od poprawności,
dokładności i staranności ich wykonania. Powinny być one wykonywane pod
fachowym nadzorem z zastosowaniem materiałów sprawdzonej jakości, mających
odpowiednie certyfikaty zgodności z normami lub aprobatami. Niedopuszczalne jest
stosowanie w strefie nadproży zespolonych zapraw przygotowywanych na placu
budowy ze składników podstawowych (piasek, wapno, cement, woda). Rozrzut
jakości takich zapraw a więc i ich cech wytrzymałościowych jest zbyt duży a cechy te
rzutują w podstawowy sposób na nośność nadproża. W niniejszej „Instrukcji..”
przyjęto założenie stosowania nadproży zespolonych wyłącznie na budowach
spełniających kryteria kategorii A (wg [3]) wykonania robót budowlanych.
2. Elementy nadproży zespolonych
2.1. Prefabrykaty
Sprężone prefabrykaty nadprożowe produkowane są z betonu zwykłego, mają
jednakowy przekrój poprzeczny 80x120 mm i jednakowe zbrojenie podłużne
3
wykonane z jednego splotu sprężającego φ12,5 mm ze stali Y 1860 S7 (splot
średniodrutowy o wytrzymałości charakterystycznej fpk=1860 MPa). Asortyment
wyrobów obejmuje prefabrykaty o różnych długościach w przedziale 1000÷3000 mm
stopniowanych co 250 mm (rys.1). Prefabrykaty wykonane są z betonu klasy
minimum B37. Naciąg struny realizowany w czasie produkcji elementów wynosi
120 kN co po jego zwolnieniu, które następuje po osiągnięciu wytrzymałości betonu
minimum 30 MPa, pozwala uzyskać naprężenia ściskające w betonie prefabrykatu
nie mniejsze niż 5 MPa, nawet po zajściu odkształceń wywołanych relaksacją stali
i pełzaniem betonu.
Odchyłki wymiarowe prefabrykatów nie mogą przekraczać wartości określonych w
normie [6]. W przypadku prefabrykatów przeznaczonych do wykonywania nadproży
na cienką spoinę stawia się ostrzejsze wymagania. Maksymalne odchyłki wysokości
wynoszą ±2 mm a wygięcie do 0,2 długości.
120
φ12,5
80
1000 ÷ 3000 co 250
Rys. 1 Sprężone prefabrykaty nadprożowe BN100 ÷ BN 300
Prefabrykaty stosuje się w dolnej, rozciąganej strefie nadproży zespolonych nad
wszelkimi otworami o szerokości do 2,75 m występującymi w silikatowych
konstrukcjach murowych (rys. 2). Dla uzyskania szerokości nadproża równej
grubości ściany można stosować dwa lub trzy prefabrykaty połączone zaprawą
ułożone obok siebie „na płask” lub „na sztorc”. Minimalna długość oparcia
prefabrykatów na murze wynosi 125 mm.
4
80
dc
a)
120
240
dc
b)
80
160
240
dc
c)
≥125
L
≥125
Leff
Rys. 2 Schematy układania sprężonych prefabrykatów nadprożowych w
nadprożach zespolonych: a) na sztorc, b) na płask, c) oparcie na
murze
2.2. Elementy murowe
W strefie nadproża zespolonego zaleca się stosować silikatowe elementy murowe
zaliczane do grupy 1, o znormalizowanej wytrzymałości na ściskanie fb ≥ 15,0 MPa.
Korzystne jest stosowanie elementów pełnych z płaskimi powierzchniami czołowymi
bez uchwytów montażowych. W wypadku stosowania elementów murowych z
5
uchwytami montażowymi, kiedy wykonanie złącza pionowego na całej grubości muru
nie jest możliwe, należy powierzchnie otworów (wcięć) uwzględniać przy obliczaniu
nośności nadproża (p. 3).
2.3. Zaprawy
Zaprawy
wykorzystywane
do
wykonywania
nadproży
zespolonych
muszą
charakteryzować się dobrą przyczepnością do elementów murowych i betonu.
Stosować należy wyłącznie zaprawy o wytrzymałości na ściskanie nie mniejszej od
5,0 MPa, przeznaczone do konstrukcji z silikatowych elementów murowych.
Preferowane są zaprawy do cienkich spoin zapewniające murom większą nośnością
na ścinanie niż zaprawy zwykłe.
2.4. Wieńce
Wieńce stanowiące elementy konstrukcyjne nadproży zespolonych należy
wykonywać z betonu klasy nie mniejszej niż B15 na warstwie zaprawy stosowanej w
murze (p. 2.3). Prefabrykowane betonowe płyty stropowe (kanałowe, filigran itp.),
opierane na ścianie w strefie nadproża można wliczać do szerokości wieńca
stropowego tylko wówczas gdy są układane na ścianie za pośrednictwem warstwy
zaprawy. W przeciwnym wypadku jako szerokość wieńca należy przyjmować
wyłącznie monolityczną część wieńca stykającą się bezpośrednio z murem nadproża
lub prefabrykatami nadproża.
3. Projektowanie
3.1. Zasady ogólne
Nadproża
zespolone
należy
projektować
zgodnie
z
zasadami
ogólnymi
projektowania konstrukcji określonymi w normach [3], [4], [5] i [6]. W projekcie należy
rozpatrzyć wyłącznie stany graniczne nośności na zginanie, ścinanie i docisk.
Sprawdzanie stanu granicznego użytkowalności można pominąć. Siły wewnętrzne w
nadprożu
należy
określać
dla
schematu
belki
wolnopodpartej
–
nadproży
zespolonych nie należy stosować w sytuacjach wymagających przyjmowania innych
schematów pracy.
6
Nośność
nadproży
zespolonych
wykonanych
przy
użyciu
sprężonych
prefabrykatów betonowych zależy przede wszystkim od nośności na ścinanie (p.3.2),
która jest wprost proporcjonalna do wysokości nadproża i jego szerokości (grubości
ściany, wieńca lub pasa rozciąganego). Nośność na moment zginający (p.3.3), z
uwagi na występowanie w rozciąganej strefie nadproża, silnie sprężonego elementu
betonowego wykonanego z betonu o dużej wytrzymałości na ściskanie, może zostać
przekroczona wyłącznie wskutek wyczerpania nośności strefy ściskanej. Taki stan
graniczny dotyczy przypadków nadproży o znacznej długości, małej wysokości
przekroju poprzecznego i strefy ściskanej wykonanej z muru o małej wytrzymałości
na ściskanie w kierunku poziomym.
Podstawowe parametry konstrukcyjne nadproża decydujące o jego nośności, takie
jak wysokość i szerokość przekroju poprzecznego, uzależnione są przede wszystkim
od wysokości kondygnacji i grubość ściany, które są przyjmowane w projektowaniu z
innych względów niż wymagana nośność nadproża. Dlatego, nie mogąc na ogół
zwiększać wytrzymałości muru na ścinanie, której normy i aprobaty nie uzależniają
od wytrzymałości zaprawy i elementów murowych, projektant ma ograniczone
możliwości kształtowania nośności nadproży zespolonych w celu dostosowania jej do
obciążeń występujących w projektowanym obiekcie. W tej sytuacji projektowanie
sprowadza się najczęściej do wykazania, że zastosowanie nadproży zespolonych w
określonych warunkach jest możliwe oraz podania w projekcie warunków ich
wykonania.
3.2. Nośność na ścinanie
Nośność na ścinanie nadproży zespolonych (rys. 3) należy sprawdzać zgodnie
z PN-B-03340:1999 „Konstrukcje murowe zbrojone. Projektowanie i obliczanie” [4],
z warunku:
VSd ≤ 0,75 Aeff fvd
1)
gdzie:
VSd - maksymalna siła poprzeczna w nadprożu, miarodajna do oceny
nośności na ścinanie,
Aeff - efektywne pole powierzchni przekroju nadproża obliczane z
uwzględnieniem pola powierzchni otworów w nim występujących - Ao (np. wcięć na uchwyty montażowe): Aeff = b dc – Ao
7
dc -
wysokość nadproża; dc ≤ 0,45 L
b -
grubość nadproża; przyjmować należy najmniejszy z wymiarów:
szerokości ściany, wieńca, pasa rozciąganego (prefabrykatów)
fvd -
obliczeniowa wytrzymałość muru na ścinanie
Siłę poprzeczną w nadprożu od obciążeń równomiernie rozłożonych, miarodajną
do oceny nośności nadproża na ścinanie, należy określać w przekroju α1 oddalonym
o d/2 od krawędzi podpory (rys. 3) ze wzoru:
VSd = 0,5 q (L- dc)
2)
gdzie:
q-
całkowite obciążenia obliczeniowe równomiernie rozłożone,
działające na nadproże
L-
szerokość otworu przekrytego nadprożem,
dc -
jak we wzorze 1
G+P
α2
g+p
α1
dc ≤ 0,45 L
wieniec
mur
prefabrykat
α2
a ≥125
α1
d
L
a ≥125
Ln
Rys. 3 Układ obciążeń i przekroje przyjmowane w ocenie nośności na
ścinanie nadproży zespolonych
8
Jeżeli nadproże obciążone jest siłą skupioną przyłożoną na odcinku d/2 od krawędzi
podpory, siłę poprzeczną VSd należy wyznaczyć w połowie długości odcinka
pomiędzy siłą skupioną i krawędzią podpory.
Wieniec stropowy można wliczać do wysokości nadproża tylko w przypadkach gdy
zapewnione
zostanie
odpowiednie
jego
zespolenie
z
murowaną
częścią
nadproża (p.2.4).
Grubość nadproża miarodajną do oceny jego nośności na ścinanie należy
przyjmować jako mniejszy z wymiarów: grubości ściany, szerokości wieńca (p. 2.4)
i szerokości prefabrykatów strefy rozciąganej nadproża. Wszystkie bruzdy i wnęki,
występujące w nadprożu w strefie podpory należy uwzględniać w ocenie nośności na
ścinanie przyjmując grubość nadproża zmniejszoną o ich głębokość.
Obliczeniowe wytrzymałości muru na ścinanie fvd oblicza się według normy
PN-B-03002:1999 [3] ze wzoru:
fvd = fvk/γm
3)
gdzie:
fvk -
charakterystyczna wytrzymałość muru na ścinanie w kierunku
równoległym
do
spoin
wspornych;
dla
nadproży
należy
przyjmować fvk = fvko
γm -
częściowy współczynnik bezpieczeństwa muru uzależniony od
kategorii produkcji elementów oraz kategorii wykonania robót.
Charakterystyczną wytrzymałość muru na ścinanie fvko przyjmować należy zgodnie
z deklaracją producenta stosowanej zaprawy na podstawie obowiązujących norm i
aprobat lub na podstawie badań przeprowadzonych zgodnie z odpowiednimi
normami. Jeżeli brak jest tak dokładnych danych, można przyjmować, zgodnie z
zaleceniami
normy
PN-EN
771-2:2004
„Wymagania
dotyczące
elementów
murowych. Część 2: Elementy murowe silikatowe” [5], wytrzymałości podane w
normie PN-EN 998-2:2003 [7], wynoszące:
0,30 MPa
-
dla murów silikatowych na cienkie spoiny
0,15 MPa
-
dla murów na spoiny zwykłe
9
3.3. Nośność na zginanie
Jak wspomniano w p. 3.1 przekroczenie nośności na zginanie w nadprożach
zespolonych, wykonywanych z użyciem sprężonych prefabrykatów betonowych,
przed wyczerpaniem nośności na ścinanie, może występować tylko w sporadycznych
przypadkach nadproży długich o małej wysokości przekroju poprzecznego i strefy
ściskanej wykonanej z muru o małej wytrzymałości na ściskanie w kierunku
poziomym. Z tego względu sprawdzanie nośności na zginanie można ograniczyć do
przypadków nadproży o proporcjach wysokości – dc do długości – L spełniających
warunek dc/L ≤ 0,15. Również nadproża w których zapewnione jest odpowiednie
zespolenie wieńca stropowego z murem nie muszą być sprawdzane z uwagi na
działające w nich momenty zginające.
Nośność na zginanie nadproży zespolonych sprawdza się z warunku:
σH1 ≤ fd,H
4)
gdzie:
σH1 - maksymalne naprężenia ściskające w przekroju poprzecznym
nadproża
w
miejscu
działania
maksymalnego
momentu
zginającego,
fd,H -
wytrzymałość obliczeniowa muru na ściskanie w kierunku
poziomym; dla murów wykonanych z elementów zalecanych
w p. 2.2 (grupy 1) można przyjmować fd,H = 0,8 fd
(fd - wytrzymałość obliczeniowa na ściskanie).
Maksymalne naprężenia ściskające w przekroju nadproża zespolonego, w którym
strefa rozciągana wykonana jest ze sprężonych prefabrykatów betonowych można
określać, przyjmując prostoliniowy wykres naprężeń ściskających wzdłuż wysokości
przekroju, ze wzoru:
σH1 = Mmax/W z1
5)
gdzie:
Mmax - maksymalny moment zginający w nadprożu,
W z1 -
wskaźnik
wytrzymałości
przekroju
zastępczego
nadproża
zespolonego (rys. 4), obliczony z uwzględnieniem różnic w
10
modułach sprężystości betonu prefabrykatów – Eb i muru – Em
(Em = 800 fk; fk - wytrzymałość charakterystyczna muru na
ściskanie)
a)
b)
„1”
Em
Em
dc
„z”
d1
d1
dc
Eb
b
b1=b* Eb / Em
Rys. 4 Przekrój nadproża: a) rzeczywisty, b)zastępczy, przyjmowany do
wyznaczenia wskaźnika wytrzymałości przekroju W z1
Maksymalny moment zginający w nadprożu określa się dla schematu belki
wolnopodpartej o obliczeniowej długości ustalonej ze wzoru:
Ln = 1,15 L ≤ L+a
6)
w którym:
L, a - oznaczenia wg rys.3
3.4. Docisk w strefie podporowej
Docisk w strefie podporowej nadproża (rys. 5) można sprawdzać ze wzoru:
σd ≤ fd
7)
w którym:
σd -
lokalne średnie naprężenie ściskające na powierzchni oparcia
prefabrykatów
nadproża
zespolonego
na
murze;
należy
uwzględniać naprężenia od obciążenia skupionego z nadproża
rozpatrywanego - ∆σd
oraz
naprężenia - σi
przekazywane
bezpośrednio na mur z wyższych kondygnacji i stropu nad
kondygnacją rozpatrywaną (σd = σi + ∆σd)
fd -
wytrzymałość obliczeniowa muru na ściskanie
11
σi-1
∆σd
σi
Leff
H
a
B
Rys. 5 Strefa docisku w miejscu oparcia nadproża na murze: rozkład naprężeń,
oznaczenia
Dla murów wykonanych z elementów murowych grupy 1 ze spoinami pionowymi
wypełnionymi zaprawą można, zgodnie z normą PN-B-03002:1999 [3], uwzględniać
rozkład naprężeń w murze określając efektywne pole oddziaływania obciążenia
skupionego w połowie wysokości ściany (licząc od miejsca przyłożenia obciążenia)
i zwiększając wytrzymałość obliczeniową muru w strefie bezpośredniego docisku.
Dla najczęściej występujących w praktyce przypadków, nadproży o szerokości
przekroju równej grubości ściany, nośność strefy docisku można wówczas
sprawdzać z warunku:
∆σd ≤ µ (fd – σi)
8)
w którym:
µ-
współczynnik zwiększający nośność muru w bezpośredniej
strefie docisku, przyjmowany z zależności:
µ = 1,5 – 1,1 a /Leff ≤ 1,25
12
a-
długość oparcia prefabrykatów na murze
Leff -
efektywna długość strefy oddziaływania naprężeń od obciążenia
skupionego w połowie wysokości ściany (rys. 5), określana ze
wzoru:
Leff = a+0,3 H ≤ 0,5 B
B-
szerokość filara stanowiącego podporę nadproży; w wypadku
nadproży opieranych na długich odcinkach ścian ograniczenie
długości Leff nie występuje.
3.5. Sprawdzanie nośności z tablic obciążeń maksymalnych
W najczęściej występujących w praktyce przypadkach, nadproży obciążonych
obciążeniami równomiernie rozłożonymi, pochodzącymi od obciążeń ze stropów i
ciężaru własnego, nośności nadproży zespolonych można sprawdzać w sposób
uproszczony z warunku:
g+p ≤ qmax d/240
9)
w którym:
g+p - suma
obliczeniowego
obciążenia
stałego
i
zmiennego
działającego na nadproże,
d-
grubość nadproża w mm,
qmax - maksymalne obciążenia dla nadproża o grubości 240 mm, przy
których w nadprożu powstaje siła poprzeczna VSd równa
nośności obliczeniowej przekroju na ścinanie, przyjmowane, w
zależności od stosowanej w nadprożu zaprawy i elementów
murowych, z tablic 1 ÷ 4.
Obciążenia maksymalne zestawione w tablicach 3 i 4 dotyczą nadproży w których
stosowane są elementy murowe z wcięciami uchwytowymi zmniejszającymi
efektywną powierzchnię przekroju nadproża w strefie muru. Przy grubości muru
240 mm uwzględniono wcięcia o szerokości 100 mm.
W przypadku nadproży w ścianach o dużych obciążeniach pionowych, w których
średnie naprężenia pionowe przekraczają 0,7 fd należy dodatkowo sprawdzać
nośność ściany na docisk w strefie podporowej nadproża (p. 3.4).
13
Tablica 1 Maksymalne, równomiernie rozłożone obciążenia qmax [kN/m] dla
nadproży zespolonych o grubości 240 mm z prefabrykatów sprężonych
i muru wykonanego na cienkie spoiny z elementów pełnych – bez wcięć
na uchwyty montażowe (fvko =300 kPa).
Wysokość
Szerokość przekrywanego otworu – L [m]
nadproża
dc [mm]
1,00
1,25
1,50
1,75
2,00
2,25
2,50
2,75
220
17,9
13,6
10,9
9,1
7,9
6,9
6,1
5,5
300
27,2
20,1
15,9
13,1
11,2
9,8
8,7
7,8
360
35,7
25,7
20,1
16,5
13,9
12,1
10,7
9,6
440
49,9
34,5
26,4
21,3
17,9
15,4
13,6
12,1
520
52,0
45,3
33,7
26,9
22,3
19,1
16,7
14,8
560
52,0
51,6
37,8
29,9
24,7
21,1
18,3
16,2
Tablica 2
Maksymalne, równomiernie rozłożone obciążenia qmax [kN/m] dla
nadproży zespolonych o grubości 240 mm z prefabrykatów sprężonych
i muru wykonanego na zwykłe spoiny z elementów pełnych – bez wcięć
na uchwyty montażowe (fvko =150 kPa).
Wysokość
nadproża
dc [mm]
1,00
1,25
1,50
1,75
2,00
2,25
2,50
2,75
220
9,0
6,8
5,5
4,6
3,9
3,4
3,1
2,8
300
13,6
10,0
7,9
6,6
5,6
4,9
4,3
3,9
360
17,9
12,8
10,0
8,2
7,0
6,1
5,3
4,8
440
25,0
17,3
13,2
10,7
9,0
7,7
6,8
6,1
520
26,0
22,6
16,9
13,4
11,2
9,5
8,3
7,4
560
26,0
25,8
18,9
14,9
12,4
10,5
9,2
8,1
Uwaga: dla zapraw o deklarowanej wartości fvko >150 (300) kPa obciążenia podane
w tablicach 1 i 2 zwiększa się wprost proporcjonalnie.
14
Tablica 3 Maksymalne, równomiernie rozłożone obciążenia qmax [kN/m] dla
nadproży zespolonych o grubości 240 mm wykonanych z prefabrykatów
sprężonych i muru na cienkie spoiny z elementów z uchwytami
montażowymi (fvko =300 kPa).
Wysokość
nadproża
dc [mm]
1,00
1,25
1,50
1,75
2,00
2,25
2,50
2,75
220
13,2
10,0
8,0
6,7
5,8
5,1
4,5
4,1
300
18,9
13,9
11,0
9,1
7,8
6,8
6,0
5,4
360
24,2
17,4
13,6
11,1
9,4
8,2
7,2
6,5
440
32,9
22,7
17,4
14,1
11,8
10,2
8,9
8,0
520
34,2
29,3
21,8
17,4
14,5
12,4
10,8
9,6
560
34,2
33,1
24,3
19,2
15,9
13,5
11,8
10,4
Tablica 4
Maksymalne, równomiernie rozłożone obciążenia qmax [kN/m] dla
nadproży zespolonych o grubości 240 mm wykonanych z prefabrykatów
sprężonych i muru na zwykłe spoiny z elementów z uchwytami
montażowymi (fvko =150 kPa).
Wysokość
nadproża
dc [mm]
1,00
1,25
1,50
1,75
2,00
2,25
2,50
2,75
220
6,6
5,0
4,0
3,4
2,9
2,5
2,3
2,0
300
9,5
7,0
5,5
4,6
3,9
3,4
3,0
2,7
360
12,1
8,7
6,8
5,6
4,7
4,1
3,6
3,2
440
16,4
11,4
8,7
7,0
5,9
5,1
4,5
4,0
520
17,1
14,6
10,9
8,7
7,2
6,2
5,4
4,8
560
17,1
16,6
12,2
9,6
7,9
6,8
5,9
5,2
Uwaga: dla zapraw o deklarowanej wartości fvko >150 (300) kPa obciążenia podane
w tablicach 3 i 4 zwiększa się wprost proporcjonalnie.
15
3.6.
Deklarowane nośności obliczeniowe
Zasady badania nośności nadproży zespolonych reguluje norma [2]. Według
przyjętej w normie nomenklatury, nośność nadproża definiuje się jako obciążenie
niszczące sprowadzone do obciążenia równomiernie rozłożonego działającego na
badane nadproże. W badaniach [1], obciążenia nadproża realizowane były jako
obciążenia skupione – 2 lub 4 siły skupione w badaniu na zginanie lub jedna siła
skupiona w odległości od podpory nie mniejszej niż wysokość belki w badaniu na
ścinanie. Dla tak realizowanych obciążeń nie ma zastosowania redystrybucja
obciążenia przez mur poza obszar nadproża – maksymalna siła poprzeczna w
nadprożu wynika bezpośrednio z obciążeń działających na nadproże.
W tablicy 5 zestawiono deklarowane wartości nośności nadproży (obciążenia przy
których powstaje w nadprożu siła ścinająca równa nośności obliczeniowej), określone
dla przypadków badanych nadproży o wysokości przekroju dc=220 i 520 mm,
wykonanych z bloków silikatowych o wymiarach 140(220)x250x250 z wcięciami
uchwytowymi o szerokości 100 mm (efektywna szerokość bloków równa efektywnej
szerokości przekroju nadproża w strefie nadmurowanej wynosi 150 mm) i zaprawy
zwykłej (fvk =150 kPa) oraz do cienkich spoin (fvk =500 kPa). Wartości obliczeniowe
wyznaczono dla materiałowego współczynnika bezpieczeństwa γm = 1,7.
Tablica 5
Deklarowane nośności obliczeniowe (obciążenia) nadproży w [kN/m]
miarodajne dla badania na ścinanie i zginanie
Parametry
nadproża
fvd
dc
Długości przekrywanych otworów – L [m]
VRd
[kN]
[kPa] [mm]
1,00
1,25
1,50
1,75
2,00
2,25
2,50
2,75
294
220
8,56
17,1
13,7
11,4
9,8
8,6
7,6
6,8
6,2
88
220
2,57
5,1
4,1
3,4
2,9
2,6
2,3
2,1
1,9
294
520
17,82
35,6
28,5
23,8
20,4
17,8
15,8
14,3
13,0
88
520
5,35
10,7
8,6
7,1
6,1
5,3
4,8
4,3
3,9
16
4. Wymagania konstrukcyjne i wykonawcze
4.1. Prefabrykaty
Do wykonywania nadproży nie należy stosować prefabrykatów uszkodzonych, z
widocznymi rysami. Dopuszcza się występowanie do 5 drobnych odprysków betonu
o powierzchni ≤ 500 mm2 na powierzchniach bocznych i dolnych a na
powierzchniach górnych, stykających się z murem lub wieńcem, do 3.
Sprężone prefabrykaty nadprożowe układa się na warstwie zaprawy stosowanej w
murze. Minimalna długość oparcia prefabrykatów na murze wynosi 125 mm. Montaż
może odbywać się ręcznie, bez stosowania urządzeń mechanicznych, jednak przy
prefabrykatach o większych długościach wymaga większej liczby pracowników gdyż
maksymalny ciężar prefabrykatów wynosi około 80 kG.
W ścianach o grubości większej od 120 mm, gdy stosuje się w nadprożu dwa lub
trzy prefabrykaty (rys. 2), spoiny między prefabrykatami wykonywać należy przez
staranne i równomierne rozmieszczenie zaprawy na obu łączonych powierzchniach a
następnie zsunięcie prefabrykatów i ich dociśnięcie. Korzystnie jest zastosować
wówczas odpowiednie ściągi ułatwiające dociśnięcie prefabrykatów.
Prefabrykaty o długościach większych od 125 cm wymagają stosowania podpór
montażowych, które należy wykonać przed murowaniem strefy ściskanej nadproża.
Rozstaw podpór montażowych nie może być większy od 1,10 m. Podpory
montażowe należy pozostawić do czasu uzyskania przez strefę ściskaną nadproża
wystarczającej wytrzymałości jednak nie krócej niż 7 dni.
4.2. Strefa ściskana nadproża
Strefę ściskaną nadproża tworzy mur wykonany bezpośrednio na prefabrykatach
oraz wieniec stropowy spełniający warunki p.2.4. W szczególnych przypadkach strefą
ściskaną może być wieniec stropowy wykonany bezpośrednio na prefabrykatach
nadprożowych.
Elementy murowe stosowane do wykonania strefy ściskanej nadproża nie powinny
mieć uszkodzeń powierzchni czołowych, mogących mieć wpływ na jakość spoin
pionowych. Dopuszcza się występowanie 2 drobnych uszkodzeń o głębokości
17
do 2 mm i powierzchni nie przekraczającej 500 mm2. Nie należy stosować
elementów murowych z widocznymi zarysowaniami na ich powierzchniach.
Przed wykonaniem strefy ściskanej prefabrykaty nadprożowe należy starannie
oczyścić z pyłu i kurzu a następnie obficie zmoczyć wodą. Murowanie należy
wykonać z wypełnionymi spoinami pionowymi rozprowadzając zaprawę w sposób
gwarantujący równomierne wypełnienie spoin zarówno poziomych jak i pionowych.
Szczególną uwagę należy zwrócić na staranność wykonania spoin pionowych w
przypadku stosowania elementów z profilowanymi powierzchniami czołowymi.
Zaprawę murarską należy nakładać również na powierzchni piór i wpustów
a zaprawę do cienkich spoin należy nakładać wówczas na oba łączone elementy
murowe.
Na najwyższej warstwie muru, na której ma być wykonywany wieniec stropowy,
należy ułożyć w strefie nadproży warstwę zaprawy tak jak w innych spoinach
poziomych. Elementy prefabrykowane stropów (płyty, belki) należy układać na
warstwie
zaprawy.
Beton
wieńca,
stanowiącego
strefę
ściskaną
nadproża
zespolonego, należy starannie zagęścić np. wibrowaniem.
4.3. Bruzdy, wnęki i otwory
Wszelkiego rodzaju bruzdy, wnęki i otwory mogą powodować zmniejszenie
nośności nadproży zespolonych i z tego względu należy unikać ich wykonywania w
tych
odpowiedzialnych
elementach
konstrukcji.
Każde
osłabienie
przekroju
poprzecznego nadproża należy uwzględnić przy sprawdzeniu jego nośności co
powinno być określone w projekcie. Jeśli projekt nie przewiduje takich rozwiązań
należy
dokonać
sprawdzenia
nośności
obliczeniowej
z
uwzględnieniem
rzeczywistych warunków konstrukcyjnych.
Wykonywanie jakichkolwiek wycięć w sprężonych prefabrykatach nadprożowych
jest niedopuszczalne. W strefie podporowej nadproża powyżej prefabrykatów, na
odcinku równym 1,10 d od podpory (d – wysokość nadproża), dopuszcza się
wykonanie bruzd lub wnęk o głębokości nie większej niż 25% grubości nadproża.
Można przyjmować, że zmniejszenie nośności nadproża na ścinanie jest wprost
proporcjonalne do zmniejszenia jego grubości w miejscu osłabienia.
18
Poza strefą podporową, oprócz bruzd i wnęk, można wykonywać w nadprożu
również otwory o wymiarach nie przekraczających 0,25 d. Otwory korzystnie jest
sytuować w pobliżu osi obojętnej, bezpośrednio nad prefabrykatami. Nie należy
wykonywać otworów bezpośrednio przy górnej krawędzi nadproża – pas pełny
powinien mieć wysokość nie mniejszą niż 0,25 d. Bruzdy wnęki i otwory w strefie
środkowej
nadproża,
poza
strefami
podporowymi,
nie
zawsze
powodują
zmniejszenie jego nośności, która najczęściej związana jest ze ścinaniem strefy
podporowej.
Jednak
wszelkie
osłabienia
również
w
tej
strefie
wymagają
uwzględnienia w projekcie lub odpowiedniej weryfikacji obliczeniowej w czasie
budowy.
5. Przykłady obliczeń
5.1. Nadproże w ścianie wewnętrznej
Wariant 1
Dane:
•
Ściana o grubości 240 mm wykonana z bloków silikatowych grupy 1 o
normowej wytrzymałości na ściskanie fb=20 MPa. Wysokość ściany w świetle
stropów 2,64 m (12 warstw bloków o wysokości 220 mm). W ścianie
występuje otwór drzwiowy o szerokości 1,25 i wysokości 2,20 m (10 warstw).
•
Nadproże zespolone nad otworem drzwiowym wykonane jest z dwóch
prefabrykatów BN 150 ułożonych na płask i dwóch warstw bloków
SILIKAT N24 - o wysokości 138 mm (wyrób przetworzony) i o wysokości
220 mm. Bloki mają uchwyty montażowe i wcięcia o szerokości 100 mm
w czołach elementów (efektywna szerokość elementu w spoinach pionowych
wynosi 150 mm). Wysokość konstrukcyjna nadproża d = 440 mm. Strefa
ściskana nadproża wykonana na zaprawie do cienkich spoin o wytrzymałości
na ściskanie 10,0 MPa i deklarowanej wytrzymałości na ścinanie pomiędzy
zaprawą i elementem murowym fvko= 500 kPa
•
Na ścianie oparty jest obustronnie strop Teriva o rozpiętościach 6,0 i 3,6 m;
całkowite obciążenia obliczeniowe stropu - 7,80 kN/m2.
19
Obciążenia nadproża:
Nadproże
obciążone
jest
obciążeniem
ciągłym,
równomiernie rozłożony,
wywołanym obciążeniami ze stropów i ciężarem własnym
ciężar własny
(0,08*25,0+0,36*19,0)*0,24*1,1 =
ze stropów
7,80*(6,0+3,6)/2 =
Razem obciążenie obliczeniowe nadproża -
2,33 kN/m
37,44
39,77 kN/m
Sprawdzenie nośności:
Stosunek wysokości nadproża do jego długości wynosi 0,44/1,20 = 0,37>0,15.
Nośność nadproża zależy wyłącznie od jego nośności na ścinanie (wzór 1 i 2):
Wytrzymałość obliczeniowa muru na ścinanie: fvd = fvko/1,7=500/1,7=294 kPa
Efektywna powierzchnia przekroju
Aeff=0,24*0,44-0,10*0,36 = 0,0696 m2
VSd = 0,5*39,77*(1,20 – 0,44) = 15,11 kN < 0,75*0,0696*294 = 15,35 kN
Wniosek: nośność nadproża jest wystarczająca.
Wariant 2
Dane:
•
Wszystkie dane dotyczące ściany i nadproża jak w wariancie 1
•
Na ścianie oparty jest obustronnie strop Kleina o rozpiętości 6,0 i 3,6 m
wykonany na stalowych belkach dwuteowych w rozstawie 0,9 m; belki
stalowe obciążające obustronnie nadproże usytuowane są w odległości 0,3 m
od jednej z krawędzi otworu. Całkowite obciążenia obliczeniowe stropu
wynoszą, podobnie jak w wariancie 1, - 7,80 kN/m2
Nadproże obciążone jest obciążeniem ciągłym, równomiernie rozłożonym, od
ciężaru własnego (2,33 kN/m) i siłą skupioną (G+P), stanowiącą reakcję z belek
stropowych, wynoszącą:
G+P
7,80*0,9*(6,0+3,6)/2 =
33,70 kN
Sprawdzenie nośności na ścinanie (wzór 1 i 2):
Siłę poprzeczną VSd miarodajną do sprawdzenia nośności nadproża na ścinanie
należy wyznaczyć w połowie długości odcinka pomiędzy siłą skupioną i
krawędzią podpory.
VSd = 0,5*2,33*(1,20 – 0,30) + 33,70*(1,2-0,3)/1,2 = 26,32 kN > 15,35 kN
Wniosek: nośność nadproża jest niewystarczająca; należy zaprojektować
nadproże żelbetowe.
20
5.2. Nadproże bramy wjazdowej do garażu
Dane:
•
Ściana garażu o grubości 240 mm wykonana z bloków silikatowych grupy 1 o
normowej wytrzymałości na ściskanie fb=20 MPa. Wysokość ściany w świetle
2,64 m (12 warstw bloków o wysokości 220 mm). W ścianie występuje otwór
bramy wjazdowej o szerokości 2,50 i wysokości 2,44 m (11 warstw).
•
Nadproże zespolone nad otworem drzwiowym wykonane jest z dwóch
prefabrykatów BN 275 ułożonych na płask i warstwy bloków SILIKAT T 2NFD
o wysokości 138 mm. Wysokość konstrukcyjna nadproża d = 220 mm. Strefa
•
Strop gęstożebrowy Teriva o obciążeniach obliczeniowych 7,80 kN/m2
i rozpiętości 3,60 m, ułożony jest równolegle do ściany z nadprożem
drzwiowym.
Nadproże
obciążone
jest
obciążeniem
ciągłym,
wywołanym obciążeniami ze stropów i ciężarem własnym; szerokość pasma
stropu obciążającego ścianę wynosi – 0,3*3,6 = 1,08 m
ciężar własny
(0,08*25,0+0,14*19,0)*0,24*1,1 =
1,23 kN/m
ze stropu
7,80*1,08 =
8,42
9,65 kN/m
Stosunek wysokości nadproża do jego długości wynosi 0,22/2,50 = 0,09 < 0,15.
Należy sprawdzić nośność nadproża na ścinanie oraz na zginanie.
Nośność na ścinanie (wzór 1 i 2):
VSd = 0,5*9,65*(2,50 – 0,22) = 11,00 kN < 0,75*0,24*0,22*294 = 11,64 kN
Wniosek: nośność nadproża na ścinanie jest wystarczająca.
21
Nośność na zginanie (wzory 4, 5 i 6):
Maksymalny moment zginający w nadprożu:
wzór 6
Ln = 2,50+0,125 = 2,625 m
Mmax = 0,125*9,65*2,6252=8,31 kNm
Zastępczy wskaźnik wytrzymałości przekroju nadproża :
Wobec braku dokładnych danych odnośnie wytrzymałości na ściskanie murów z
bloków silikatowych na cienkie spoiny, wytrzymałość charakterystyczną muru na
ściskanie oblicza się jak
dla muru wykonanego na zaprawie zwykłej
o wytrzymałości fm=5,0 Mpa [8].
fk = 0,5*20,00,65 5,00,25 = 5,24 MPa
Em=800*5,24 = 4192 MPa
rys. 4
d1 = 80 mm;
d=220 mm
Eb=32000 MPa
b1 = 240*32000/4192 = 1832 mm
W z1 = 0,002966 m3
Wzór 4 i 5
fd,H = 0,8*5,24/1,7 = 2,47 MPa
σH1 = 8,31/0,002966 = 2801 kPa = 2,80 MPa > fd,H = 2,47 MPa
Wniosek: nośność nadproża jest niewystarczająca.
Nośność nadproża można radykalnie zwiększyć przez włączenie
wieńca stropowego do współpracy w strefie ściskanej nadproża.
Zwiększa to wysokość przekroju poprzecznego nadproża do 450 mm
(przy grubości stropu 230 mm), przy której jego nośność jest
wystarczająca. Alternatywą jest zastosowanie elementów murowych o
znormalizowanej wytrzymałości na ściskanie fb ≥ 25 MPa.
5.3. Nadproże w ścianie zewnętrznej
Dane:
•
Ściana zewnętrzna nośna o grubości 240 mm, obciążona stropem
gęstożebrowym o grubości 230 mm, wykonana z bloków silikatowych grupy 1
o znormalizowanej wytrzymałości na ściskanie fb=25 MPa. Wysokość ściany
w świetle stropów 2,64 m (12 warstw bloków o wysokości 220 mm). W ścianie
występują otwory o szerokości 2,50 m (drzwi balkonowe i okno) i o szerokości
1,25 m (okno); wysokość nadproży łącznie z wieńcem stropowym 670 mm.
Nadproża opierają się na filarze o szerokości 1,80 m.
22
•
Nadproża zespolone nad otworami wykonane są z dwóch prefabrykatów
BN 275 (BN 150) ułożonych na płask i dwóch warstw bloków SILIKAT N24 - o
wysokości 138 mm (wyrób przetworzony) i o wysokości 220 mm. Bloki mają
uchwyty montażowe i wcięcia o szerokości 100 mm w czołach elementów
(efektywna szerokość elementu w spoinach pionowych wynosi 150 mm).
Wysokość konstrukcyjna nadproża dc = 670 mm (łącznie z wieńcem). Strefa
•
Ściana obciążona jest ciężarem własnym i stropem gęstożebrowym Teriva o
obciążeniach obliczeniowych 7,80 kN/m2 i rozpiętości 6,0 m. Wysokość
budynku wynosi IX kondygnacji.
Nadproże
obciążone
jest
obciążeniem
ciągłym,
wywołanym obciążeniami ze stropów i ciężarem własnym
ciężar własny
[(0,08+0,23)*25,0+0,36*19,0]*0,24*1,1 =
ze stropów
7,80*6,0/2 =
3,85 kN/m
23,40
27,25 kN/m
Stosunek wysokości nadproża do jego długości wynosi 0,67/2,40 = 0,28>0,15.
Nośność nadproża zależy wyłącznie od jego nośności na ścinanie (wzór 1 i 2):
Efektywna powierzchnia przekroju nadproża
Aeff=0,24*0,67-0,10*0,36 = 0,1248 m2
VSd = 0,5*27,25*(2,40 – 0,67) = 23,57 kN < 0,75*0,1248*294 = 27,52 kN
Wniosek: nośność nadproża jest wystarczająca.
Sprawdzenie docisku w strefie podporowej:
Ze względu na znaczną wysokość budynku (duże obciążenia pionowe w
ścianach) należy przeprowadzić sprawdzenie docisku w strefie podporowej
nadproża. Sprawdzenie przeprowadza się dla strefy podporowej nadproża
najniższej kondygnacji.
23
Naprężenia - σi przekazywane bezpośrednio na mur z wyższych kondygnacji:
ze stropów
10*23,40/0,24
975,0 kPa
ciężar ścian
9*2,64*19,0*1,1
496,6
z nadproży
9*0,5*27,25*(2,50+1,25)/(0,24*1,80)
1064,4
σi = 2536,0 kPa
Przyrost naprężeń w strefie podporowej od obciążeń działających na nadproże
otworu najniższej kondygnacji o szerokości 2,50 m:
∆σd = 0,5*27,25*2,50/(0,24*0,125) = 1135,4 kPa
Lokalne średnie naprężenie ściskające na powierzchni oparcia prefabrykatów
nadproża zespolonego:
σd = 2536,0+1135,4= 3671,4 kPa = 3,67 MPa
Wytrzymałość muru na ściskanie określa się jak dla muru na zwykłe spoiny
i zaprawy fm = 5,0 MPa (patrz p. 5.2).
fk = 0,5*25,00,65*5,00,25 = 6,06 MPa;
fd = 6,06/1,7 = 3,56 MPa
Sprawdzenie docisku w strefie podporowej:
Warunek 7)
σd = 3,67 MPa > fd = 3,56 MPa
Wniosek: nośność strefy podporowej na docisk jest niewystarczająca.
Należy zwiększyć wytrzymałość muru na ściskanie przez zastosowanie elementów murowych o większej wytrzymałości (fb=30,0 MPa)
lub wykonać filary z wypełnionymi spoinami pionowymi co pozwoli
uwzględnić korzystny rozkład naprężeń w murze.
Sprawdzenie docisku strefy podporowej w filarze wykonanym z wypełnionymi
spoinami pionowymi (warunek 8):
Leff = 0,125+0,3*2,20 = 0,785 m < B/2 =0,900 m
µ = 1,5 – 1,1*0,125 /0,785=1,32 > 1,25;
warunek 8
⇒
µ = 1,25
∆σd = 1,14 MPa < 1,25 (3,56 – 2,54) = 1,27 MPa
Wniosek: nośność strefy podporowej dla filarów wykonanych z wypełnionymi
spoinami pionowymi jest wystarczająca.
24
6. Normy i publikacje
1. NW-0546/P/05
„Badania nadproży zespolonych wg PN-EN 846-9:2002”
praca Instytutu Techniki Budowlanej
2. PN-EN 846-9:2002
„Metody badań wyrobów dodatkowych do wznoszenia
murów. Część 9: Określenie nośności na zginanie i
ścinanie belek nadprożowych”
3. PN-B-03002:1999
„Konstrukcje murowe niezbrojone.
Projektowanie i obliczanie”
4. PN-B-03340:1999
„Konstrukcje murowe zbrojone.
Projektowanie i obliczanie”
5. PN-EN 771-2:2004
„Wymagania dotyczące elementów murowych.
Część 2: Elementy murowe silikatowe”
6. PN-EN 845-2:2004
„Specyfikacja wyrobów dodatkowych do murów.
Część 2: Nadproża”
7. PN-EN 998-2:2003
„Wymagania dotyczące zapraw do murów.
Część 2: Zaprawa murarska”
8. B. Lewicki
„Komentarz do PN-B-03002:1999”, ITB, Warszawa 2002
25

Pobierz - Przegrodyb2b.pl

Transkrypt

Podobne dokumenty

NOWY DOM JEDNORODZINNY. IZOLOWANE BYŁY SKRZYNKI

NADPROŻA ŻELBETOWE L - 19 Nn

spis treści

Nadproza - jak wybrac najlepsze rozwiazanie

Oszczędzać energię z SuperThermR²

Załącznik Nr 9 do SIWZ