VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ ING. ROSTISLAV JENEŠ, ING. BOŽENA PODROUŽKOVÁ ZDNÉ KONSTRUKCE M01 ZÁKLADY NAVRHOVÁNÍ STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA
Zdné konstrukce MS 1 Božena Podroužková, Brno 2005-2 (64) -
Obsah OBSAH 1 Úvod...7 1.1 Cíle...7 1.2 Požadované znalosti...7 1.3 Doba potebná ke studiu...7 1.4 Klíová slova...7 1.5 Použitá terminologie...7 1.5.1 Pojmy vztahující se ke zdivu...7 1.5.2 Pojmy vztahující se k pevnosti zdiva...7 1.5.3 Pojmy vztahující se ke zdícím prvkm...8 1.5.4 Pojmy vztahující se k malt...9 1.5.5 Pojmy vztahující se k výplovému betonu...9 1.5.6 Pojmy vztahující se k pomocným prvkm...9 1.5.7 Pojmy vztahující se k maltovým spárám...10 1.5.8 Pojmy vztahující se k druhm stn...10 1.5.9 Doplkové pojmy...11 2 Navrhování zdných konstrukcí...13 2.1 Úvod do problematiky...13 2.2 Návrh zdných konstrukcí podle Eurokódu 6 všeobecn...14 2.2.1 Související normy...15 2.2.2 Pedpoklady, pravidla pro použití...16 2.2.3 Oznaení a definice...16 2.3 Zásady návrhu...16 2.3.1 Základní požadavky...16 2.3.2 Zásady navrhování podle mezních stav...16 2.3.3 Ovování metodou dílích souinitel...16 2.3.3.1 Návrhové hodnoty zatížení...16 2.3.3.2 Návrhové hodnoty vlastností materiál...17 2.3.3.3 Kombinace zatížení...17 2.3.3.4 Mezní stavy...17 2.3.3.5 Navrhování pomocí zkoušek...18 2.4 Materiály...18 2.4.1 Zdicí prvky...18 2.4.1.1 Druhy a zatídní zdicích prvk...18 2.4.1.2 Vlastnosti zdicích prvk...20 2.4.2 Malta...20 2.4.2.1 Funkce malty...20 2.4.2.2 Druhy malt pro zdní...20 2.4.2.3 Specifikace malt pro zdní...21 2.4.3 Výplový beton...21 2.4.3.1 Specifikace výplového betonu...21 2.4.3.2 Vlastnosti výplového betonu...21-3 (64) -
Zdné konstrukce MS 1 2.4.4 Mechanické vlastnosti zdiva... 22 2.4.4.1 Charakteristická pevnost zdiva v tlaku... 22 2.4.4.2 Charakteristická pevnost zdiva ve smyku... 24 2.4.4.3 Charakteristická pevnost zdiva v ohybu... 25 2.4.5 Deformaní vlastnosti zdiva... 27 2.4.5.1 Vztah mezi naptím a pomrným petvoením... 27 2.4.5.2 Modul pružnosti... 27 2.4.5.3 Modul pružnosti zdiva ve smyku... 27 2.4.5.4 Dotvarování a objemové zmny vlivem vlhkosti a teploty.. 27 2.4.6 Pomocné prvky... 28 2.5 Trvanlivost... 28 2.6 Statický výpoet... 29 2.6.1 Všeobecn... 29 2.6.2 Chování konstrukce v mimoádných situacích (jiných než zemtesení a požár)... 29 2.6.3 Imperfekce... 30 2.6.4 Úinky druhého ádu... 30 2.6.5 Výpoet konstrukních prvk... 30 2.6.5.1 Zdné stny namáhané svislým zatížením... 30 2.6.5.2 Zdné smykové stny namáhané smykovým zatížením... 38 2.6.5.3 Zdné stny namáhané píným zatížením... 39 2.7 Mezní stav únosnosti... 45 2.7.1 Nevyztužené zdné stny namáhané pevážn svislým zatížením... 45 2.7.1.1 Všeobecn... 45 2.7.1.2 Posouzení nevyztuženého zdiva namáhaného pevážn svislým zatížením... 45 2.7.1.3 Stny namáhané soustedným zatížením... 49 2.7.2 Nevyztužené zdné stny namáhané smykovým zatížením. 50 2.7.3 Nevyztužené zdné stny namáhané píným zatížením... 51 2.7.3.1 Všeobecn... 51 2.7.3.2 Stny, které psobí jako klenby mezi podporami... 52 2.7.3.3 Stny namáhané zatížením vtrem... 53 2.7.3.4 Stny zatížené píným zatížením od zeminy a vody... 53 2.7.3.5 Stny namáhané píným zatížením od mimoádných situací53 2.7.4 Nevyztužené zdné stny namáhané kombinací svislého a vodorovného zatížení... 53 2.7.4.1 Všeobecn... 53 2.7.4.2 Metoda použití souinitele... 53 2.7.4.3 Metoda použití zdánlivé ohybové tuhosti... 53 2.7.4.4 Metoda použití ekvivalentních ohybových souinitel... 53 2.7.5 Táhla... 54 2.8 Mezní stav použitelnosti... 55 2.8.1 Všeobecn... 55-4 (64) -
Obsah 2.8.2 Nevyztužené zdné stny...55 2.8.3 Soustedné zatížení...56 2.9 Konstrukní zásady...56 2.9.1 Konstrukní zásady pro nevyztužené zdivo...56 2.9.1.1 Materiály pro zdivo...56 2.9.1.2 Minimální tlouška stny...57 2.9.1.3 Minimální plocha stny...57 2.9.1.4 Vazba zdiva...57 2.9.1.5 Maltové spáry...58 2.9.1.6 Délka uložení pod soustedným zatížením...58 2.9.2 Spojení stn...58 2.9.2.1 Spojení stn se stropními konstrukcemi...58 2.9.2.2 Vzájemné spojení stn...59 2.9.3 Drážky a výklenky ve stnách...59 2.9.3.1 Všeobecn...59 2.9.3.2 Svislé drážky a výklenky...59 2.9.3.3 Vodorovné a šikmé drážky...61 2.9.4 Hydroizolaní vrstvy...61 2.10 Provádní zdiva...61 2.10.1 Všeobecn...61 2.10.2 Návrh konstrukních prvk...61 2.10.3 Zatžování zdiva...61 2.10.4 Urení souinitele M...61 2.11 Autotest...62 3 Závr...63 3.1 Shrnutí...63 3.2 Studijní prameny...63 3.2.1 Seznam použité literatury...63 3.2.2 Seznam doplkové studijní literatury...63 3.2.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny...63-5 (64) -
Úvod 1 Úvod 1.1 Cíle Seznámíme se se zdivem jako konstrukním materiálem, dozvíme se o charakteristických vlastnostech jednotlivých složek zdiva i zdiva jako celku, nauíme se navrhovat a posuzovat zdné konstrukce podle mezních stav. 1.2 Požadované znalosti Navrhování zdných konstrukcí navazuje na znalost navrhování betonových konstrukcí podle mezních stav únosnosti a použitelnosti. Je teba znát stavební mechaniku a pružnost, umt urit velikost, rozmístní a kombinace zatížení a úinky psobení zatížení. 1.3 Doba potebná ke studiu MS 1 obsahuje látku probíranou v šesti týdnech semestru. Doba potebná k nastudování se bude lišit v závislosti zejména na schopnostech a pedchozích znalostech studenta. Odhadujeme ji na 30 až 45 hodin. 1.4 Klíová slova Zdivo nevyztužené zdivo, vazba zdiva, pevnost zdiva charakteristická a návrhová, pevnost zdiva v tlaku, smyku, ohybu a soudržnosti, zdicí prvek, pevnost v tlaku zdicích prvk prmrná a normalizovaná, malta pro zdní, maltová spára, výplový beton, pomocné prvky, stna. 1.5 Použitá terminologie 1.5.1 Pojmy vztahující se ke zdivu zdivo (masonry) seskupení zdících prvk uložených podle stanoveného uspoádání a spojených maltou nevyztužené zdivo (unreinforced masonry) zdivo neobsahující výztuž nebo množství výztuže je menší než minimální potebné pro vyztužené zdivo vazba zdiva (masonry bond) uspoádání prvk ve zdivu v pravidelné vazb pro zajištní vzájemného spolupsobení 1.5.2 Pojmy vztahující se k pevnosti zdiva charakteristická pevnost zdiva (characteristic strength of masonry) pedepsaná hodnota pevnosti zdiva pi 5-ti procentní pravdpodobnosti (5-ti procentní kvantit) dosažení hypotetické mezní pevnosti testované série. Tato hod- - 7 (64) -
Zdné konstrukce MS 1 nota obecn koresponduje s pedepsaným kvantilem pedpokládaného statistického rozdlení jednotlivých vlastností materiálu nebo prvku v testované sérii. Jmenovitá hodnota je v nkterých souvislostech užívána jako charakteristická hodnota. pevnost zdiva v tlaku (compressive strength of masonry) pevnost zdiva v tlaku bez vlivu omezení deformací v kolmém smru, štíhlosti a výstednosti zatížení pevnost zdiva ve smyku (shear strength of masonry) pevnost zdiva namáhaného smykovými silami pevnost zdiva v ohybu (flexural strength of masonry) - pevnost zdiva namáhaného ohybovými momenty soudržnost (adhesion) - efekt malty vyvíjející tahovou nebo smykovou odolnost na kontaktním povrchu mezi maltou a zdícím prvkem 1.5.3 Pojmy vztahující se ke zdícím prvkm zdící prvek (masonry unit) - pedem zhotovený prvek, urený pro uložení ve zdivu skupiny 1,2,3 a 4 zdících prvk (groups 1, 2, 3 and 4 masonry units) - ozna- ení skupin zdících prvk podle pomrné velikosti a orientace otvor ve zdících prvcích po jejich uložení ve zdivu ložná plocha (bed face) - dolní nebo horní plocha zdícího prvku pi jeho zamýšleném uložení ve zdivu prohlube (frog) - vybrání vytvoené bhem výroby v jedné nebo obou ložných plochách zdícího prvku otvor (hole) - zámrn vytvoený volný prostor, který prochází zdícím prvkem úpln nebo ásten, tj. prbžný (díra) nebo neprbžný (dutina) úchytný otvor (griphole) - zámrn vytvoený otvor ve zdícím prvku, umož- ující snazší uchopení a zvednutí zdícího prvku jednou nebo obma rukama, pop. strojem žebro (web) - pepážka z plného materiálu mezi otvory ve zdícím prvku obvodové žebro (shell) - plný materiál mezi otvorem vnjším povrchem (obvodem) zdícího prvku celková plocha (gross area) - plocha prezu vedeného zdícím prvkem bez odetení prezových ploch dr, dutin a drážek pevnost v tlaku zdících prvk (compressive strength of masonry units) - prmrná pevnost v tlaku stanoveného potu zdících prvk (viz. EN 771-1 až EN 771-6) normalizovaná pevnost v tlaku zdících prvk (normalized compressive strength of masonry units) - pevnost v tlaku zdících prvk pevedená na pevnost za pirozeného stavu vlhkosti ekvivalentního zdícího prvku s šíkou 100 mm a výškou 100 mm (viz. EN 771-1 až EN 771-6) - 8 (64) -
Úvod 1.5.4 Pojmy vztahující se k malt malta (masonry mortar) - sms anorganických pojiv, kameniva a vody, vetn písad a pímsí, jestliže se vyžadují, pro for zdní, spojování a spárování zdiva obyejná malta (general purpose masonry mortar) - malta pro zdní bez speciálních vlastností, obvykle pro spáry s tlouškou vtší než 3 mm malta pro tenké spáry (thin layer masonry mortar) - návrhová malta pro zdní s maximální velikostí kameniva menší nebo rovnou pedepsanému rozmru lehká malta (lightweight masonry mortar) - návrhová malta pro zdní, jejíž objemová hmotnost po ztvrdnutí ve vysušeném stavu je menší než pedepsaná hodnota návrhová malta (designed masonry mortar) - malta navržená a vyrobená pro stanovené vlastnosti a ovená požadovanými zkouškami pedpisová malta (prescribed masonry mortar) - malta pedepsaného složení, tj. malta vyrobená podle pedem ureného pedpisu, jejíž vlastnosti vyplývají z daného pomru složek prmyslov vyrábná malta (factory made masonry mortar) - malta dávkovaná a míchaná ve výrobn malt pedem dávkovaná malta (prebatched masonry mortar) - malta, jejíž složky se dávkují ve výrobn malt a dodávají na staveništ, kde se zamíchají podle výrobcem urených pomr mísení a podmínek hotová malta ze smsi vápna a písku (premixed lime and sand masonry mortar) - malta, jejíž složky jsou dávkovány a míseny ve výrobn malt a dopraveny na staveništ, kde se zamíchají podle výrobcem urených pomr a podmínek s dalšími složkami (nap. cement) a s vápnem a pískem staveništní malta (site-made mortar) - malta dávkovaná a míchaná z jednotlivých složek pímo na staveništi pevnost malty v tlaku (compressive strength of mortar) - prmrná pevnost malty v tlaku stanoveného potu zkušebních vzork po 28 dnech ošetování 1.5.5 Pojmy vztahující se k výplovému betonu výplový beton (concrete infill) - beton použitý k vyplnní pedem vytvoených dutin a mezer ve zdivu 1.5.6 Pojmy vztahující se k pomocným prvkm hydroizolaní vrstva (damp proof course) - vrstva, která zabrauje pronikání vody ke zdicím prvkm nebo jiným materiálm použitým ve zdivu stnová spona (wall tie) - prvek pro spojení dvou vrstev dutinové (vrstvené) stny nebo pro spojení zdné stny s rámovou konstrukcí nebo pro spojení zdné pizdívky s vnitní stnou - 9 (64) -
Zdné konstrukce MS 1 pásek (strap) - prvek pro spojení zdiva s pilehlými konstrukcemi, nap. se stropními konstrukcemi, podlahami a krovy 1.5.7 Pojmy vztahující se k maltovým spárám ložná spára (bed point) - vrstva malty mezi ložnými plochami zdících prvk píná spára (perpend point, head joint) - styná maltová spára kolmá ke spáe ložné i k líci stny podélná spára (longitudinal point) - svislá maltová spára uvnit tloušky stny, rovnobžná s lícem stny tenká spára (thin layer point) - spára vyplnná maltou pro tenké spáry spárování (jointing) - dohotovení maltové spáry bhem provádní režného zdiva vyspárování (pointing) - vyplnní a dohotovení spár režného zdiva, jejichž povrch byl proškrábnut nebo ponechán nevyplnn pro vyspárování 1.5.8 Pojmy vztahující se k druhm stn nosná stna (load-bearing wall) - stna urená zejména pro penášení svislého zatížení a vlastní hmotnosti jednovrstvá stna (single-leaf wall) - stna bez vnitní dutiny nebo bez prbžné svislé spáry (vyplnné nebo nevyplnné) ve své rovin dutinová stna (cavity wall) - stna, skládající se ze dvou rovnobžných jednovrstvých stn, úinn spojených stnovými sponami nebo výztuží ložných spár. Prostor mezi obma jednovrstvými stnami (vrstvami) je bu ponechán jako souvislá nezaplnná dutina nebo je úpln i ásten vyplnn nenosným tepeln izolaním materiálem dvouvrstvá stna (double-leaf wall) - stna skládající se ze dvou vrstev, mezi nimiž je souvislá podélná spára pln vyplnná maltou a jež jsou úinn spojeny stnovými sponami nebo výztuží ložných spár, zabezpeujícími jejich úplné spolupsobení proti úinkm zatížení dutinová stna s výplovým betonem (grouted cavity wall) - stna skládající se ze dvou vrstev, mezi nimiž je souvislá podélná spára pln vyplnná betonem a jež jsou úinn spojeny stnovými sponami nebo výztuží ložných spár, zabezpeujícími jejich úplné spolupsobení proti úinkm zatížení stny s lícovou vrstvou (faced wall) - stna s lícovými zdícími prvky, které jsou spojeny vazbou s rubovými zdícími prvky a spolupsobí pi penášení úink zatížení stna s obvodovými pruhy malty (shell bedded wall) - stna, v níž jsou zdící prvky maltovány v ložných spárách na dvou pruzích obyejné zdící malty, umístných pi obou lících stny obkladová stna (veneer wall) - stna, která tvoí vnjší líc stnové konstrukce, není však spojena vazbou s vnitní stnou nebo rámovou konstrukcí a nepispívající k penosu úink zatížení smyková stna (shear wall) - stna penášející vodorovné síly ve své rovin - 10 (64) -
Úvod ztužující stna (stiffening wall) - stna, která je kolmá na stnu jinou, tvoí pro ni podporu vzhledem k psobení píných sil nebo snižuje úinek vzpru v podporované stn a pispívá ke zvýšení stability celého objektu nenosná stna (non-loadbearing wall) - stna, která není urená pro penášení zatížení která se mže odstranit, aniž by byla ohrožena spolehlivost a celistvost zbývající nosné konstrukce 1.5.9 Doplkové pojmy drážka (chase) - podélná rýha vytvoená ve zdivu výklenek (recess) - volný prostor vytvoený v líci stny zálivka (grout) - tekutá sms cementu, písku a vody pro vyplnní malých dutin nebo prostor dilataní spára (movement point) - spára, ve které je pipuštn volný pohyb v rovin stny - 11 (64) -
Navrhování zdných konstrukcí 2 Navrhování zdných konstrukcí 2.1 Úvod do problematiky Zdné stavby patí bezesporu k nejstarším konstrukcím. Nejprve se používal neopracovaný kámen, kterého však byl v nkterých zemích nedostatek. V Mezopotámii (v dnešním Iráku) a ve sprašových oblastech Anatolie (v dnešním Iránu) se asi ped 8000 lety zaaly vyrábt první cihly první umlý stavební materiál. Tvarovaly se run z bláta a slámy a sušily se na slunci. V dob bronzové, asi 3000 let p.n.l., byly vynalezeny nástroje, kterými bylo možno opracovávat kámen do tvar vhodných pro stavební úely. Asi v roce 2500 p.n.l. byla v Mezopotámii aplikována pro výrobu cihel technika vypalování v pecích, používaná již díve pro výrobu keramiky. Tyto cihly se vyrábly z jemn zrnité jílovité hlíny, z které se po smíšení s vodou vytvoila plastická hmota. Ta se ukládala do forem, z nichž se po ásteném vysušení vyklopila a vkládala do pece. Bhem procesu vypalování se mní chemická a fyzikální struktura, cihly jsou pak pevné a odolné úinkm povtrnosti. Výroba takových cihel však byla mnohem náronjší a tím i dražší. Proto se používaly pevážn pro lícové zdivo. Pro vnitní zdivo se dále používaly cihly sušené. Takto stavli Sumerové v Mezopotámii výstavné cihelné vžové domy a terasy. Z pední Asie se umní vyrábt cihly rozšíilo do Stední Asie, Indie, Egypta, ecka a íma. Do eských zemí se cihláská výroba dostala s píchodem kesanství v 9. a 10. století, ale ješt v celém období románského slohu pevládá jako stavební materiál kámen. Používalo se kamenné zdivo na maltu vápennou, nejdíve z neopracovaného lomového kamene, pozdji z kamene opracovaného. Nejstarší zachované zdivo u nás pochází z druhé polovina 12. století a je v kostele v Plasích. Ve východním kídle Anežského kláštera v Praze bylo nalezeno cihelné zdivo z druhé poloviny 13. století. Na sklonku gotiky ve 14. století se již bžn používalo cihelné zdivo pro obytné domy u nás i v okolním svt. Napíklad v Anglii cihelné stavby nahradily pvodní devné po velkém požáru v roce 1666 a cihly se staly nejoblíbenjším stavebním materiálem. V polovin 19. století dochází ke zprmyslnní výroby cihel. Proces výroby byl nejdíve perušovaný. Zformované a ásten vysušené cihly se vložily do pece a vypalovaly. Pak se ohe uhasil, pec se otevela a cihly chladly. To se opakovalo pro další dávku. Pozdji byly zavedeny rotaní pece, které se ve zdokonalené podob používají dodnes. Tvarování se provádí vytlaováním sloupce hmoty a krájením na jednotlivé cihly nebo lisováním do forem. Cihly se vkládají do pece, vypalují, chladí a vyjímají pi nepetržitém otáení. Po celá tisíciletí se zdné stavby provádly pouze na základ pedávaných zkušeností a empirických pravidel. Až po 2. svtové válce, kdy vyvstala naléhavá poteba výstavby obytných i obanských budov a zárove bylo teba šetit stavebním materiálem, bylo nutné zabývat se aplikací stavebn-inženýrských zásad pro navrhování zdných konstrukcí. V našich zemích se do té doby stavly - 13 (64) -
Zdné konstrukce MS 1 obytné domy s max. pti nadzemními podlažími, kde v 1. podlaží mly obvodové zdi tloušku 750 mm a stední 600 mm. Výzkum probíhal pedevším v Sovtském svazu, Švýcarsku, Spojených státech amerických a Velké Británii. Byly postaveny až 18-ti podlažní budovy s konstantní tlouškou zdí 450 mm. U nás se touto problematikou zabýval Prof. Konrád Hruban. Od roku 1981 je v platnosti SN 73 1101: Navrhování zdných konstrukcí doplnná nkolika zmnami v pozdjších letech. V souasnosti se pechází na mezinárodn platnou normu Eurokód 6 (EN 1996): Navrhování zdných konstrukcí, která obsahuje následující ásti: EN 1996-1-1: Obecná pravidla - pravidla pro vyztužené a nevyztužené zdivo EN 1996-1-2: Obecná pravidla navrhování na úinky požáru EN 1996-2: Výbr materiál a provádní zdiva EN 1996-3: Zjednodušené výpoetní metody. Zdivo jako stavební materiál mže být velmi výhodné: Materiál pro výrobu cihel a tvárnic je pomrn levný a výrobky jsou trvanlivé. Zdivo zajišuje zárove funkci nosnou, tepeln a zvukov izolaní,ochrany proti povtrnosti, slouží k rozdlení vnitního prostoru. Pomocí malých zdicích prvk lze dosáhnout tvarové rozmanitosti a architektonicky zajímavého vzhledu budov. 2.2 Návrh zdných konstrukcí podle Eurokódu 6 všeobecn Definice Zdivo je stavební konstrukce, která vzniká sestavením zdicích prvk vázaných podle daných pravidel pomocí malty nebo zálivky. EN 1996-1-1 se zabývá navrhováním budov a inženýrských staveb nebo jejich ástí z nevyztuženého, vyztuženého, pedpjatého a seveného zdiva, a to požadavky na odolnost, použitelnost a trvanlivost konstrukcí. Nezabývá se: zvláštními požadavky návrhu na úinky zemtesení ( Eurokód 8: Navrhování konstrukcí v seismických oblastech), odolností proti požáru (EN 1996-1-2), zvláštními hledisky speciálních typ konstrukcí (dynamické úinky na vysoké budovy, zdné mosty, hráze, komíny, oblouky, klenby), zdivem se sádrovou maltou, - 14 (64) -
Navrhování zdných konstrukcí zdivem, kde prvky nejsou kladeny v pravidelných vrstvách (kamenné zdivo z neopracovaného kamene), zdivem vyztuženým jinými materiály než je ocel. V tomto modulu se nauíme navrhovat stny a pilíe z nevyztuženého zdiva. 2.2.1 Související normy EN 1996-1-1 se odvolává na následující normy: EN 206-1, Beton ást 1: Specifikace,vlastnosti, výroba a shoda. EN 771-1, Specifikace zdicích prvk ást 1: Pálené zdicí prvky. EN 771-2, Specifikace zdicích prvk ást 2: Vápenopískové zdicí prvky. EN 771-3, Specifikace zdicích prvk ást 3: Betonové tvárnice s hutným a pórovitým kamenivem. EN 771-4, Specifikace zdicích prvk ást 4: Pórobetonové tvárnice. ást 5: Zdicí prvky z umlého ka- EN 771-5, Specifikace zdicích prvk mene. EN 771-6, Specifikace zdicích prvk kamene. EN 772-1, Zkušební metody pro zdicí prvky v tlaku. ást 6: Zdicí prvky z pírodního ást 1: Stanovení pevnosti EN 845-1, Specifikace pro pomocné výrobky pro zdné konstrukce ást 1: Spony, tahové pásky, tmeny pro stropnice a konzolky. EN 845-2, Specifikace pro pomocné výrobky pro zdné konstrukce ást 2: Peklady. EN 845-3, Specifikace pro pomocné výrobky pro zdné konstrukce ást 3: Výztuž do ložných spár z ocelové mížoviny. EN 998-2, Specifikace malt pro zdivo ást 2: Malty pro zdní. EN 1015-11, Zkušební metody malt pro zdivo ást 11: Stanovení pevnosti zatvrdlých malt v tahu za ohybu a tlaku. EN 1052-1, Metody zkoušení zdiva ást 1: Stanovení pevnosti v tlaku. EN 1052-2, Metody zkoušení zdiva ást 2: Stanovení pevnosti v ohybu. EN 1052-3, Metody zkoušení zdiva ást 3: Stanovení poátení pevnosti ve smyku. EN 1052-4, Metody zkoušení zdiva ást 4: Stanovení pevnosti ve smyku vetn hydroizolaní vrstvy. EN 1990, Eurokód Zásady navrhování konstrukcí. EN 1991, Zatížení konstrukcí. EN 1992, Navrhování betonových konstrukcí. - 15 (64) -
Zdné konstrukce MS 1 2.2.2 Pedpoklady, pravidla pro použití Pedpoklady pro navrhování a pravidla pro použití daná v EN 1990 odst. 1.3 a 1.4 platí i pro zdné konstrukce. 2.2.3 Oznaení a definice Oznaení a definice dané v odst. 1.5 EN 1990 a symboly dané v 1.6 EN 1990 platí i pro zdné konstrukce. Oznaení, definice a symboly použité v EN 1996-1-1 jsou uvedeny v odstavci 1.5. 2.3 Zásady návrhu 2.3.1 Základní požadavky Návrh zdných konstrukcí musí být v souladu s všeobecnými pravidly danými v EN 1990. Zvláštní opatení pro zdné konstrukce jsou uvedeny v tomto oddíle. Základní požadavky EN 1990 oddíl 2 jsou splnna pro zdné konstrukce, jestliže platí: návrh mezního stavu je proveden metodou dílích souinitel dle EN 1990, zatížení se bere dle EN 1991, použijí se pravidla pro kombinace daná v EN 1990, použijí se zásady a pravidla pro použití daná v EN 1991-1-1. 2.3.2 Zásady navrhování podle mezních stav Zdné konstrukce je nutno posoudit na mezní stav únosnosti a na mezní stav použitelnosti. Je nutno uvažovat všechna významná návrhová ešení vetn rozhodujících stádií postupu výstavby. 2.3.3 Ovování metodou dílích souinitel 2.3.3.1 Návrhové hodnoty zatížení Charakteristická hodnota zatížení se získá z EN 1991 a vynásobí se dílím sou- initelem zatížení podle EN 1990. - 16 (64) -
Navrhování zdných konstrukcí 2.3.3.2 Návrhové hodnoty vlastností materiál Charakteristická hodnota se dlí píslušným souinitelem spolehlivosti materiálu M. Hodnoty souinitele M mohou být v Národní píloze. Doporuené hodnoty viz. tabulka 2.1. hodnota M se urí pro píslušný materiál v závislosti na tíd kontroly provádní. Tato tída se urí podle toho zda a jak se provádí dozor na stavb. Ten mže být zajištn píslušn kvalifikovaným a zkušeným pracovníkem který je bu zamstnancem dodavatele nebo je nezávislý. Za nezávislou osobu mže být považován i projektant. Kvalita provedení zdiva významn ovlivuje únosnost zdné konstrukce. Souinitel M závisí rovnž na stanovení vlastností malty a na zpsobu, jakým se malta míchá a jak se dávkují její složky. Tab. 2.1: Souinitel spolehlivosti materiálu M Materiál Zdivo vyrobené z: γ M Tída 1 2 3 4 5 A Prvky kategorie I, návrhová malta 1,5 1,7 2 2,2 2,5 B Prvky kategorie I, pedpisová malta 1,7 2 2,2 2,5 2,7 C Prvky kategorie II, libovolná malta 2 2,2 2,5 2,7 3 D Kotvení výztuže 1,7 2 2,2 2,5 2,7 E Betonáská a pedpínací výztuž 1,15 F Pomocné prvky 1,7 2 2,2 2,5 2,7 G Peklady dle EN 845-2 1,5 až 2,5 2.3.3.3 Kombinace zatížení Kombinace zatížení musejí být v souladu s obecnými pravidly danými v EN 1990. V obytných a kanceláských budovách je obvykle možné zjednodušit kombinace zatížení dané EN 1990.Promnné zatížení mžeme uvažovat jako jedno pevné promnné zatížení (to znamená stejné zatížení ve všech rozptích nebo nula, podle toho, zda promnné zatížení psobí nepízniv nebo pízniv v dané kombinaci). Je možné použít redukní souinitele dané v EN 1991-1. 2.3.3.4 Mezní stavy Pro mezní stav únosnosti pro bžné a mimoádné situace se použijí odpovídající hodnoty souinitele M z tabulky 2.1. Mezní stavy použitelnosti Tam, kde jsou v odpovídajících klauzulích vztahujících se k mezním stavm použitelnosti dána zjednodušující pravidla, nejsou požadovány podrobné výpoty s použitím kombinací zatížení. Je-li to teba dílí souinitel spolehlivosti materiálu M = 1,0 (doporuená hodnota, v národní píloze mže být stanoveno jinak). - 17 (64) -
Zdné konstrukce MS 1 2.3.3.5 Navrhování pomocí zkoušek Konstrukní vlastnosti zdiva mohou být stanoveny zkouškami ( viz EN 1990 píloha D). 2.4 Materiály 2.4.1 Zdicí prvky 2.4.1.1 Druhy a zatídní zdicích prvk Rozlišujeme následující druhy zdicích prvk: pálené zdicí prvky (EN 771-1), vápenopískové zdicí prvky (EN 771-2), betonové tvárnice s hutným nebo pórovitým kamenivem (EN 771-3), pórobetonové tvárnice (EN 771-4), zdicí prvky z umlého kamene (EN 771-5), zdicí prvky z pírodního kamene (EN 771-6). Podle kvality kontroly výroby adíme zdicí prvky do kategorie I nebo II (uruje výrobce). Dále tídíme zdicí prvky do skupin 1, 2, 3 a 4 podle objemu otvor, pop. tloušky pepážek mezi dutinami (viz tab. 2.2, skupinu stanoví výrobce). Pórobetonové zdicí prvky a prvky z umlého nebo pírodního kamene adíme do skupiny 1. - 18 (64) -
Navrhování zdných konstrukcí Tab. 2.2: Geometrické požadavky pro zatídní zdicích prvk Materiály a limitní hodnoty pro zdící prvky Skupina 1 Skupina 2 Skupina 3 Skupina 4 (všechny materiály) Prvky Svislé otvory Vodorovné otvory Objem všech otvor (% z celkového objemu) 25 pálené >25; 55 >55; 70 >25; 70 vápenopískové >25; 55 nepoužívá se nepoužívá se betonové b >25; 60 >60; 70 >25; 50 Objem jednoho otvoru (% z celkového objemu) 12,5 pálené vápenopískové betonové b jednotlivý otvor 2 manipulaní otvory max. 12,5 jednotlivý otvor 15 manipulaní otvory max. 30 jednotlivý otvor 30 manipulaní otvory max. 30 jednotlivý otvor 2 manipulaní otvory max. 12,5 nepoužívá se jednotlivý otvor 30 manipulaní otvory max. 30 jednotlivý otvor 30 nepoužívá se jednotlivý otvor 25 Zaruená hodnota tloušky žeber a pepážek mezi otvory (mm) Zaruená hodnota celkové a tloušky žeber a pepážek (% z celkové šíky) Bez požadavk žebro obvodové žebro žebro obvodové žebro žebro obvodové žebro pálené 5 8 3 6 5 6 vápenopískové 5 10 nepoužívá se nepoužívá se betonové b 15 18 15 15 20 20 pálené 16 12 12 Bez požadavk vápenopískové 20 nepoužívá se nepoužívá se betonové b 18 15 45 a Celková tlouška pepážek mezi otvory a obvodových stn prvku, mená vodorovn pes prvek kolmo k povrchu stny. b Je-li otvor konický, použije se prmrná tlouška pepážek a obvodových stn prvku - 19 (64) -
Zdné konstrukce MS 1 2.4.1.2 Vlastnosti zdicích prvk Charakteristickou vlastností zdicího prvku je jeho pevnost v tlaku. Výrobce vtšinou udává prmrnou pevnost v tlaku získanou ze zkoušek provádných na celých prvcích, a to ve smru kolmo na ložnou spáru a kolmo na stynou spáru. Pro návrh zdné konstrukce potebujeme normalizovanou pevnost v tlaku f b v píslušném smru. Tu získáme z prmrné hodnoty vynásobením souinitelem tab. 2.3. Tab. 2.3: Souinitel tvaru vyjadující vliv rozmr zkušebního vzorku Šíka (mm) Výška (mm) 50 100 150 200 250 40 0,80 0,70 - - - 50 0,85 0,75 0,70 - - 65 0,95 0,85 0,75 0,70 0,65 100 1,15 1,00 0,90 0,80 0,75 150 1,30 1,20 1,10 1,00 0,95 200 1,45 1,35 1,25 1,15 1,10 250 1,55 1,45 1,35 1,25 1,15 POZN.: Mezilehlé hodnoty δ se stanoví interpolací podle pímky 2.4.2 Malta Definice Malta je sms pojiva, plniva a vody. Jako pojivo se používá vzdušné nebo hydraulické vápno a/nebo cement. Jako plnivo se používá písek, pop. struska, škvára nebo popílek. 2.4.2.1 Funkce malty Malta po zatvrdnutí spojuje zdicí prvky v jeden celek, penáší zatížení z jedné vrstvy na druhou, vyrovnává místní rozdíly zatížení a roznáší soustedné tlaky, zamezuje pístupu atmosférických vliv do zdiva, zabrauje nevtrání, zlepšuje nepropustnost, zvukotsnost a tepeln-izolaní vlastnosti. 2.4.2.2 Druhy malt pro zdní Podle složení a zpsobu použití rozlišujeme maltu obyejnou, maltu pro tenké spáry a lehkou maltu. Podle metody urení jejich složení jsou malty návrhové a pedpisové. Podle zpsobu výroby mohou být malty prmyslov vyrábné (pedem dávkované nebo pedem míchané) nebo vyrábné na staveništi. - 20 (64) -
Navrhování zdných konstrukcí Úkol 2.1 Vyhledejte si definice jednotlivých druh malty v oddílu 1.5. 2.4.2.3 Specifikace malt pro zdní Malty se zaazují do tíd podle jejich pevnosti v tlaku f m, což je charakteristická vlastnost malty. Oznaení malty je pak písmeno M, za kterým je uvedena pevnost v N/mm 2 (= MPa). Tab. 2.4: Tídy malt Tída M 1 M 2,5 M 5 M 10 M 15 M 20 M d Pevnost v tlaku N/mm 2 1 2,5 5 10 15 20 d d je pevnost v tlaku vtší než 25 N/mm 2 deklarovaná výrobcem Pedpisové malty mají ješt popsaný pomr pedepsaných složek v poadí objem cementu: objemu vápna : objemu písku, nap. 1: 1: 5. Úkol 2.2 Vyhledejte, které normy se vztahují k malt. 2.4.3 Výplový beton 2.4.3.1 Specifikace výplového betonu Výplový beton je specifikován charakteristickou pevností v tlaku f ck (pevnostní tída betonu), která odpovídá válcové/krychelné pevnosti po 28 dnech tvrdnutí podle EN 206. Pevnostní tída zálivky nesmí být menší než 12/15 N/mm 2. Zpracovatelnost betonu musí být taková, aby bylo zajištno, že všechny otvory budou úpln vyplnny. Pro vtšinu pípad je vyhovující tída dle sednutí kužele S3 až S5, dle rozlití F4 až F6 (EN 206-1). Maximální velikost zrn nesmí pekroit 20 mm. Pro zálivky otvor s nejmenším rozmrem menším než 100 mm nebo je-li krytí výztuže menší než 25 mm, maximální velikost zrn ej 10 mm. 2.4.3.2 Vlastnosti výplového betonu Charakteristická pevnost v tlaku a ve smyku se urí zkouškami na vzorcích betonu. Pokud nemáme k dispozici výsledky zkoušek, mžeme použít hodnoty charakteristické pevnosti v tlaku f ck a charakteristické pevnosti ve smyku f cvk z tabulky 2.5. Tab. 2.5: Charakteristické pevnosti výplového betonu Pevnostní tída betonu C12/15 C16/20 C20/25 C25/30 nebo vtší f ck (N/mm 2 ) 12 16 20 25 f cvk (N/mm 2 ) 0,27 0,33 0,39 0,45-21 (64) -
Zdné konstrukce MS 1 2.4.4 Mechanické vlastnosti zdiva 2.4.4.1 Charakteristická pevnost zdiva v tlaku Charakteristická pevnost zdiva v tlaku f k se stanoví bu zkouškami dle EN 1052-1 nebo výpotem. Pro zdivo s výjimkou zdiva na obvodových pruzích malty získáme z : rovnice (2.1) pro zdivo s obyejnou a lehkou maltou, rovnice (2.2) pro zdivo s maltou pro tenké spáry v ložných spárách tloušky 0,5 až 3 mm a pálenými zdicími prvky skupin 1 a 4, vápenopískovými, betonovými a pórobetonovými zdicími prvky, rovnice (2.3) pro zdivo s maltou pro lehké spáry v ložných spárách tl.0,5 až 3 mm a pálenými zdicími prvky skupin 2 a 3. f k = K f b 0,65 f m 0,25 f k = K f b 0,85 f k = K f b 0,7 (2.1) (2.2) (2.3) K.konstanta dle tab. 2.6; pokud se ve zdivu s obyejnou maltou vyskytuje podélná maltová spára rovnobžná s lícem stny v celé nebo jakékoli délce stny, hodnoty K se násobí 0,8 f b normalizovaná prmrná pevnost v tlaku zdicích prvk ve smru psobení úink zatížení v N/mm 2 f m pevnost malty v tlaku v N/mm 2 Musí být zajištno, že jsou splnny následující požadavky: zdivo je provedeno v souladu s konstrukními zásadami EN 1996-1-1, spáry jsou ádn vyplnny, f b se nedosazuje vtší než 75 N/mm 2, jsou-li zdicí prvky kladeny do obyejné malty, f b se nedosazuje vtší než 50 N/mm 2, jsou-li zdicí prvky kladeny do malty pro tenké spáry, f m se nedosazuje vtší než 20 N/mm 2 a ne vtší než 2 f b, jsou-li zdicí prvky ukládány do obyejné malty, f m se nedosazuje vtší než 10 N/mm 2, jsou-li zdicí prvky ukládány do lehké malty. Psobí-li úinky zatížení rovnobžn se smrem ložných spár, f b musí být ur- ena z výsledk zkoušek, kde smr zatížení na zkušební vzorky je stejný jako smr úink zatížení na zdivo. Maximální hodnota souinitele je v tomto pípad 1,0. Pi použití zdicích prvk skupiny 2 a 3 se konstanta K z tab. 2.6 násobí 0,5. Nejsou-li styné (svislé) spáry vyplnny, rovnice (2.1), (2.2), (2.3) mohou být použity, pokud nepsobí žádné vodorovné zatížení. - 22 (64) -