Wymagania konstrukcyjne dla murów zbrojonych

Mur zbrojony (zgodnie z Eurokodem 6, PN-EN 1996-1-1) jest to mur, w którym w zaprawie murarskiej lub w betonie zostały umieszczone pręty lub siatki zbrojeniowe o przekroju nie mniejszym od minimalnego, w sposób zapewniający ich współpracę w przejmowaniu oddziaływań. Zbrojenie powinno być tak ułożone, aby następowała jego pełna współpraca z murem w przenoszeniu sił wewnętrznych.

Wymagania dla murów zbrojonych

Mur zbrojony powinien spełniać poniższe wymagania (zgodnie z PN-EN 1996-1-1, rozdział 8, pkt. 8.1.1, 8.1.1.4, 8.2) oraz ogólne wymagania dla muru, które zostały opisane w Wymaganiach konstrukcyjnych dla muru, pod warunkiem, że nie są sprzeczne z podanymi poniżej.

⇒ Zbrojenie muru

Zbrojenie należy dobrać do typu elementów murowych spełniając wymagania zawarte w PN-EN 1996-1-1, PN-EN 1996-2 oraz PN-EN 845-3.
Zgodnie z tymi normami w spoinach wspornych należy stosować zbrojenie w postaci:

• kratowniczek;
• drabinek;
• siatek plecionych;
• siatek cięto-ciągnionych.

Zbrojenie powinno być odporne na korozję w stopniu odpowiednim do środowiska, w którym będzie stosowane. Rodzaj i minimalny stopień zabezpieczenia stali zbrojeniowej powinien być dobrany do klasy ekspozycji w miejscu stosowania zgodnie z PN-EN 1996-1-1 pkt. 4.3.3. Wszystkie niezbędne informacje na temat zbrojenia powinien zawierać projekt wykonawczy (ew. budowlany).

⇒ Przewiązanie elementów murowych w murach zbrojonych

W murach zbrojonych przewiązanie elementów murowych może nie spełniać wymagań dotyczących murów niezbrojonych. Wielkość przewiązania (lub nawet jego brak) powinna być poparta odpowiednimi obliczeniami lub wynikać z doświadczenia, czy też wyników odpowiednich badań.

⇒ Wytrzymałość na ściskanie zaprawy murarskiej

W murach ze zbrojeniem zaprawa w spoinach wspornych powinna mieć wytrzymałość na ściskanie minimum 2 N/mm².

⇒ Spoiny w murze zbrojonym

W murach zbrojonych poddanych zginaniu i ścinaniu spoiny pionowe powinny być całkowicie wypełnione zaprawą.

⇒ Otulenie prętów zbrojenia

Zbrojenie należy umieszczać w sposób zapewniający jego współpracę z murem.

Koniecznym warunkiem prawidłowej pracy zbrojenia w murze (w spoinach wspornych, w bruzdach itp.) jest takie jego ułożenie w zaprawie, aby w żadnym punkcie nie stykało się z elementami murowymi, a grubość zaprawy nad i pod zbrojeniem (wokół zbrojenia) powinna być podobna.

Grubość otuliny zbrojenia oprócz zaleceń wynikających z klasy ekspozycji powinna odpowiadać następującym wymaganiom:

• Minimalna otulina zbrojenia powinna wynosić nie mniej niż 15 mm od lica muru;
• Grubość spoiny wspornej, wykonanej z zaprawy zwykłej lub lekkiej powinna być minimum o 5 mm większa od średnicy pręta zbrojeniowego;
• Grubość otuliny zbrojenia w przypadku wypełniania zaprawą lub betonem, szczelin pomiędzy warstwami muru lub szczególnego przewiązania muru, powinna wynosić 20 mm lub średnicę pręta (miarodajna wartość większa);
• Otulina obciętych końcówek prętów, w przypadku gdy nie zostały zastosowane alternatywne środki zabezpieczenia muru, powinna mieć taką samą wartość w przewidywanych warunkach środowiskowych, jak dla niechronionej stali węglowej (nie dotyczy prętów ze stali nierdzewnej).

⇒ Bruzdy i wnęki w murze zbrojonym

Bruzdy i wnęki nie powinny być wykonywane w zbrojonych elementach konstrukcji murowych, jeżeli nie zostały uwzględnione i zwymiarowane w projekcie.

⇒ Dylatacje w murze zbrojonym

W przypadku wykonywania ścian ze zbrojeniem w spoinach wspornych zgodnych z EN 845-3 można zwiększyć maksymalny rozstaw poziomy dylatacji pionowych. 

Wybrane wymagania konstrukcyjne dotyczące zbrojenia

Zbrojenie powinno być umieszczone w sposób zapewniający jego współpracę z murem.

W przypadku założenia w obliczeniach dla elementu budynku z muru zbrojonego, schematu statycznego swobodnego podparcia, należy przewidzieć odpowiednie zakotwienie prętów i uwzględnić wpływ na konstrukcję.

⇒ Zbrojenie w elementach zginanych

W elementach zginanych część zbrojenia rozciąganego należy przedłużać poza krawędź podpory w sposób zapewniający jego zakotwienie (patrz niżej).

W przypadku belek, niezależnie od ich schematu statycznego (belka ciągła lub swobodnie podparta), poza krawędź podpory należy doprowadzić nie mniej niż 50% potrzebnego maksymalnego zbrojenia rozciąganego. Jako belki należyprzyjmować elementy w których wysokość przekroju jest mniejsza od 0,5*l_ef (l_ef - długość efektywna belki).

W belkach wysokich i innych ustrojach konstrukcyjnych (np. tarczach) zbrojenie doprowadzane do podpory można zmniejszyć, jednak jego przekrój nie może być mniejszy od 25% wymaganego zbrojenia rozciąganego.

⇒ Minimalny przekrój zbrojenia

W przypadku, gdy zbrojenie w murze ma za zadanie:

• zwiększyć jego nośność na ściskanie, to przekrój zbrojenia głównego ma być nie mniejszy niż 0,05% pola przekroju efektywnego muru obliczonego jako iloczyn efektywnej szerokości i wysokości muru;
• zwiększyć nośność na obciążenia poziome, to przekrój takiego zbrojenia ma być nie mniejszy niż 0,03% całego przekroju poprzecznego ściany (0,015% w każdej płaszczyźnie licowej);
• ograniczyć zarysowania lub zapewnić ciągłość ściany, to przekrój zbrojenia ma być nie mniejszy niż 0,03% całego przekroju poprzecznego ściany;
• w elementach konstrukcyjnych spełnić funkcję zbrojenia na ścinanie, przekrój tego zbrojenia powinien być nie mniejszy niż 0,05 % przekroju poprzecznego ściany, za który przyjmuje się iloczyn całej szerokości i wysokości efektywnej.

W ścianach szczelinowych z wypełnioną szczeliną, zbrojonych jednokierunkowo, zaleca się stosować roz­dzielcze zbrojenie konstrukcyjne, układane w kierunku prostopadłym do zbrojenia głównego. Przekrój zbrojenia rozdzielczego powinien być nie mniejszy niż 0,05% przekroju poprzecznego ściany, za który przyjmuje się iloczyn całej szerokości i wysokości efektywnej.

⇒ Średnice prętów zbrojeniowych

Średnica prętów zbrojeniowych nie powinna być mniejsza niż 5 mm, a jego maksymalny wymiar powinien być taki, aby była możliwość prawidłowego umieszczenia go w zaprawie lub betonie wypełniającym, było zachowane jego minimalne otulenie oraz nie były przekroczone naprężenia w zakotwieniu.

⇒ Zakotwienie prętów zbrojenia rozciąganego i ściskanego

Zakotwienie zbrojenia uzyskuje się poprzez zakotwienie proste, hak prosty, hak półokrągły lub pętle, jak również przez inne zakotwienia mechaniczne, które powinny być sprawdzone doświadczalnie. Zakotwienia prostego lub haków prostych nie należy stosować w celu zakotwienia gładkich prętów zbrojenia o średnicy większej niż 8mm.

Zakotwienie zbrojenia ściskanego nie powinno być wykonywane jako haki półokrągłe, proste oraz pętle.

Gdy w spoinach wspornych stosuje się zbrojenie prefabrykowane, długość jego zakotwienia należy wyznaczać w zależności od wartości przyczepności charakterystycznej, określonej zgodnie z EN 846-2.

Rys.1. Szczegóły zakotwienia

Zakotwienie proste (rys. 1a) oraz hak prosty (rys. 1b) nie powinno być stosowane do prętów gładkich o średnicy większej niż 8 mm. Do zakotwienia prętów ściskanych stosować można wyłącznie zakotwienie proste (rys. 1a)

Wymaganą długość zakotwienia prostego l_b, należy obliczać przy założeniu równomiernie rozłożonych naprężeń przyczepności tak jak w wypadku konstrukcji żelbetowych:

gdzie:

f - średnica efektywna zbrojenia,

f_yd - obliczeniowa granica plastyczności stali,

f_bod - przyczepność obliczeniowa (wg pkt. 3.6.4 EC6).

⇒ Długość zakładu zbrojenia rozciąganego i ściskanego

W strefach, w których występują duże naprężenia lub w miejscach zmiany wymiarów przekroju nie należy łączyć prętów na zakład. Odległość w świetle prętów łączonych na zakład nie powinna być mniejsza niż dwie średnice pręta lub 20 mm (miarodajna jest wartość większa).

Długość zakładu prętów zbrojenia powinna wynosić:

• l_b dla prętów ściskanych i rozciąganych, jeżeli mniej niż 30% prętów w przekroju łączonych jest na zakład i jeżeli odległość w świetle łączonych prętów jest nie większa niż 10 średnic pręta, a grubość otulenia pręta betonem, lub zaprawą jest nie mniejsza niż 5 średnic pręta,
• 1,4 l_b dla prętów rozciąganych, jeżeli 30% lub więcej prętów w przekroju łączonych jest na zakład lub jeżeli odległość w świetle między łączonymi prętami jest mniejsza niż 10 średnic pręta, lub grubość otulenia pręta betonem lub zaprawą jest mniejsza niż 5 średnic pręta,
• 2 l_b dla prętów rozciąganych, jeżeli jednocześnie 30% lub więcej prętów w przekroju łączonych jest na zakład, a odległość w świetle między łączonymi prętami jest mniejsza niż 10 średnic pręta lub grubość otulenia pręta betonem, lub zaprawą jest mniejsza niż 5 średnic zbrojenia.

W przypadku stosowania w spoinach wspornych zbrojenia prefabrykowanego, długość zakładu wyznacza się w zależności od wartości przyczepności charakterystycznej prętów zbrojenia, określonej z badań zgodnie z EN 846-2.

⇒ Zakotwienie zbrojenia na ścinanie

Pręty oraz strzemiona zbrojenia na ścinanie powinny być zakotwione poprzez wykonanie haków pro­stych lub haków półokrągłych zgodnie z rysunkiem, a pręty zbrojenia podłużnego powinny być umieszczone wewnątrz tych haków.

Rys. 2. Sposoby zakotwienia zbrojenia na ścinanie

⇒ Skracanie zbrojenia rozciąganego

W elementach zginanych każdy pręt zbrojenia (z wyjątkiem podpory skrajnej) powinien być przedłużony poza punkt, w którym przestaje on być potrzebny, na długość równą wysokości efektywnej przekroju elementu lub 12 średnic pręta (miarodajna jest wartość większa).

Zbrojenie przestaje być teoretycznie potrzeb­ne w miejscu, gdzie nośność obliczeniowa przekroju na zginanie, wyznaczona z uwzględnieniem tylko prętów ciągłych, jest równa występującemu tam momentowi obliczeniowemu.

Prętów zbrojenia nie należy kończyć w strefie rozciąganej, jeżeli dla wszystkich układów obciążenia obliczeniowego przynajmniej jeden z podanych niżej warunków nie został spełniony:

• pręty są przedłużone poza punkt, w którym przestają być obliczeniowo potrzebne (ze względu na zginanie) przynajmniej na długość zakotwienia odpowiednią dla ich wytrzymałości obliczeniowej;
• nośność obliczeniowa na ścinanie w przekroju, w którym kończy się pręt, jest większa od dwukrotnej obli­czeniowej siły poprzecznej w tym przekroju;
• przekrój ciągłych prętów zbrojenia w miejscu, w którym kończy się pręt, jest dwukrotnie większy od wyma­ganego z uwagi na moment zginający w tym przekroju.

Jeżeli na podporze skrajnej brak jest zamocowania lub jest niedostateczne, należy ułożyć zbrojenie, którego przekrój jest nie mniejszy niż 25% przekroju zbrojenia potrzebnego w przęśle. Zbrojenie to można zakotwić zgodnie z zasadami dla zakotwienia zbrojenia rozciąganego i ściskanego lub przyjąć:

• efektywną długość zakotwienia równą 12 średnicom zbrojenia przechodzącego poza oś podpory, przy czym żadne zagięcie ani hak nie rozpoczyna się przed osią podpory;
• efektywną długość zakotwienia równą 12 średnicom zbrojenia zwiększoną o d/2 mierząc od lica podpory, gdzie d jest wysokością efektywną przekroju elementu, przy czym żadne zagięcie nie zaczyna się przed d/2 od lica podpory.

Jeżeli odległość od lica podpory do najbliższej krawędzi przyłożenia obciążenia głównego jest mniejsza niż dwukrotna wysokość efektywna przekroju, zaleca się przedłużyć do podpory wszystkie pręty zbrojenia głównego elementu poddanego zginaniu i zakotwić je na długości równej 20 średnic tego zbrojenia.

⇒ Zabezpieczenie zbrojenia ściskanego przed wyboczeniem

Zasady zabezpieczenia zbrojenia ściskanego przed wyboczeniem są analogiczne do tych, które są zawarte w Eurokodzie 2 (projektowanie konstrukcji żelbetowych).

Zbrojenie podłużne należy łączyć strzemionamiw przypadku elementów ze zbrojeniem większym niż 0,25% przekroju muru i betonu wypełniającego, a także wówczas gdy wykorzystane jest ponad 25% nośności obliczeniowej na ściskanie osiowe.

Strzemiona powinny mieć średnicę większą lub równą 4 mm lub 25% maksymalnego przekroju prętów podłużnych (miarodajna wartość większa).

Rozstaw strzemion nie może być większy od najmniejszej z poniższych wartości:

• mniejszy z wymiarów przekroju poprzecznego;
• 300 mm;
• 12 średnic zbrojenia głównego.

Pręty narożne pionowe powinny być objęte przez każde strzemię, kąt wewnętrzny utworzony przez ramiona strzemienia przyległego do pręta nie powinien być większy od 135˚. Pręty wewnętrzne zbrojenia głównego należy objąć strzemionami w rozstawie 2 razy większym.

⇒ Rozstaw zbrojenia

Rozstaw zbrojenia powinien umożliwić ułożenie i zagęszczenie betonu wy­pełniającego lub zaprawy.

Odległość w świetle między sąsiednimi prętami równoległymi nie może być mniejsza niż maksymalny wymiar kruszywa powiększony o 5 mm lub średnica pręta, lub 10 mm (miarodajna jest wartość największa).

Rozstaw zbrojenia rozciąganego nie może być większy od 600 mm.

Przekrój zbrojenia głównego w rdzeniach lub pustkach pustaków otworowych, lub małych pustkach powstających poprzez odpowiednie ułożenie elementów murowych nie powinien przekraczać:

• 4% przekroju rdzenia lub pustki poza miejscami łączenia na zakład;
• 8% w miejscach zakładów.

Jeżeli rozstaw rdzeni ze zbrojeniem głównym jest większy niż 600 mm, to wymiary przekroju zbrojonego powinny być określone zgodnie z wymaganiami dla przekroju zbrojonego z półką (pkt 6.6.3 EC6-1-1), a roz­staw może być zwiększony do 1,5 m.

Rozstaw strzemion w przypadku,gdy wymagane jest zbrojenie na ścinanie, nie powinien być większy niż 0,75 wysokości efektywnej przekroju lub 300 mm (miarodajna jest wartość większa).

Prefabrykowane zbrojenie do spoin wspornych układane w tych spoinach nie może mieć rozstawu większego od 600 mm.

Przywołane normy:

1. PN-EN 1996-1-1+A1:2013-05 Eurokod 6 - Projektowanie konstrukcji murowych - Część 1-1: Reguły ogólne dla zbrojonych i niezbrojonych konstrukcji murowych.
2. PN-EN 1996-2:2010 Eurokod 6 - Projektowanie konstrukcji murowych - Część 2: Wymagania projektowe, dobór materiałów i wykonanie murów.
3. PN-EN 845-3+A1:2016-10 Specyfikacja wyrobów dodatkowych do murów - Część 3: Stalowe zbrojenie do spoin wspornych.
4. PN-EN 846-2:2002 Metody badań wyrobów dodatkowych do wznoszenia murów - Część 2: Określenie nośności na wyrywanie z zaprawy prefabrykowanego zbrojenia do spoin wspornych.

Patrz również:

• Wymagania konstrukcyjne dla muru
   
• Ściągi obwodowe i wieńce zgodnie z wymaganiami Eurokod 6
   
• Połączenia ścian murowanych zgodnie z wymaganiami Eurokodu 6