Murverk Material, konstruktion, hantverk. Hållfasthet och bärförmåga

Transkript

1 Murverk Material, konstruktion, hantverk Hållfasthet och bärförmåga

2 Laster och deras väg i en byggnad Snö, egentyngd yttertak, vind (lyft) Vindlast Egentyngd undertak/bjälklag, förvaring Egentyngd vägg Egentyngd bjälklag, personer, inredning Lasterna tas upp av byggnadsstommen, t.ex. bjälklag och bärande väggar Jordtryck

3 Laster har både storlek och riktning Yttre laster: balk Upplagsreaktioner: Vid statisk jämvikt är de yttre lasterna lika stora som upplagsreaktionerna Var lasterna angriper avgör hur stora respektive upplagsreaktion blir

4 Horisontell respektive vertikal kraftjämvikt Vertikal jämvikt: Horisontell jämvikt:

5 Statisk momentjämvikt Statisk jämvikt förutsätter också momentjämvikt: Inspänningsmoment konsol Praktiskt exempel:

6 Karakteristiskt för murverk: Hög tryckhållfasthet Låg draghållfasthet Låg skjuvhållfasthet Möjlighet till valvverkan Illustration: Hantverkets Bok, Mureri

7 Exempel på hållfasthet Tryckhållfasthet Böjhållf 1 Böjhållf 2 Tegel (25 MPa, M 2.5) Lättklinker (3 MPa, M 2.5) Lättbetong (2.3 MPa, M10) Gjuten betong (c30)

8 Tryck-, böj-, skjuvhållfasthet Tryckhållfasthet: f k - Sällan problematisk mht belastning från egentyngd om inte risk finns för utknäckning i sidled - Kramling förhindrar normalt knäckning Böjhållfasthet: f xk1 f xk2 Skjuvhållfasthet f vk = f vk 0 + 0,4 σ d Illustrationer: SS-EN

9 Karakteristiskt för murverk: Hög tryckhållfasthet - låg draghållfasthet Men vad är egentligen skillnaden mellan drag- och tryckspänning? Betrakta en pelare: Vid tryckspänning trycks pelaren ihop Vid dragspänning förlängs pelaren

10 Drag- och tryckspänning i en balk: Balk med rektangulärt tvärsnitt Mittlinje i deformerat tillstånd Ovan mittlinjen trycks balken ihop Under mittlinjen förlängs balken Vid böjning av balk

11 Elastiskt stadium i balk, rektangulärt tvärsnitt: Balkens centrumlinje tryckspänning (komprimering) dragspänning (töjning) Material med hög draghållfasthet: stål trä Material med låg draghållfasthet: murverk betong oarmerat

12 Böjbrott i balk Lasten ökas tills balken brister Brott sker normalt genom att dragspänningen i balken blir så stor att balken brister

13 Dimensioneringskriterium: Böjmoment i balk Punktlast Upplagsreaktion Böjbrott: I detta fall finns max böjmoment i mitten av balken (fältmitt) Mest aktuellt i balkar med stor spännvidd Föregås av relativt stora deformationer Upplagsreaktion

14 Bristande draghållfasthet kompenseras i balkar Material med god draghållfasthet: stål trä Material med låg draghållfasthet: murverk betong oarmerat Bristande dragkapacitet kompenseras med armering

15 Dragarmering i betongbalk Armeringen ger: Ökad belastningskapacitet Segare brott, föregås av större deformationer

16 Skjuvbrott (tvärkraftsbrott) i balk Skjuvbrott: Mer aktuellt i korta, höga balkar med stor last Föregås normalt endast av små deformationer Sker sprött

17 Dimensionering av murverksbalkar Tvärkraftskapaciteten nära stöd är normalt avgörande för bärförmågan Armeringen dimensioneras av storleken på böjmomentet i fältmitt Horisontell armering (i liggfogar) tar dragspänningar, men betyder inte så mycket för tvärkraftskapacitet

18 Armerade skift Muröverbyggnadens mittlinje tryck drag Spännarmerade skift, tegelbalkar respektive slakarmerade skift (murad med valvbågsform ovan), utgör dragarmering i en samverkansbalk där påmurningen utgör tryckt zon Påmurningens höjd avgör bärförmågan

19 Armerade, prefab murstensskift, tegelbalkar Rena från damm och is vid påmurning Minsta upplagslängd Låg vidhäftning mellan fog och balk kan ge sprickbildning i fog ovan prefabskiftet

20 Hur kan man då kan göra så här? Understa skiftet över öppning borttaget

21 Förklaringen: Murverk fungerar i förstone som valv Egentyngd från delar under trycklinjen förs upp till trycklinjen genom vidhäftning mellan fog och tegel Sprickor uppkommer i murverket innan armering tar kraft Armeringen utgör ingenjörsmässig säkring

22 Valvverkan Segmentbåge Ryskt valv Storleken av valvkrafterna beror av belastningen och valvets geometri

23 Kraftförlopp i murat valv

24 Valvverkan för vertikallast Illustrationer ur Äldre murverkshus Uppsprickning innebär lastomlagring, trycklasten tar en annan väg Viktig för lastomlagring: Stark sten - svag fog Förutsättning: horisontalkrafterna kan tas upp

25 P Kärngränsen e Vertikallasten P angriper excentriskt, dvs inte i centrumlinjen Rektangulärt eller kvadratiskt tvärsnitt När lasten flyttas från centrumlinjen uppkommer ett böjande moment i tvärsnittet Kärngränsen kallas det max avstånd från centrumlinjen som vertikalkraft kan angripa utan att dragspänning uppstår Om kraften träffar den mittersta 1/3-delen uppstår inte dragspänning centrumlinje

26 Valvets form bör passa belastningen Analogi kraftupptagning genom enbart drag: Illustrationer ur Hantverkets bok Mureri

27 Exempel: Valv med stor punktlast i fältmitt Illustrationer ur Hantverkets bok Mureri

28 Exempel: Valv med två punktlaster Illustrationer ur Hantverkets bok Mureri

29 Fönsteröppningar i serie: Horisontalkrafter i upplagen tar ut varandra, utom i hörnläget Illustration ur Hantverkets bok Mureri

30 Tolkning av rörelser i sprickor Illustration ur Äldre murverkshus

31 Dolt valv (danska: skult valv ) Illustration ur Äldre murverkshus

32 Horisontallast kan också tas via valvverkan i fullmur Jämnt utbredd vindlast mot fullmurad fasad: Valv bildas i fullmuren, horisontallasten förs vidare till bjälklagen: För detta krävs inte draghållfasthet i fogen, bara tryckhållfasthet

33 Vindlastupptagning i moderna skalmurar För att ta upp horisontallast i moderna skalmurar krävs draghållfasthet i murverket Illustration: Så byggdes husen , Björck, m fl Dragspänning vinkelrätt liggfog Dragspänning parallellt liggfog

34 Plattverkan krafter vinkelrät mot väggens plan Ger böjdragspänningar i murverket dvs i murade väggar med liten tjocklek kan upptagande av horisontallast vara problematiskt T.ex. vindlast mot yttervägg, jordtryck mot källarvägg Ytterväggen fungerar som en platta

35 Skivverkan krafter parallella med väggens plan Vertikala laster, tex bjälklag, tak Murade väggar är bra på att ta upp krafter genom skivverkan om dom inte är för slanka Horisontella laster mot ytterväggar ger stabiliseringskrafter i tvärgående väggar

36 Leca- respektive lättbetongbalkar Tillverkas med ingjuten armering, leverantör anger tillåten last Påmurning ökar lastkapaciteten

37 Höjd Murad vägg/pelare med vertikal belastning Lastkapaciteten reduceras med hänsyn till risk för utknäckning i sidled Slankheten viktig parameter Slankheten - förhållandet mellan höjd och djup (tjocklek) Ju slankare vägg/pelare desto mindre lastkapacitet Djup (tjocklek)

38 Vindlast riktad från yttervägg Samtidig vindlast ger lägre vertikal lastkapacitet vertikallast Övre bjälklag Undre bjälklag

39 Inverkan av avstyvande väggar avstyvande vägg vindlast avstyvande vägg Om avstånd mellan avstyvande väggar < ca 5 m för kanalmur (2 x ½-stens tegel) har de betydelse för vertikal lastkapacitet

40 Excentricitet i lastöverföringen Centrisk belastning - max lastkapacitet Excentrisk belastning (lasten träffar inte i centrumlinjen genom murverket) lägre kapacitet Lasten kan centreras med t.ex. remsa av cellplast närmast murkanten

41 vindlast Vindlast förs till bjälklag och tvärgående väggar Tvärgående väggar stabiliserar för horisontallast

42 Murad vägg med vindlast Olika väggtyper tar upp vindlasten på skilda sätt: 1. Skalmur med bakomliggande betongstomme 2. Skalmur med bakomliggande regelstomme 3. Skalmur med bakmur 1. Skalmur, betongstomme 2. Skalmur, regelstomme 3. Skalmur, bakmur Vindlasten påförs betong/regelvägg via kramlor. Vindlasten fördelas på skalmur och bakmur, murverken för lasten vidare

43 Funktioner i skalmur: Kramlor För vindlast från skalmur till bakomliggande regelstomme eller betongvägg Fördelar vindlast mellan skalmur och bakmur Förhindrar att skalmur knäcker ut i sidled vid stora trycklaster Hindrar skalmur att glida ut vid upplag

44 Kramlor Ska utföras med rostfritt, syrafast stål Ska klara murverkets temperaturrörelser

45 Exempel: Belastning av egentyngd i 4-våningshus f sd = 1.35 x 0.91 x 26.9 x 10E -3 / (0.12 x 0.7) = 0.39 MPa < f d = 3.3 Förutsättning: Skalmuren kan inte knäcka ut i sidled Dvs kramlorna har i detta fall knäckavstyvande funktion

46 Fullmur - mycket större lastkapacitet än kanalmur Foto: Jens Lindhe

47 Öka bärförmågan genom utformning av tvärsnitt: Bakmur med större tjocklek Diafragmamur Fenmur Mur med strävpelare

48 Bärförmågan påverkas av hållfasthetsklass Hållfasthetsklass: Tegel normalformat 12, 15, 25, 35, 45, 55, 65 block (Porotherm) 6, 8, 10, 12 Lättbetong block 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5 Lättklinker block 2, 3, 5 Värdena avser tryckhållfasthet i MPa (N/mm 2 )

49 Öka bärförmågan med starkare bruk: Murbruk betecknas enligt Eurokod med bokstaven M följt av hållfastheten mätt i MPa (N/mm 2 ) M 10 (A) starkast cement- eller murcementbruk M 2,5 (B) murcement- eller kc-bruk M 1 (C) murcement- eller kc-bruk M 0,5 (D) svagast hydrauliskt kalk- eller kc-bruk Starkast är inte alltid bäst: Ju starkare bruk desto större sprickrisk M 1 borde vara standardbruk, istället för M 2.5 i skalmurar men konstruktiva krav (tvärkraftskapacitet) kan kräva M2.5

50 Fogarna Fogtjocklek: Bör enligt Eurokod EK6 vara mellan 6 och 15 mm Enligt äldre svenska byggnormer: Vid fog tjockare än 15 mm bör tillåten hållfasthet reduceras, tjockare fog än 30 i medeltal bör inte förekomma Illustration: Rätt murat och putsat

51 Murverks hållfasthet: Byggs upp av sten och bruk

52 Vid murningen startar en process Vatten från bruket sugs in i stenens/blockets luftporer Vidhäftning mellan bruk och sten/block börjar växa till Hållfastheten i fogen ökar efterhand

53 Murstenars och murblocks vattensugning Leca- och lättbetong mer väldefinierade sugegenskaper Tegel- stor variation, beroende på bränningsgrad Korttidssugning/minutsugning, viktig vid murningen Långtidssugning, viktig för beständighet

54 Indelning av tegel avseende korttidssugning Svagt sugande tegel - minutsugning mindre än 1,0 kg/m 2 För mycket vatten kan bli kvar i bruket när det hårdnar, kan ge låg hållfasthet, dålig vidhäftning, långsam hållfasthetstillväxt Måttligt sugande tegel - minutsugning kg/m 2 Normalt inte problematiskt Starkt sugande tegel - minutsugning mer än 3 kg/m 2 Kan dra vattnet för snabbt ur teglet, framförallt vid varmt/torrt väder, kan ge låg vidhäftning och dålig hållfasthet Vattenkvarhållande tillsatsmedel kan erfordras, eller förvattning

55 Vem anpassar bruk till sten/block? Framförallt kritiskt för starkt respektive svagt sugande tegel Tegelleverantören bör ha kunskap om vilka murbruk som passar till en speciell sten Bruksleverantören ska ha provat ut lämpliga recept för olika sorters tegel Murningsentreprenörer bör samråda med tegel- respektive bruksleverantör kolla med bruksleverantör om vidhäftningen för det aktuella teglet testats! Viktigt att man på byggplats är observant på att vidhäftning erhålls

56 Liggfogsarmering ökar kapacitet för horisontallast Armeringen ska vara inbäddad i bruk Horisontell armering medför att vindlast kan föras till tvärgående väggar med större avstånd Armering i källarvägg av leca ökar kapacitet att föra jordtryck till tvärgående väggar

57 Ökad bärförmåga genom vertikalarmering Ökar främst kapacitet att ta horisontallast- lasten förs till anslutande bjälklag Horisontalsnitt, kringmurning av armering Horisontalsnitt, armering i vertikal slits, blockmur

58 EK6/SS-EN : Liggfogsarmerat murverk med bistål bör utföras med M2.5 eller starkare Om armering läggs endast i syfte att minska sprickrisk/sprickvidd bör bruk i klass M1 vara acceptabel