Naprawa i wzmacnianie murów

Ściany - w zależności od charakteru pracy statycznej i przeznaczenia - dzieli się na konstrukcyjne i niekonstrukcyjne.

Ściany konstrukcyjne, zwane również nośnymi, przenoszą obciążenia od ciężaru własnego oraz obciążenia przekazywane ze stropów, dachu, balkonów, schodów, a także od parcia gruntu itp.

• Minimalna grubość ścian konstrukcyjnych z muru o wytrzymałości charakterystycznej f_k  ≥  5 MPa powinna wynosić 100 mm, a w przypadku wytrzymałości f_k  <  5 MPa - 150 mm.
• Minimalna grubość ścian usztywniających powinna wynosić 180 mm.

Ściany niekonstrukcyjne, do których zalicza się ściany działowe i osłonowe, w obliczeniach uważa się za nieprzejmujące obciążeń od innych elementów budynku, przez co można je usunąć bez szkody dla nośności całej konstrukcji budynku, np. w razie potrzeby zmiany wystroju bądź funkcji użytkowej pomieszczeń.

Ściany osłonowe stanowią wypełnienie zewnętrzne konstrukcji nośnej budynku. Przenoszą obciążenia od ciężaru własnego oraz wiatru w obrębie jednego pola wypełnienia konstrukcji, np. między słupami i poziomymi ryglami konstrukcji szkieletowej budynku. Ściany działowe są przegrodami wewnętrznymi oddzielającymi pomieszczenia budynku.

Zgodnie z normą PN-EN 1996-1­‑1:2010 [1] rozróżnia się następujące rodzaje ścian (RYS. 1-4):

• jednowarstwowa (RYS. 1-2) - ściana bez ciągłej spoiny pionowej (podłużnej) lub szczeliny na całej wysokości muru,
• dwuwarstwowa (RYS. 3) - ściana składająca się z dwóch równoległych murów, ze spoiną podłużną wypełnioną całkowicie zaprawą murarską, połączonych ze sobą kotwami w sposób zapewniający wspólne przenoszenie obciążeń,

• szczelinowa ze szczeliną wypełnioną materiałem nienośnym (RYS. 4) - ściana składająca się dwóch równoległych, pionowych warstw muru, połączonych ze sobą trwale kotwami lub zbrojeniem w spoinach wspornych, z których jedna lub obie przenoszą obciążenie pionowe; przestrzeń między obu warstwami stanowi szczelinę niewypełnioną, wypełnioną lub częściowo wypełnioną nienośnym materiałem termoizolacyjnym,
• szczelinowa z wypełnioną szczeliną - ściana składająca się z dwóch równoległych murów ze szczeliną wypełnioną w pełni betonem lub zaprawą murarską, zespolonych za pomocą kotew lub zbrojenia w spoinach wspornych w sposób zapewniający wspólne przenoszenie obciążeń.

Mury ścian wykonuje się z następujących elementów:

• z kamienia naturalnego w postaci bloczków, płyt, elementów łamanych i przycinanych,
• z kamienia sztucznego, uformowane pod ciśnieniem z mieszanek zmielonych minerałów (np. kwarcu, dolomitu) i spoiwa cementowego lub żywic epoksydowo-akrylowych,
• ceramicznych (zwykłych, poryzowanych, klinkierowych), produkowanych z glin po odpowiedniej obróbce, uformowaniu i wypaleniu w temp. od 850°C do 1000°C: cegieł pełnych, klinkierowych, modularnych, dziurawek, kratówek i pustaków pionowo drążonych,
• silikatowych w postaci cegieł pełnych lub bloków drążonych,
• betonowych (z betonu kruszywowego z kruszywami zwykłymi i lekkimi), wytwarzanych w postaci bloczków, pustaków i skrzynek,
• z autoklawizowanego betonu komórkowego w postaci bloczków i płytek.

Do wykonania murów stosuje się zaprawy produkowane fabrycznie lub wytwarzane na miejscu budowy:

• zwykłe (cementowe, cementowo-wapienne, rzadziej wapienne) o gęstości objętościowej w stanie suchym po stwardnieniu nie mniejszej niż 1300 kg/m³, stosowane do spoin o grubości większej niż 3 mm,
• lekkie, zwane również ciepłochronnymi, o gęstości objętościowej w stanie suchym po stwardnieniu mniejszej niż 1300 kg/m³, służące do wykonywania murów o podwyższonej izolacyjności cieplnej,
• do cienkich spoin (grubości od 0,5 mm do 3 mm), otrzymywane w wyniku wymieszania z wodą fabrycznie przygotowanych mieszanek suchych.

W zależności od sposobu ustalania składu zaprawy murarskiej rozróżnia się:

• zaprawy projektowane (według projektu), których skład i metoda wytwarzania zostały wskazane przez producenta w celu osiągnięcia wymaganych właściwości,
• zaprawy przepisane (według przepisu), przygotowane według wcześniej określonej receptury, których właściwości wynikają z przyjętych proporcji składników.

Badania murów

Diagnostyka techniczna to określenie stanu technicznego konstrukcji na podstawie zgromadzonej o niej wiedzy, w tym także wyników przeprowadzonych na niej badań. W przypadku konstrukcji murowych główne działania diagnostyczne można przedstawić schematycznie (RYS. 5).

Analiza dokumentacji archiwalnej pozwala na rozpoznanie rozwiązań konstrukcyjno-technologicznych remontowanego obiektu, w tym zwłaszcza zmian dokonywanych w konstrukcji.

Wizja lokalna, czyli oględziny ocenianej konstrukcji, pozwala na:

• ustalenie przedmiotu, celu oraz zakresu oceny,
• określenie rodzaju i funkcji, jaką element spełnia w ustroju,
• ustalenie warunków pracy elementu murowego, a w szczególności warunków wilgotnościowych lub ewentualnego źródła skażenia,
• ocenę wstępną stanu cegły, zaprawy i tynku oraz stwierdzenie ewentualnych zarysowań i ich charakteru.

Obserwacje wizualne powinny umożliwić:

• ustalenie ewentualnych miejsc występowania uszkodzeń,
• określenie ich rozmieszczenia,
• wstępną ocenę przyczyn uszkodzeń,
• niewłaściwe wykonanie lub niewłaściwe zastosowanie elementów konstrukcyjnych,
• prawidłowość eksploatacji.

Wyniki wizji lokalnej są podstawą do wytypowania miejsc pobrania próbek do ewentualnych badań laboratoryjnych w celu określenia zmian właściwości fizycznych i ewentualnie uszkodzeń mechanicznych powstałych w wyniku użytkowania materiałów oraz ustalenia stopnia ich skażenia w wyniku działania środowiska o zwiększonej agresywności.

Po wykonaniu oceny wstępnej przystępuje się do oceny szczegółowej obejmującej:

• materiał konstrukcyjny ściany (badania właściwości fizycznych, mechanicznych i chemicznych),
• analizę stanu granicznego,
• ocenę bezpieczeństwa konstrukcji
• wnioski i zalecenia końcowe.

Badania in situ przeprowadza się na miejscu, na obiekcie. Mogą to być:

• badania nieniszczące (np. pomiary geodezyjne ugięć elementów konstrukcyjnych, badanie zawilgocenia ścian za pomocą aparatury elektronicznej) lub
• odkrywki (np. fundamentów w celu sprawdzenia materiału konstrukcyjnego lub głębokości posadowienia budynku, murów w celu sprawdzenia układu i jakości poszczególnych warstw, zawilgocenia, zasolenia).

Badania laboratoryjne, wymagające zastosowania aparatury specjalistycznej, przeprowadza się na specjalnie pobranych próbkach (np. odwiertach). Zakres badań obejmuje m.in. określenie wytrzymałości pobranego materiału oraz wilgotności lub zasolenia.

Analizę stanu granicznego konstrukcji przeprowadza się po zebraniu materiałów, dotyczących wszystkich czynników mających lub mogących mieć wpływ na stan konstrukcji. Jeżeli zachodzi podejrzenie, że konstrukcja może być zagrożona wskutek osiągnięcia stanu granicznego, konieczne są obliczenia sprawdzające, potwierdzające lub wykluczające możliwość osiągnięcia takiego stanu. Obliczenia powinny także dotyczyć stanu konstrukcji murowej w trakcie lub po naprawie.

Ocena stanu technicznego powinna przede wszystkim zawierać wniosek określający stopień zagrożenia wystąpieniem awarii lub uszkodzenia konstrukcji. Ponadto ocena powinna wskazać przyczyny wystąpienia uszkodzeń i sposoby ich usunięcia lub zabezpieczenia konstrukcji przed ich dalszym oddziaływaniem.

Monitoring rys i pęknięć

Rysy w konstrukcji są zawsze zjawiskiem niepożądanym, tzn. powstają wbrew założeniom projektantów i są sygnałem wskazującym na wbudowanie złych elementów lub niewłaściwą pracę konstrukcji.

Zarysowania są zjawiskami zachodzącymi w czasie, stąd istotną rolę odgrywa ustalenie początku ich wystąpienia w konstrukcji. Jeżeli nastąpiły one po kilkuletniej eksploatacji obiektu, to można wykluczyć takie przyczyny zarysowań, jak grube błędy projektowe i wykonawcze, skurcz, osiadanie gruntów sprężystych itp. Często natomiast moment zarysowania można powiązać z konkretnymi zmianami sposobu użytkowania budynku, prowadzonymi robotami remontowymi, a także degradacją materiałów.

Monitoring rys (ich obserwacja) umożliwia określenie układu zarysowań konstrukcji, przyczyn ich powstania, zmian intensywności przyczyn w czasie, a w konsekwencji również zagrożenia konstrukcji.

Rysy mogą być ruchome i stabilne:

• rysy ruchome (aktywne) charakteryzują się zmianami w czasie, na ogół zwiększeniem szerokości ich rozwarcia, ale często również zwiększeniem długości.
• rysy stabilne (pasywne) nie zmieniają się w czasie.

Monitoring rys powinien zawierać dane dotyczące:

• układu rys, czyli ich rozmieszczenia i przebiegu na powierzchniach zewnętrznej i wewnętrznej ściany,
• rozwarcia, głębokości i długości rysy, przesuwu jej krawędzi, punktów zakończenia rozwidleń,
• zmiany kierunków, czyli wydłużenia się rys istniejących i pojawienia się nowych.

Rozwarcie rysy, będące jej najważniejszą charakterystyką, mierzy się najczęściej za pomocą lupy z podziałką (np. lupy Brinella) lub specjalnej linijki (z różnymi grubościami kresek), gdy występują szerokie rysy lub spękania. Za minimalne rozwarcie rysy uważa się wartość 0,05-0,1 mm.

Głębokość rysy może być mierzona cienką blaszką z kalibracją lub z naniesioną podziałką. Dobrze nadaje się do tego celu szczelinomierz samochodowy, jeśli ma wystarczającą długość blaszek próbnych. Sposób ten daje możliwość sprawdzenia (przy znajomości grubości muru), czy rysa stanowi już pęknięcie czy tylko ogranicza się do pewnej głębokości, a także, czy rozwarcie zmienia się z głębokością.

Badanie kształtu, kierunku oraz propagacji rys i spękań w czasie, wskazujące na przyczynę ich powstawania i ewentualne ustabilizowanie się na określonym poziomie, przeprowadza się za pomocą płytek (plomb) kontrolnych z gipsu (RYS. 6) lub zaprawy cementowej (na ścianach zewnętrznych lub zawilgoconych - RYS. 7).

Na każdym zarysowaniu umieszcza się dwie płytki, numerując je i odnotowując daty ich założenia, a następnie obserwuje się je w ciągu 3-4 miesięcy.

Brak pęknięć płytek oznacza stabilizację procesu zarysowania muru, natomiast pęknięcia płytek świadczą o ruchu w zarysowanych przekrojach i trwaniu przyczyn, które spowodowały zarysowanie.

Badanie zachowania się rys w czasie przeprowadza się również za pomocą reperów, a także pasków stalowych, pozwalających na określenie powiększania rozwarcia rys z dokładnością do 1 mm (RYS. 8-10), lub płytek szklanych (RYS. 11).

Przemieszczenia krawędzi rys w czasie można wyznaczyć w prosty i praktyczny sposób za pomocą suwmiarki, mocując wokół rysy po dwa repery na obu krawędziach (w punktach A, B, C i D); linie AB, CD, AD i BC ukazują zmiany odległości między reperami i umożliwiają dodatkowo określenie przesuwu krawędzi.

Przy dokładniejszych pomiarach rys stosuje się metodę strukturalnych punktów charakterystycznych. Metoda ta polega na fotografowaniu w określonym miejscu rysy przy użyciu mikroskopu sprzężonego z aparatem fotograficznym. Po powiększeniu zdjęcia co najmniej stokrotnie, wyraźnie widać, w jakim kierunku nastąpiło wzajemne przesunięcie oddzielonych rysą elementów konstrukcyjnych. Te same punkty (strukturalne punkty charakterystyczne) na dwu brzegach rysy przesuwają się w różnych kierunkach (RYS. 12).

Jeśli wzajemne przesunięcie jest poziome, to można wnioskować, że rysę wywołała siła pozioma, a więc oprócz siły powstałej z obciążeń również skurcz betonu lub zmiany temperatury.

Z kolei przesunięcie pionowe lub ukośne wskazuje na różne przemieszczanie się (pionowe lub ukośne) oddzielonych rysą elementów konstrukcji, co zwykle świadczy o nierównomiernym osiadaniu konstrukcji.

Jeśli porównuje się fotografie rys wykonane w tych samych miejscach, tą samą aparaturą, w różnych odstępach czasu (np. co kilka miesięcy), można sprawdzić, czy rysa jest ustabilizowana (przyczyna powstania rysy przestała istnieć), czy też nadal podlega propagacji.

Przedstawione sposoby monitoringu rys i spękań mogą być uzupełnione badaniami nieniszczącymi. Należą do nich pomiary geodezyjne i pomiary fotogrametryczne, uzupełniające informacje o zachowaniu się spękanych ścian poza obszarem rys, np. pomiary osiadania budynku, przeprowadzone za pomocą reperów zamocowanych na jego cokole, bądź też pomiary wychylenia budynku od pionu.

Ponadto do wykrywania wad elementów lub materiałów stosuje się metody akustyczne, metody ultradźwiękowe i metody radiologiczne.

W razie występowania w ścianach budynku rys i spękań od uszkodzeń fundamentów:

• w celu ustalenia stopnia tego odkształcenia wykonuje się odkrywki fundamentów wewnątrz i na zewnątrz budynku,
• w celu ustalenia przyczyn powstania innych uszkodzeń bada się warunki wodno-gruntowe w otoczeniu budynku, temperaturę i wilgotność powietrza na zewnątrz i wewnątrz budynku, biorąc pod uwagę również inne przyczyny.

Przy odróżnianiu rys w murze od rys powstałych w tynku, oprócz jego odkucia (nie zawsze możliwego, np. w budynkach zabytkowych), mogą być wykorzystane metody termowizyjne, ponieważ przy spękaniu ścian zwiększa się dyfuzja ciepła w miejscach zarysowań.

Naprawy uszkodzeń murów

Przed przyjęciem sposobu naprawy należy w pierwszej kolejności ustalić przyczyny i charakter uszkodzeń oraz stan techniczny konstrukcji.

W celu ustalenia sposobu i zakresu naprawy bierze się pod uwagę:

• charakter i zasięg uszkodzeń powierzchni muru, stan zaprawy łączącej elementy i stabilizację poszczególnych elementów w murze,
• rodzaj rys (ruchome lub stałe), rozmieszczenie i rozwartość rys, liczbę i usytuowanie rys w aspekcie pracy statycznej elementu konstrukcyjnego,
• tendencję rys do pogłębiania się lub zakończenie procesu propagacji rys, warunkujące przyjęcie odpowiedniej strategii naprawy murów,
• ewentualne zawilgocenia muru.

W końcowym ustaleniu należy określić, czy naprawa ma objąć całą konstrukcję, czy tylko poszczególne rysy lub uszkodzone fragmenty.

Przemurowanie i obmurowanie ścian

Przemurowanie stosuje się w przypadku mocno spękanych fragmentów ścian o szerokości rozwarcia rys powyżej 5 mm.

Celem przemurowania jest odtworzenie pierwotnego wiązania cegieł, zapewniającego scalenie rozdzielonych rysami części muru.

• Przemurowanie (RYS. 13) wykonuje się odcinkami, na ogół obustronnie, ze strzępiami poprzecznymi, umożliwiającymi wpuszczenie cegieł nowego odcinka głębiej w mur niż pozostałych.
• Przy rozbieraniu fragmentów ściany, której naprawiany odcinek jest bezpośrednio obciążony przez znaczne siły od podciągów, belek itp., konieczne jest odciążenie ściany przez podstemplowanie. Z tych samych powodów powinna być zachowana odpowiednia odległość między naprawianymi odcinkami ściany, nie mniejsza niż wysokość kondygnacji.
• W przypadku zniszczenia struktury materiału ściany w jej warstwach zewnętrznych lub zmniejszenia jej nośności na skutek degradacji w materiale wiążącym drobnowymiarowe elementy ściany, wzmocnienie jej wykonuje się przez jednostronne lub dwustronne obmurowanie cegłami na zaprawie cementowej.

Dokonując np. wzmocnienia ściany z kamienia za pomocą jednostronnego obmurowania jej warstwą grubości jednej cegły (RYS. 14), ze wzmacnianej powierzchni usuwa się tynk, a ze spoin zaprawę na głębokość 2-3 cm. Po starannym oczyszczeniu powierzchni ściany i spoin z resztek tynku i zaprawy, ścianę i spoiny dokładnie zmywa się wodą i spryskuje mleczkiem cementowym. Aby zapewnić przewiązanie nowego muru ze starym, należy zastosować stalowe pręty łącznikowe.

Zbrojenie murów

Wprowadzenie zbrojenia do zarysowanych, głównie pionowo lub ukośnie, konstrukcji murowych wynika najczęściej z konieczności przeniesienia przez nie naprężeń rozciągających oraz zapewnienia większej sztywności naprawianego muru.

Zbrojenie podłużne zwiększa wytrzymałości muru na rozciąganie i ścinanie, natomiast zbrojenie poprzeczne - wytrzymałość na ściskanie.

• W zależności od rozmieszczenia rys i spękań, zbrojenie może być stosowane na wybranych odcinkach lub na całej długości wzmacnianej ściany, tak jak w wieńcach żelbetowych.
• Pręty zbrojeniowe (miedziane lub ze stali nierdzewnej, rzadziej ze stali zwykłej ocynkowanej) o niewielkiej średnicy (najczęściej 6 mm) umieszczane są w nieprzewiązanych spoinach wspornych.
• O długości zakotwienia decyduje wytrzymałość zaprawy na ścinanie.

Spękane ściany z cegły można zbroić z obu stron płaskownikami stalowymi, połączonymi wstępnie sprężonymi sworzniami ze stali klasy A-I lub A-II o wyraźnej granicy plastyczności (RYS. 15-17).

• Po wprowadzeniu sworzni otwór wypełnia się zaprawą cementową 1:2 o współczynniku w/c = 0,7.
• Płaskowniki, rozstawione w pionie co 2-3 m, powinny mieć przekroje nie mniejszy niż 80 x 6 mm.
• Gdy spękania pionowe znajdują się w narożach ścian, stosuje się wzmocnienie w postaci sworzni wewnętrznych, rozstawionych w pionie co 1,0 m.

Po zainiektowaniu rys ściana wzmocniona płaskownikami pracuje na zginanie jak mur zbrojony w płaszczyźnie spoin poziomych. Podporami dla wzmacnianego muru są ściany poprzeczne lub słupy żelbetowe.

• W strefie ściskanej rysy uszczelnione zaczynem iniekcyjnym częściowo się zamykają, natomiast w strefie rozciąganej naprężenia są przenoszone przez płaskowniki stalowe.
• Siły poprzeczne, powstające między płaskownikami a murem, przejmowane są przez sworznie.

Tynki zbrojone

Wzmacnianie ścian warstwami tynku zbrojonego polega na utworzeniu zespolonej konstrukcji murowo-żelbetowej, w której do naprawianej części ściany dodaje się nową, kilkucentymetrową warstwę betonu lub zaprawy, zbrojoną stalą lub - ostatnio - wzmocnioną rozproszonymi włóknami syntetycznymi. Metodę tę stosuje się przede wszystkim do wzmacniania ścian o rysach rozrzuconych, nieregularnych (RYS. 18).

• Wzmacnianie ściany zbrojonymi warstwami może być wykonywane jedno- lub dwustronnie, na całej powierzchni lub jej fragmentach.
• Do wzmocnienia stosowane są zaprawy wapienno-cementowe, cementowe lub polimerobetonowe, nanoszone ręcznie, za pomocą pomp lub przez torkretowanie. Ostatnio stosuje się również zaprawy bezskurczowe na cementach ekspansywnych.
• Optymalny stopień zbrojenia siatkami stalowymi wynosi 0,05-0,15%, natomiast włóknami rozproszonymi 1,0% w stosunku do objętości warstw wzmacniających.
• Zbrojenie siatkami stalowymi i siatkami z tworzyw sztucznych o wysokiej wytrzymałości (1500-2000 MPa) przy zachowaniu optymalnego stopnia daje prawie ten sam efekt.
• Przy rysach pojedynczych bardziej skuteczne jest zbrojenie prętami stalowymi usytuowanymi prostopadle do tych rys, niż zbrojenie siatkami [7].

Wzmacnianie ścian ściągami sprężającymi

Spękane mury można wzmacniać poziomymi ściągami stalowymi, ograniczającymi dalszy rozwój rys, zespalającymi uszkodzone fragmenty muru i przenoszącymi dodatkowe siły rozciągające, mogące pojawić się przy uszkodzeniu ścian.

• Sprężone ściągi doprowadzają mury do stanu pierwotnego (przed spękaniem), eliminując konieczność przemurowywania znacznych odcinków przegród.
• Ściągi do pewnego stopnia stabilizują też nierównomiernie osiadające budynki, przez co unika się skomplikowanego wzmacniania fundamentów i podłoża gruntowego.
• Prace naprawcze prowadzi się bez wyłączania budynku z użytkowania, wykonując na placu robót jedynie montaż uprzednio przygotowanych ściągów i połączeń.
• Ściągi wprowadza się na wysokościach przekryć stropów po zewnętrznym obrysie murów, montując je w narożach ścian do pionowych kątowników i sprężając śrubami.
• Cięgna mocuje się w narożach ścian do pionowych kątowników i spręża śrubami. Szczegóły podpór ściągów przedstawiono na RYS. 19–20.

Mury zbrojone poprzecznie

Zbrojenie konstrukcji murowych stosuje się przy dużych obciążeniach, wywołujących konieczność zwiększenia nośności istniejących bądź nowo projektowanych murów.

• Zastosowane w murach zbrojenie zwiększa ich wytrzymałości na ściskanie (zbrojenie poprzeczne), na zginanie i ścinanie (zbrojenie podłużne) oraz przeciwdziała powstawaniu zarysowań, dzięki przejmowaniu naprężeń rozciągających.
• Wkładki stalowe podwyższają nie tylko nośność muru, lecz także jego odporność na wpływy dynamiczne.
• Do zbrojenia muru stosuje się stal pospolitej jakości lub siatki jednolite ciągnione. Stosowanie stali wyższej jakości nie daje korzyści, gdyż przy obciążeniu następuje zawsze wcześniejsze zniszczenie muru.
• Jeżeli zbrojenie w murze ma na celu zwiększenie nośności, zaleca się, aby przekrój zbrojenia głównego nie był mniejszy niż 0,05% pola przekroju efektywnego muru obliczanego jako iloczyn efektywnej szerokości i wysokości muru.
• W ścianach, w których zbrojenie w spoinach wspornych ma na celu zwiększenie nośności na obciążenie poziome działające prostopadle do lica ściany, zaleca się, aby przekrój zbrojenia był nie mniejszy niż 0,03% całego przekroju poprzecznego ściany (tzn. 0,015% w każdej płaszczyźnie licowej).
• Jeżeli zbrojenie w spoinach wspornych ma na celu ograniczenie zarysowania lub zapewnienie ciągłości ściany, zaleca się, aby przekrój zbrojenia był nie mniejszy niż 0,03% całego przekroju poprzecznego ściany.

Zbrojenie poziome, umożliwiające zwiększenie nośności muru na ściskanie, umieszcza się w spoinach wspornych w dwóch głównych kierunkach. Pod działaniem obciążenia zbrojenie zostaje zaciśnięte w spoinach i dzięki przyczepności zaprawy oraz siłom tarcia współpracuje z murem jako jedna całość. Dzięki wysokiemu współczynnikowi sprężystości zbrojenie przejmuje w znacznym stopniu poprzeczne naprężenia rozciągające, co z kolei przeciwdziała powstawaniu pęknięć zarówno poprzecznych, jak i podłużnych.

Zgodnie z normą PN-EN 845-3:+A1:2008 [8], w spoinach wspornych muru można stosować cztery rodzaje zbrojenia strukturalnego (RYS. 21-24). Minimalna średnica zbrojenia powinna wynosić 3 mm, a gdy zbrojenie ma ograniczyć ewentualne zarysowania - co najmniej 1,25 mm. Zbrojenie tego typu, układane co 3 spoiny wsporne w ściskanym murze z cegły pełnej na zaprawie cementowo-wapiennej, prowadzi do wzrostu naprężeń, przy których występuje zarysowanie, oraz naprężeń niszczących o ok. 25% [9].

Wzmocnienie muru prętami o konstrukcji spiralnej

Nowoczesna technologia wzmocnienia, stabilizacji i naprawy murów, służąca do wykonywania napraw popękanych ścian, kotwienia murów, napraw nadproży i belek, stabilizacji wyboczonych ścian itp. we wszystkich rodzajach konstrukcji, polega na montażu odpowiednio dobranych profili i wciśnięciu ich w zaprawę iniekcyjną, umieszczoną w uprzednio wyfrezowanych szczelinach lub/i wywierconych otworach.

• Głębokość szczeliny (przekrój A-A na RYS. 25) wynosi od 35 mm do 40 mm plus grubość tynku, grubość warstwy zaprawy cementowej obustronnie otulającej pręt wzmacniający - 15 mm, a pionowy rozstaw prętów - 450 mm (6 warstw cegły).
• Specyficzna konstrukcja prętów zapewnia zarówno wysoką wytrzymałość na rozciąganie, jak i dużą odkształcalność ściany, pozwalające na znaczne przemieszczenia konstrukcji bez dodatkowych zarysowań.

Mury skrępowane

Zgodnie z normą PN-EN 1996-1-1:2010 [1], mur, którego odkształcenia w jego płaszczyźnie zostały ograniczone w pionie i w poziomie przez przylegającą doń konstrukcję żelbetową lub mur zbrojony, nazywamy skrępowanym.

• Elementy krępujące murowane ściany muszą być wykonane w sposób zapewniający pełną współpracę w przenoszeniu obciążeń. Ich połączenie ze ścianą uzyskuje się bądź przez pozostawienie w murze strzępi (RYS. 26), które są wypełniane betonem, bądź też przez ułożenie zbrojenia w spoinach wspornych ścian, wpuszczanego w monolityczne rdzenie (RYS. 27).
• Eurokod EC-6 [1] zaleca stosowanie strzępi w murach wykonanych z elementów grup 1 i 2.
• Z kolei jako zbrojenie można przyjąć pręty średnicy nie mniejszej niż 6 mm w rozstawie nie większym niż 300 mm.
• W ścianach, w których przewiduje się zbrojenie spoin wspornych (np. z uwagi na nierównomierne osiadanie budynku, bądź naprężenia wywołane siłami skupionymi), zakotwienie może być wykonane przez przedłużenie tego zbrojenia do wnętrza rdzenia (RYS. 28).
• Elementy krępujące powinny mieć przekrój poprzeczny nie mniejszy niż 0,02 m², z najmniejszym wymiarem nie mniejszym niż 150 mm w płaszczyźnie ściany oraz mieć zbrojenie podłużne o minimalnym przekroju równym 0,8% przekroju poprzecznego elementu krępującego, ale nie mniej niż 200 mm².
• Należy również stosować strzemiona o średnicy nie mniejszej niż 6 mm, w rozstawie nie większym niż 300 mm. Przykładowo, na RYS. 29 przedstawiono rozwiązanie najmniejszego, dopuszczalnego przez EC żelbetowego rdzenia krępującego.
• Zbrojenie pionowych rdzeni i poziomych rygli oraz wieńców należy konstruować zgodnie z zaleceniami eurokodu żelbetowego (EC-2).
• Niezmiernie istotny jest odpowiedni sposób zakotwień prętów, szczególnie w rejonie naroży wieńców i rygli oraz połączenia elementów poziomych z rdzeniami [10].

Uwagi

Diagnostyka konstrukcji murowych, obejmująca przeprowadzenie badań, pomiarów i obserwacji lub też opracowań analitycznych, jest działaniem poprzedzającym ocenę stanu technicznego konstrukcji istniejących budynków. Dopiero wtedy formułuje się wnioski dotyczące możliwości i sposobu naprawy, wzmocnienia i zabezpieczenia konstrukcji na okres dalszej eksploatacji.

Tradycyjne sposoby naprawy lub/i wzmocnienia ścian, obejmujące m.in. ich przemurowanie lub obmurowanie, zbrojenie za pomocą płaskowników oraz ściągów sprężających, a w ostatnich latach - systemami kotwienia prętami spiralnymi, najczęściej poprzedzone są iniekcją rys i spękań, zapewniającą uszczelnienie i scalenie rozdzielonych części muru. Sposoby te, mające na celu odtworzenie pierwotnego stanu technicznego konstrukcji i ewentualnie zwiększenie nośności uszkodzonych fragmentów ścian, stosowane są w budynkach istniejących przeznaczonych do remontu lub/i modernizacji.

W nowo projektowanych budynkach stosuje się zbrojenie strukturalne, składające się z siatek, drabinek, kratowniczek itp., układanych w spoinach wspornych muru.

Wprowadzenie zbrojenia strukturalnego pozwala w ogólności na uniknięcie zarysowania ścian, a w szczególności na przeniesienie naprężeń wywołanych siłami tnącymi i rozciągającymi w narożach otworów okiennych i drzwiowych, w miejscach zmian wysokości budynku oraz w zwieńczeniach szczytów ścian. Korzystne jest też umieszczenie zbrojenia w innych obszarach koncentracji naprężeń, np. w narożnikach i połączeniach ścian lub w strefach oddziaływań obciążeń skupionych.

Od kilku lat w nowo wznoszonych budynkach stosuje się mury skrępowane. W tym celu żelbetowe górne i boczne elementy krępujące wykonuje się po wybudowaniu muru, w sposób zapewniający ich połączenie ze ścianą. Elementy krępujące powinny znajdować się na poziomie każdej kondygnacji, w każdym odcinku pomiędzy ścianami i na obydwu bokach każdego otworu o powierzchni większej niż 1,5 m2.

Literatura

1. PN-EN 1996-1-1:2010, "Eurokod 6. Projektowanie konstrukcji murowych. Część 1-1: Reguły ogólne dla zbrojonych i niezbrojonych konstrukcji murowych".
2. "Budownictwo ogólne - elementy budynków, podstawy projektowania", praca zbiorowa pod kierunkiem L. Lichołai, t. 3, Arkady, Warszawa 2008.
3. L. Rudziński, "Konstrukcje murowe - remonty i wzmocnienia", Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2010.
4. S. Zaleski, "Remonty budynków mieszkalnych. Poradnik", wyd. 2, Arkady, Warszawa 1995.
5. J. Pluta, K. Pluta, A. Pluta, "Badanie rys budowli metodą strukturalnych punktów charakterystycznych", "Materiały Budowlane", 9/2005.
6. E. Masłowski, D. Spiżewska, "Wzmacnianie konstrukcji budowlanych", wyd. 3, Arkady, Warszawa 2000.
7. L. Małyszko, R. Orłowicz, "Konstrukcje murowe. Zarysowania i naprawy", Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego, Olsztyn 2000.
8. PN-EN 845-3+A1:2008, "Specyfikacja wyrobów dodatkowych do murów. Część 3: Stalowe zbrojenie do spoin wspornych".
9. H. Michalak, S, Pyrak, "Budynki jednorodzinne - projektowanie konstrukcyjne, realizacja, użytkowanie", Arkady, Warszawa 2013.
10. Ł. Drobiec, R. Jasiński, A. Piekarczyk, "Konstrukcje murowe według eurokodu 6 i norm związanych", PWN, Warszawa 2013.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!