POVIJEST ZIDANIH KONSTRUKCIJA

Transcript

1 Tehničko veleučilište u Zagrebu Graditeljski odjel ZIDANE KONSTRUKCIJE Zagreb, POVIJEST ZIDANIH KONSTRUKCIJA Piramide u Gizehu (2650. i gpk) Kineski zid, 8852km 1

2 Philadelphia City Hall, Pennsylvania Izvedba: od do Visina: 167m Debljina zida: do 6.7m POVIJEST ZIDANIH KONSTRUKCIJA U Hrvatskoj 2

3 POVIJEST ZIDANIH KONSTRUKCIJA PULSKA ARENA, I. i II. stolje oljeće POVIJEST ZIDANIH KONSTRUKCIJA Stonske zidine 5,5km (od g.) 3

4 Eurokod 6: Projektiranje zidanih konstrukcija HRN EN , dio 1-1: Opća pravila za armirane i nearmirane zidane konstrukcije HRN EN , dio 1-2: Opća pravila Proračun konstrukcija na djelovanje požara HRN EN , dio 2: Konstruiranje, odabir materijala i izvedba ziđa HRN EN , dio 3: Pojednostavnjene proračunske metode za nearmirane zidane konstrukcije Nazivi i definicije Ziđe: sklop zidnih elementa položenih na unaprijed određen način i povezanih mortom. Armirano ziđe: ziđe u kojem su šipke ili mreža postavljeni u mort ili beton tako da svi materijali djeluju zajedno u otpornosti na učinke djelovanja. Omeđeno ziđe: ziđe izvedeno s armiranobetonskim ili armiranim zidnim omeđujućim elementima (serklažima) u vertikalnom i horizontalnom smjeru. 4

5 Nazivi i definicije Zidane konstrukcije: Konstrukcije izvedene iz zidnih elemenata (opeke ili blokova) vezanih vezivom (mortom). Zidni element - blok: Predgotovljeni građevinski proizvod (blok od gline, kamena, betona, vapna s silicijskim agregatom) namjenjen izvedbi ziđa. VRSTE ZIDNIH BLOKOVA GLINENI ZIDNI BLOK: opeka i opečni blokovi. Nastaju pečenjem elemenata oblikovanih od sirove gline. KALCIJSKO SILIKATNI ZIDNI BLOKOVI: Proizvedeni od smjese silicijskog agregata, vapna, izrađeni pod tlakom i zaparivani. BETONSKI ZIDNI BLOKOVI: Proizvedeni od smjese agregata normalne težine (kamena) i cementa, izvedeni u kalupima, vibrirani. BETONSKI ZIDNI BLOKOVI OD LAKOG AGREGATA: Proizvedeni od smjese lakog agregata (npr. ekspandirana šljaka visokih peći, ekspandirana glina) i veziva, izvedeni u kalupima, vibrirani. PORASTI (AERIRANI I AUTOKLAVIRANI) BLOKOVI: Proizvedeni od smjese finog silicijskog agregata, cementa, vapna i dodatka za stvaranje mjehurića. Izrađuje se u autokalvama i oblikuje rezanjem. KAMENI ZIDNI BLOKOVI: Izrađeni od blokova kamena klesanih ili rezanih na određene dimenzije, te od lomljenog kamena napravilnog oblika 5

6 SKUPINE ZIDNIH BLOKOVA Oznake čvrstoća fb normalizirana tlačna čvrstoća zidnog elementa fk karakteristična tlačna čvrstoćaziđa fd proračunska tlačna čvrstoćaziđazapromatranismjer fm tlačna čvrstoćamorta fvd proračunska posmična čvrstoćaziđa fvk karakteristična posmična čvrstoćaziđa 6

7 TLAČNA ČVRSTOĆA ZIDNIH BLOKOVA normalizirana tlačna čvrstoća zidnog bloka fb. srednja tlačna čvrstoća dobivena ispitivanjem (dobivena na uzorku širine 100mm i visine 100mm) pretvaramo u normaliziranu množenjem: -za blokove od pečeneglines 1,10 -za ostale blokove s 1,20 Zatim se dobivena vrijednost množi s faktorom oblika δ: minimalna tlačna čvrstoća: fb,min,vert.= 4.0 MPa (okomito na horizontalnu sljubnicu morta) fb,min,hor.= 2.0 MPa (paralelno horiz. sljubnici u ravnini zida) MORT MORT je vezivni materijal koji se sastoji od mješavine anorganskog veziva, agregata i vode, a može sadržavati i dodatke za povećanje čvrstoće, vodonepropusnosti... fm tlačna čvrstoćamorta 7

8 VRSTE MORTOVA: Cementni mort: smjesa određenih količina cementa i pijeska, te dodataka (po potrebi) Cementno-vapneni mort: smjesa određenih količina cementa, vapna i pijeska ( produžni mort ) Tankoslojni mort: unaprijed pripremljeni cementni mort s maksimalnim zrnom pijeska do 1.0 mm i s kemijskim dodacima. Debljina ovog morta (ljepila) je 1-3 mm. Hidraulični vapneni mort: smjesa određenih količina hidratiziranog vapna i pijeska. Unaprijed pripremljeni mort ( ready mixed mortar ) doprema se na gradilište u suhom stanju. Lakoagregatni mort mort od lakog agregata gustoće ρ < 1000 kg/m3. Agregat: perlit, ekspandirana glina, plovučac i slično. KLASIFIKACIJA MORTOVA: Računska tlačna čvrstoća 8

9 DEFORMACIJSKA SVOJSTVA ZIĐA Čvrstoćaziđa ovisna je i o omjeru krutosti zidnog bloka i morta. TLAČNA ČVRSTOĆA ZIĐA (fk) Ziđe opterećeno u jednoosnom tlaku postiže slom uglavnom razvojem vlačnih pukotina paralelnih pravcu djelovanja opterećenja, koja su kao rezultat vlačnih naprezanja okomita na glavna tlačna naprezanja. Čvrstoćaziđau tlakuje značajno manja nego nominalna tlačna čvrstoća bloka, od kojeg je ziđe izvedeno. Na drugoj strani, čvrstoćaziđamože značajno prekoračiti slomnu čvrstoću kocke morta. Opća svojstva: (a) sekundarno vlačno naprezanje, koje prouzročava pukotinski slom ziđa, posljedica je spriječenih deformacija morta u fugama ziđa; (b) prividna tlačna čvrstoća bloka u standardnim ispitivanjima na tlak nije prava mjera čvrstoće bloka u ziđu, jer je način sloma različit; (c) mort može podnijeti povećana tlačna naprezanja u fugama zbog višeosnog stanja naprezanja. 9

10 TLAČNA ČVRSTOĆA ZIĐA (fk) Karakteristična tlačna čvrstoća ziđa(fk) je čvrstoća ispod koje se bez utjecaja ekscentričnosti, vitkosti i spriječenih bočnih deformacija ne očekujevišeod5% rezultata. Koeficijent varijacije ne smije biti veći odσ < 25%. Karakterističnu tlačnu čvrstoćuziđa(fk) trebaodrediti eksperimentalno ili izračunom (empirijske formule) na temelju eksperimentalno određenih tlačnih čvrstoća morta i zidnog bloka. TLAČNA ČVRSTOĆA ZIĐA (fk) 10

11 RAČUNSKA KARAKTERISTIČNA TLAČNA ČVRSTOĆA ZIĐA (fk) fk karakteristična tlačna čvrstoća ziđa u N/mm2 K konstanta α, β su konstante fb normalizirana srednja tlačna čvrstoća zidnog elementa, u smjeru primijenjenog učinka djelovanja, u N/mm2 fm tlačna čvrstoća morta, u N/mm2. RAČUNSKA KARAKTERISTIČNA TLAČNA ČVRSTOĆA ZIĐA (fk) Za ziđe načinjeno s tankoslojnim mortom, u horizontalnim sljubnicama debljine 0,5 mm do 3 mm, i opečnim zidnim elementima skupina 1 i 4, vapnenosilikatnim, betonskim i porastim betonskim zidnim elementima: Za ziđe načinjeno s tankoslojnim mortom, u horizontalnim sljubnicama debljine 0,5 mm do 3 mm, i opečnim zidnim elementima skupine 2 i 3: 11

12 Vrijednosti K VLAČNA ČVRSTOĆA ZIĐA Vlačna čvrstoća ziđa zidanog sa standardnim mortom (cement/vapno/pijesak) je relativno mala i promjenjiva. Vlačna čvrstoća ziđa može se povećati zbog ravninskog savijanja ili savijanja van ravnine ziđa. U slučaju ravninskog savijanja, vlačna čvrstoća ovisi o adheziji bloka i morta. 12

13 POSMIČNA ČVRSTOĆA ZIĐA (fvk) Zidane konstrukcije su često podvrgnute posmičnom djelovanju, istovremeno s tlačnim opterećenjem. Poznato je da posmična čvrstoća pada s povećanjem visine zida, dok raste s porastom debljine. Također, dokazano je da stupanj zasićenosti vodom punih glinenih blokova za vrijeme zidanja ima utjecaj na početnu posmičnu čvrstoću, čvrstoća je vrlo mala i promjenjiva ovisno da li je opeka zasićena vodom ili je suha. Slom zidnih panela uslijed posmika je uglavnom u dijagonalnom vlaku. Pri malom predtlačnom naprezanju, razvijaju se stepenaste pukotine uglavnom duž fuga, približno pod kutem od 45, a mjestimično odstupaju od tog pravca. Ako se predtlačno naprezanje poveća, glavna vlačna naprezanja prouzročavaju slom pod većim kutem u odnosu na horizontalnu ravninu, te pukotine prolaze vertikalno kroz fuge. POSMIČNA ČVRSTOĆA ZIĐA (fvk) Može se odrediti eksperimentalno ili izračunom. Ispitivanje: a) bez normalnog naprezanja; b) dodavanjem normalnog naprezanja; c) s uvijek prisutnim tlačnim naprezanjem 13

14 RAČUNSKA KARAKTERISTIČNA POSMIČNA ČVRSTOĆA ZIĐA (fvk) Izračunom Za zidove s ispunjenim vertikalnim sljubnicama: Za zidove s neispunjenim vertikalnim sljubnicama: Za zidove s mortom u trakama: -ali ne veći od zidova s neispunjenim vertikalnim sljubnicama fvk0 karakteristična početna posmična čvrstoća pri nultom tlačnom naprezanju fvlt granična vrijednost za fvk σd proračunsko tlačno naprezanje okomito na posmik u elementu na promatranoj razini, uzimajući odgovarajuću kombinaciju opterećenja utemeljenu na prosječnom vertikalnom naprezanju na tlačnoj duljini zida koja osigurava posmičnu otpornost fb normalizirana tlačna čvrstoća zidnih elemenata za smjer djelovanja opterećenja na ispitane uzorke, okomito na naliježuću površinu. 14

15 Ispitivanje posmične čvrstoće ziđa postojeće građevine Početna posmična čvrstoća ziđa, fvk0 15

16 Karakteristična čvrstoća ziđa na savijanje Ravnine sloma ziđa na savijanje ravnina sloma usporedna s horizontalnim sljubnicama morta, fxk1 ravnina sloma okomita na horizontalne sljubnice morta, fxk2 Čvrstoćanasavijanjeziđa Određuje se: - eksperimentalno ili -očitavanjem iz tablice 16

17 Vrijednosti fxk1 za ravninu sloma usporednu s horizontalnim sljubnicama Vrijednosti fxk2, za ravninu sloma okomitu na horizontalne sljubnice 17

18 Odnos naprezanje deformacija za tlačno opterećeno ziđe 1) tipični radni dijagram 2) idealizirani dijagram (parabola pravokutnik) 3) proračunski dijagram Modul elastičnosti Određuje se ispitivanjem ili izračunom: Modul posmika, G=0.4E, - smije se uzeti kao 40 % modula elastičnosti E. 18

19 Rasponi koeficijenata puzanja, širenja ili skupljanja zbog vlage i toplinskih svojstava ziđa Parcijalni koeficijenti sigurnosti γm Razred se odnosi na razred kontrole izvedbe. 19

20 MATERIJALI S ciljem spriječavanja krtog loma zahjevana su slijedeća svojstva šupljih zidnih blokova: -udio šupljina u zidnom bloku ne smije biti veći od [50%] -minimalna debljina stijenki je [15 mm] Minimalna čvrstoća zidnog bloka: -normalizirana tlačna čvrstoća u vertikalnom smjeru [fb=2.5 MPa] -normalizirana tlačna čvrstoća u horizontalnom smjeru, u ravnini zida [fbh= 2.0MPa] Mort: -minimalni razred morta za nearmirano i omeđeno ziđe M5 - minimalni razred morta za armirano ziđe M10 ZIDANE KONSTRUKCIJE U SEIZMIČKI AKTIVNIM PODRUČJIMA Faktori ponašanja: nermirano ziđe: q=1.5 omeđeno ziđe: q=2.0 armirano ziđe: q=2.5 20

21 NEARMIRANI ZIDOVI NEARMIRANI ZIDOVI 21

22 ARMIRANI ZIDOVI OMEĐENI ZIDOVI 22

23 DOPUŠTENA ODSTUPANJA OD PROJEKTIRANIH VRIJEDNOSTI ODSTUPANJE OD VERTIKALE: Najviše 20 mm horizontalno na visinu kata ili 50 mm na visinu građevine. PORAVNANJE ZIDOVA PO VERTIKALI: Najviše 20 mm horizontalno, između središnjih linija zidova ispod i iznad međukatne konstrukcije. 23