Murverks hållfasthet och bärförmåga - principiellt och med koppling till EK6 Tomas Gustavsson TG konstruktioner AB 23017-06-07
Karakteristiskt för murverk: Hög tryckhållfasthet Låg draghållfasthet Låg skjuvhållfasthet Valvverkan
Murverks tryckhållfasthet SS-EN 1996-1-1, 3.6.1.2 f K k f α b f β m f k är den karakteristiska tryckhållfastheten för murverket i MPa K,, är konstanter, som anges i SS-EN 1996-1-1, 3.6.1.2 f b är den normaliserade tryckhållfastheten för murstenarna eller murblocken i lastriktningen i MPa f m är murbrukets tryckhållfasthet i MPa Konstanterna beror på grupptillhörighet, fogtjocklek och brukstyp Tryckhållfastheten kan också anges i databas baserad på provning
Murverks karakteristiska tryckhållfasthet EKS 10, 3.6.1.2/EK6-handboken
Murverks karakteristiska skjuvhållfasthet SS-EN 1996-1-1, 3.6.2 f vk = f vk 0 + 0,4 σ d Dock högst 0.065 f b eller f vlt f vk 0 f vlt σ d f b är karakteristisk, initiell skjuvhållfasthet vid tryckspänning 0, hämtas i EKS 10 är ett gränsvärde för f vk, anges i EKS 10, 3.6.2 för murverk av olika material dimensionerande tryckspänning på betraktad nivå vinkelrät mot skjuvriktningen, baserad på vertikal medelspänning över tryckta delen av den vägg som motstår skjuvningen är murstenens/blockens normaliserade tryckhållfasthet Dimensonerande tvärkraftskapacitet i tvärsnitt: V Rd = f vd x b x d Kompletterande villkor finns för murverk utan bruk i stötfogarna (vertikala fogar) och för strängmurat murverk
Karakteristisk initiell skjuvhållfasthet f vko EKS 10, 3.6.2/EK6-handboken f vlt, dvs maxvärde för murverks karakteristiska skjuvhållfasthet anges i EKS 10 till: 1.0 MPa för murverk av tegelsten och tegelblock 0.6 MPa för murverk av kalksandsten, betongsten, betonghålblock, massiva betongblock och lättbetongblock 0.8 MPa för tunnfogade lättbetongblock 1.1 MPa för lättklinkerblock
Murverks karakteristiska böjhållfasthet SS-EN 1996-1-1, 3.6.3 f xk1, brottplan parallellt med liggfogarna (horisontell momentvektor) f xk2, brottplan vinkelrätt mot liggfogarna (vertikal momentvektor)
Karakteristisk böjhållfasthet EKS 10, 3.6.4/EK6-handboken
Partialkoefficienter ɣ m enligt EKS 10
Prefab, armerade skift, tegelbalkar Muröverbyggnadens mittlinje tryckspänning (komprimering) dragspänning (töjning) Tegelbalkar, utgör dragarmering i en samverkansbalk där påmurningen utgör tryckt zon Påmurningens höjd avgör bärförmågan, tegelbalken bär inte ens sin egentyngd
Dimensionering av murverksbalkar Tvärkraftskapaciteten i detta snitt är ofta avgörande för bärförmågan Murverksbalkar kan också utföras med slakarmering i liggfogar: Armeringen dimensioneras av storleken på böjmomentet i balkens mitt Böjmomentet ökar med belastningen och (framförallt) öppningens bredd
Hur kan man då kan göra så här? Understa skiftet över öppning borttaget Illustration ur Murmas broschyr Murverksskador
Förklaringen: Murverk över öppning fungerar i förstone som valv Egenvikt från delar under trycklinjen förs upp till trycklinjen genom vidhäftning mellan fog och tegel Sprickor uppkommer i murverket innan armering tar kraft Dimensionering som balk utgör ingenjörsmässig säkring
Valvverkan för vertikallast Uppsprickning innebär lastomlagring, trycklasten tar en annan väg Viktig för lastomlagring: Stark sten - svag fog Förutsättning: horisontalkrafterna kan tas upp
Tolkning av rörelser i sprickor
Horisontallast kan också tas upp via valvverkan i fullmur Jämnt utbredd vindlast mot fullmurad fasad: Valv bildas i fullmuren, horisontallasten förs vidare i bjälklagen: För detta krävs inte draghållfasthet i fogen, bara tryckhållfasthet
Vindlastupptagning i moderna skalmurar För att ta upp horisontallast i moderna skalmurar krävs draghållfasthet i murverket
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 med kramlor Betong/regelvägg för vindlasten vidare Skalmur och bakmur förbinds med kramlor, vindlasten fördelas på skalmur och bakmur, som för lasten vidare
Höjd Murad vägg/pelare med vertikal belastning Tillåten tryckspänning reduceras med hänsyn till risk för utknäckning i sidled Slankheten viktig parameter Slankheten mått på förhållandet mellan höjd och djup (tjocklek) Ju slankare vägg/pelare desto mindre lastkapacitet
Inverkan av avstyvande väggar avstyvande vägg vindlast avstyvande vägg Om man har max 5-6 m mellan tvärgående väggar kan man klara många byggnader i upp till 2 plan med kanalmur (2 st halvstens tegelskalmurar)
Öka bärförmågan genom att ändra tvärsnitt Bakmur med större tjocklek/bredd, tex: Blockmurverk (leca, lbtg) Tegel bredsten (168 mm) En stens bakmur Diafragmamur Fenmur Mur med strävpelare
Högre hållfasthetsklass ökar bärförmågan Tegel normalformat 12, 15, 25, 35, 45 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 )
Öka bärförmågan med starkare bruk Murbruk betecknas enligt Eurokod med bokstaven M följt av hållfastheten mätt i MPa (N/mm 2 ) M10 (A) starkast cement- eller murcementbruk M2,5 (B) murcement- eller kc-bruk M1 (C) murcement- eller kc-bruk M0,5 (D) svagast hydrauliskt kalk- eller kc-bruk Starkast är inte alltid bäst: Ju starkare bruk desto större sprickrisk
Fogtjocklekar SS-EN 1996-1-, 8.1.5 Normalbruk, lättbruk: Ligg- och stötfogar bör vara mellan 6 och 15 mm Tunnfogsbruk: Mellan 0.5 och 3 mm Jämförelse med BKR: Om liggfogarna i medeltal är större än 15 mm, vid högre hållfasthetsklass än 5 Mpa, ska värden på tryckhållfasthet reduceras Vid 30 mm tjocklek reduceras med faktorn 0.6. För fog mellan 15 och 30 interpoleras rätlinjigt För blockmurverk med hållfasthetsklass < 5 Mpa liknande förfarande, men annorlunda värden För vertikalt bärande murverk fick fogtjockleken inte överstiga 30 m genomsnitt och 35 mm för enskild sten
Armering för att öka lastkapacitet Horisontalarmering: Vertikalarmering: Armering i murverk utgör en ingenjörsmässig säkring för lastkapacitet
Deformationsegenskaper SS-EN 1996-1-1, 3.7.1 Elasticitetsmodulen E (sekantmodulen) bestäms genom provning. Om provningsvärden inte finns tillgängliga får elasticitetsmodulen beräknas som K E x f k
Värden på K E EKS 10, 3.7.2 Korttids E-modul: E = K E x f k Långtids E-modul: E long term = E / (1+ Ø ) Ø 8 är slutkryptalet Skjuvmodulen: Får väljas till 40% av E-modulen
Materialegenskaper: SS-EN 1996-1-1, 3.7.4/EK6-handboken
Egenskaper hos ifyllnadsbetong SS-EN 1996-1-1, 3.3.3 Bestäms genom provning av betongprismor Om provningsdata inte finns får följande värden på karakteristisk tryckhållfasthet respektive skjuvhållfasthet användas: Hållfasthetsklass C15/12 C16/20 C20/25 C25/30 (eller starkare) f ck (MPa) 12 16 20 25 f cvk (MPa) 0.27 0.33 0.39 0.45
Ifyllnadsbetong T.ex. i U-block, eller hålrumsblock för vertikalarmering, bättre ljudisolering Alla hålrum ska vara fyllda Max ballaststorlek ej större än 20, för hålrum <100: 10 mm Råd avseende sättmått och utbredningsmått Beakta betongens krympning efter gjutning Sprickfördelande armering om betong gjuts i långa, sammanhängande konstruktioner, tex balkar Förvattning kan behövas vid igjutning av starkt sugande murverksmaterial
Armering i murverkskonstruktioner SS-EN 1996-1-1, 3.4.1 Får vara kolstål eller austenitiskt, rostfritt stål Krav anges för olika miljöklasser Släta stänger eller kamstänger f yk enligt bilaga C, SS-EN 1992-1-1 Förankringskapacitet i armering som inbäddas i betong SS-EN 1996-1-1, 3.6.4 Bestäms genom provning. Om inte detta skett kan följande värden användas, för betongtvärsnitt med minst 150 mm tvärmått. Betonghållfasthetsklass C15/12 C16/20 C20/25 C25/30 eller starkare f bok för slätt kolstål (MPa) 1.3 1.5 1.6 1.8 f bok för kamstänger och 2.4 3.0 3.4 4.1 rostfria stålstänger (MPa)
Förankringskapacitet, armering som inbäddas i murbruk SS-EN 1996-1-1, 3.6.4 Hållfasthetsklass M2-M4 M5-M9 M10 för murverk f bok för släta stänger 0.5 0.7 1.2 av kolstål (MPa) f bok för kamstänger och 0.5 1.0 1.5 rostfria stålstänger (MPa) l b f 4 f yd bod l b Om dragspänningen är lägre än f yd får förankringslängden minskas i proportion därtill, dock inte mindre än 0.3l b, 10 Ø eller 100 mm