Mūro stiprio nustatymo metodų analizė

Modernios statybų aikštelės bei statybinių medžiagų verslo plėtros dinamika neišvengiamai daro įtaką visiems statybų rinkos dalyviams. Ne išimtis ir sienų konstrukcijų statybinės medžiagos, jų taikymas. Dėl darbo sąnaudų mažinimo ir greitos statybos atskirų individualių gyvenamųjų namų ar kotedžų mūro sienoms vis dažniau taikomi įvairūs blokai. Mūro blokų pasiūla itin didelė, todėl svarbu nepasiklysti tarp mūro medžiagų, jų fizikinių ir mechaninių ypatybių bei teisingai pasirinkti jų nustatymo metodiką. Vieni iš tokių pastaruoju metu plačiai naudojamų mūro gaminių yra silikatiniai blokai „Arko M“. Namų statyba iš silikatinių blokų „Arko M“ populiari dėl jų ekonomiškumo, ekologiškumo ir greitos statybos. Silikati niai blokai „Arko M“ yra kokybiški AB „Silikatas“ gaminiai, pagaminti pagal LST EN 771-2 standarto rei kalavimus. Gaminami tik iš natūralių žaliavų: smėlio, kalkių ir vandens. Naudojant pažangius įrengimus gaunamos geros mūro gaminių techninės charakteristikos – gniuždomasis stipris, atsparumas šalčiui ir kt. Blokų „Arko M“ vertikaliosios tuštymės palengvina mūro sienos svorį, padidina sienų šiluminę var žą. Tikslūs gaminių matmenys leidžia panaudoti plonas horizontaliąsias siūles, dėl to sumažėja medžia gų sąnaudos horizontaliosioms siūlėms bei apdailai. Blokai turi specialią formą – įlaidą ir iškišą. Silikati nių blokų su tuštymėmis „Arko M“ mūro ypatumas yra tas, kad horizontaliųjų siūlių storis t = 2–3 mm bei mūrijama neužpildant vertikaliųjų siūlių skiediniu. Konstrukciniai ypatumai iškelia klausimus, susiju sius su tokio mūro gniuždomojo stiprio nustatymu.

Šiuo metu privalomame Staty bos techniniame reglamente STR 2.05.09:2005 „Mūrinių konstrukcijų projektavimas“ nurodyti trys meto dai, skirti mūro gniuždomajam stip riui nustatyti. Kurį iš šių būdų pritai-kyti silikatinių blokų „Arko M“ mūro gniuždomajam stipriui patikimai nu statyti, specialistų įsitikinimu atsaky ti gali tik mokslo ir verslo dialogas. Būtent to siekiant AB Specializuo ta komplektavimo valdyba užsakymu VGTU Gelžbetoninių ir mūrinių kons trukcijų katedros laboratorijoje buvo atlikti silikatinių blokų „Arko M“ pa-grindinės ir labiausiai projektuojant konstrukcijas reikalingos nearmuo tojo mūro ypatybės – gniuždomojo stiprio – eksperimentiniai tyrimai ir suformuotos išvados.

Kokia skaičiavimo metodika remtis?

Projektuojant statinius iš mūro blo kų, konstrukcijos turi atitikti naudoji mo patikimumo, normalaus eksploa tavimo ir patvarumo reikalavimus. Dažnai specialistai sprendžia, kokiais metodais skaičiuoti mūro gniuždomą-jį stiprį, kai horizontaliųjų siūlių storis ≤ 5 mm ir mūrijama neužpildant ver tikaliųjų siūlių skiediniu.

Statybos techniniame reglamente STR 2.05.09:2005 „Mūrinių konstruk cijų projektavimas“ [1] nurodoma, kad pagal reglamente pateiktą meto diką „... nearmuotojo mūro charak teristinis gniuždomasis stipris ƒk nu statomas bandant mūrą pagal LST EN 1052–1:2000 [9] reikalavimus arba gali būti apskaičiuojamas nau dojant priklausomybę tarp charakte ristinio mūro gniuždomojo stiprio ƒk bei mūro gaminių ir mūrijimo skiedi nio gniuždomųjų stiprių ...“. Ši nuostata tokia pat kaip ir mūri nių konstrukcijų normose Euroko de 6 [2, 3, 4]. Eurokode EN 1996– 1–1:2005(E) [4] mūro gniuždomojo stiprio nustatymas eksperimentais nurodomas kaip pagrindinis būdas. Mūro gniuždomasis stipris gali būti nustatomas ir iš [1] lentelių.

Vienas galimų mūro gniuždomojo stiprio nustatymo būdų yra galimy bė nustatyti mūro stiprį pagal STR 2.05.09:2005 lentelių duomenis. Sta tybos techninio reglamento lentelėse mūro gniuždomojo stiprio reikšmės pateiktos „tradiciniam“ mūrui, t. y. kai horizontaliųjų (pagrindinių) siū-lių storis t = 10–12 mm bei konkre tiems mūro gaminiams (atitinkamam mūro gaminių aukščiui). Numatyta, kad tik nustatant mūro iš betono ir gamtinio akmens 150 ir aukštesnės markės blokelių su tikslių matmenų lygiais paviršiais (nuokrypiai nevirši-ja ± 2 mm), kai cementinio skiedinio, pastų ar klijų siūlių storis ≤ 5 mm, skaičiuotinį stiprį galima imti iš ati-tinkamos lentelės ir dauginti iš koe ficiento 1,3. Tikslių gaminių mūras ypatingas tuo, kad horizontaliųjų siūlių storis t = 2–3 mm bei mūrijama neužpildant vertikaliųjų siūlių skiediniu. Todėl iš STR 2.05.09:2005 len telių sudėtinga nustatyti tokio mūro skaičiuotinį gniuždomąjį stiprį.

Mūro gniuždomasis stipris pagal STR 2.05.09:2005 ir Eurokode 6 [4] pri klauso nuo dviejų didžiausią įtaką tu-rinčių faktorių – mūro gaminių ir skie dinio stiprio, todėl labai svarbu, pagal kokią metodiką nustatomos šios cha rakteristikos.

Mūro gaminių gniuždomasis stip ris (markė), nurodomas STR 2.05.09:2005 mūro gniuždomo-jo stiprio lentelėse, nustatytas pagal atitinkamus standartus: keraminių blokelių – LST EN 1270, keraminių plytų – LST 1272–92, silikatinių ply tų – LST 1167–91, betono blokelių – LST 1196–1997 ir pan. Įsigaliojus Europos standartui nuo 2006 m. ba landžio 1 d. visų mūro gaminių gniuž-domasis stipris turi būti nustatomas pagal EN 772–1:2000 ir LST EN 772– 1:2003 [6] rekomendacijas.

Nustatant mūro gaminių gniuždomąjį stiprį ƒb pagal [6] naudojamas koeficientas δ, kuris įvertina mūro gaminių matmenų santykio įtaką gniuždomajam stipriui. Koeficientoδ priklausomybė nuo mūro gaminių parodyta 1 pav.Dėl pirmiau nurodytų bandymo metodikų skirtumo gaunamas skirtingas mūro gaminių gniuždomasis stipris.

Skiedinio gniuždomasis stipris naudojamas STR 2.05.09:2005 [1] mūro gniuždomojo stiprio lentelėse nustatytas bandant kubus 70 × 70 × 70 mmpagal [8] metodiką. Tačiau apskaičiuojant charakteristinį mūro gniuždomąjį stiprį pagal [1, 4] rekomenduojamą metodiką, gniuždomasis skiedinio stipris nustatomas bandant bandinius, kurių matmenys 40 × 40 × 80 mm (apkrovimo plotas 40 × 40 mm), pagal LST EN 1015–11:1999 [5]. Skiedinio gniuždomojo stiprio eksperimentinių tyrimų rezultatų analizė parodė, kad skiedinio gniuždomasis stipris priklauso nuo bandymo metodikos.

Kaip rodo atlikti eksperimentiniai tyrimai [7], skiedinio gniuždomojo stiprio, nustatyto pagal [8] ir [5], santykis priklauso nuo skiedinio gniuždomojo stiprio ir kinta nuo 1,05 iki 1,29 (2 pav.). Tai paaiškinama skirtingais bandinių matmenimis bei apkrovos pobūdžiu. Todėl norint nustatyti mūro gniuždomąjį stiprį iš [1] lentelių būtina taikyti pataisos koeficientus,įvertinančius mūro gaminių ir skiedinio gniuždomojo stiprio nustatymo metodikas.

Silikatinių tuštymėtųjų blokų „Arko M“ mūro ypatumas tas, kad horizontaliųjų siūlių storis t = 2–3 mm bei mūrijama neužpildant vertikaliųjų siūlių skiediniu. Todėl pagal lenteles STR [1] sudėtinga nustatyti tokio mūro skaičiuotinį gniuždomąjį stiprį.

Lieka kiti du būdai gniuždomajam stipriui nustatyti, t. y. apskaičiuoti pagal formules arba bandant kontrolinius bandinius pagal LST EN 1052–1:2000 [9] reikalavimus.

Trumpalaike statine apkrova buvo bandomi silikatinių blokų „Arko“ M15, M18 ir M24 nearmuotojo mūro fragmentai pagal [9] metodiką. Bandymais nustatytas mūro gniuždomasis stipris ir deformacinės ypatybės.

Eksperimentais nustatyto mūro charakteristinio gniuždomojo stiprio reikšmės palygintos su charakteristinio stiprio reikšmėmis, apskaičiuotomis pagal formules [1, 4]. Palyginimo rezultatai pateikti 3 pav. Tyrimo duomenų (3 pav.) analizė parodė, kad mūro charakteristinis gniuždomasis stipris, apskaičiuotas pagal [1, 4] metodiką, daugeliu atvejų didesnis už nustatytą eksperimentais. O gniuždomasis stipris, nustatytas pagal [1] lenteles įvertinus koeficientą 1,3, yra mažesnis už eksperimentiškai nustatytą stiprį.

Apskaičiuojant mūro skaičiuotinį gniuždomąjį stiprį Eurokode EC 6 [2–4] nustatytos dalinio patikimumo koeficientoreikšmės nuo γM = 1,5 iki γM = 3,0. Lietuvos statybos techniniame reglamente STR 2.05.09:2005 [1] šio koeficientoreikšmė yra γM = 3,0.

Pagal atliktus eksperimentinių tyrimų duomenis nustatytos silikatinių blokų mūro su plonomis horizontaliosiomis siūlėmis skaičiuotinės gniuždomo jo stiprio reikšmės, priėmus kraštines dalinio patikimumo koeficientoγM reikšmes, t. y. γM = 1,5 ir γM = 3,0, pateiktos 4 pav.

Palyginus eksperimentiškai nustatytas mūro skaičiuotines gniuždomojo stiprio reikšmes su stipriu, nustatytu pagal [1] lenteles (žr. 4 pav.), nesunku pastebėti, kad paėmus koeficientą γM = 3,0 mūro skaičiuotinės gniuždomojo stiprio reikšmės gaunamos mažesnės už stiprio reikšmes, nustatytas pagal lentelių [1] duomenis.

Palyginus mūro gniuždomojo stiprio nustatymo metodikas pastebėta, kad mūro gniuždomojo stiprio charakteristinės reikšmės, apskaičiuotos pagal rekomenduojamas Eurokode EC6 [3, 4] ir STR [1] formules, yra padidintos, t. y. didesnės už stiprio reikšmes, nustatytas eksperimentais.

Mokslo, verslo ir kūrybos dialogas

Bandymai rodo, kad tikslių matmenų mūro gaminių mūro su plonomis horizontaliosiomis siūlėmis gniuždomasis stipris turėtų būti nustatomas eksperimentais ypač tuomet, kai konstrukcijas veikia didelės apkrovos. Jei mūro gaminių tipas, matmenys ir kitos charakteristikos artimi STR [1] lentelėse nurodytoms charakteristikoms, gniuždomasis stipris gali būti nustatomas ir pagal lenteles, naudojant pataisos koeficientus,įvertinančius mūro gaminių ir skiedinio stiprio (markės) nustatymo metodų įtaką.

Šių eksperimentinių tyrimų pagrindu AB Specializuota komplektavimo valdybos darbuotojai siūlo bendradarbiauti architektams bei projektuotojams ir gali pateikti ne tik silikatinių blokų „Arko M“ fizikinesirmechanines ypatybes, bet ir nearmuoto mūro su plonomis horizontaliosiomis siūlėmis gniuždomojo stiprio reikšmes bei deformacines ypatybes veikiant trumpalaikei statinei apkrovai. Bendrovės specialistų įsitikinimu, tinkamiausi sprendimai gimsta tik bendradarbiaujant medžiagų tiekėjams,mokslo atstovams ir architektams.

Literatūra

1. Mūrinių konstrukcijų projektavimas. Statybos techninis reglamentas. Nuorodinis žymuo STR 2.05.09:2004 LR Aplinkos ministerija, 2004. 62 p.
2. LST L ENV 1996–1–1:2000. Eurokodas 6. Mūrinių konstrukcijų projektavimas. 1–1 dalis. Bendrosios pastatų taisyklės. Armuoto ir nearmuoto mūro taisyklės.
3. EN 1996–1–1:2001 Redraft 9A. Eurocode 6: Design of Masonry Structures – Part 1–1: Common rules for reinforced and unreinforced masonry structures.
4. EN 1996–1–1:2005(E). Eurocode 6.Design of masonry structures. Part 1-1: General rules for reinforced and unreinforced masonry structures.
5. Lietuvos standartas LST EN 1015–11:2004. Mūro skiedinio bandymo metodai. 11 dalis. Sukietėjusio skiedinio stiprio lenkiant ir gniuždant nustatymas.
6. Lietuvos standartas LST EN 772–1:2003. Mūro gaminių bandymo metodai. 1 dalis. Stiprio gniuždant nustatymas.
7. Г. Марчюкайтис, Б. Йонайтис, Ю. Ва-ливонис, И. Гнип. Оценка прочности и деформативности каменной кладки при сжатии согластно СНиП II–22–81 и Eurocode 6. Строительные материалы, № 11, с. 48–49.
8. Lietuvos standartas LST 1413.6. Statybiniai skiediniai. Stiprio gniuždant nustatymas.
9. Lietuvos standartas LST EN 1052–1:2000. Mūro bandymo metodai. 1 dalis. Stiprio gniuždant nustatymas.

Darbas atliktas remiant Lietuvos valstybiniam mokslo ir studijų fondui.
VGTU, prof. habil. dr. Gediminas Marčiukaitis, doc. dr. Bronius Jonaitis, doc. dr. Juozas Valivonis, doc. dr. Arnoldas Šneideris
AB Specializuota komplektavimo valdyba, inž. Violeta Mikšienė

AB Specializuota komplektavimo valdyba
Savanorių pr. 191A, LT–02300 Vilnius
Tel. (8 5) 265 3529
Faks. (8 5) 238 8940
El. paštas [email protected]
Svetainė www.skv.lt

2006 m. Žiema