Alternatívy zvýšenia únosnosti murovaných stien budov z tehliarskych murovacích prvkov

Novodobé tehliarske murovacie prvky majú oproti klasickým tehlám určité výhody aj nevýhody. K tým prvým bezpochyby patria výrazne väčšie rozmery, vďaka čomu možno murované prvky zhotovovať jednoduchšie a rýchlejšie. Ďalšou výhodou je ich podstatné vyľahčenie, vďaka ktorému murovaná stena spĺňa súčasné prísne tepelnotechnické kritériá a znižuje tak energetickú náročnosť budov. Vyľahčenie moderných murovacích prvkov má však za následok zníženie ich pevnosti, čo má negatívny vplyv na výslednú únosnosť murovanej steny.

V súčasnosti sú v štádiu prekladu a zavádzania do sústavy národných technických noriem jednotlivé časti Eurokódu 6: Navrhovanie murovaných konštrukcií, ktorého konečnú verziu schválil Európsky výbor pre normalizáciu (CEN) v novembri 2005. Slovenský preklad Časti 1-1 tohto normového predpisu umožňuje na rozdiel od pôvodnej STN (2) stanoviť aj pevnosť muriva zhotoveného z novodobých murovacích prvkov. Pri výpočte pevnosti sa zohľadňuje nielen druh použitej malty (obyčajná, ľahká, na tenké škáry), ale aj úroveň zhotovovania murovaných prvkov, ktorá má v súčasnosti len zriedka požadovanú kvalitu – možno aj vzhľadom na skutočnosť, že nesprávne vymurovaný prvok sa napokon aj tak vždy zakryje omietkou.

Parametre ovplyvňujúce únosnosť murovaných stien budov pri pôsobení zvislého zaťaženia

Únosnosť murovaných stien pri pôsobení zvislého zaťaženia je závislá od:

• excentricity pôsobiacej sily – nepriamoúmerne,
• štíhlosti murovanej steny – nepriamo­úmerne,
• hrúbky steny – priamoúmerne,
• pevnosti muriva v tlaku – priamoúmerne.

Excentricita pôsobiacej sily – je najväčšia v hlave steny najvyššieho podlažia, kde pôsobí najmenšia normálová sila. Okrem excentricity pôsobiaceho zvislého zaťaženia ovplyvňuje výslednú excentricitu normálovej sily aj vodorovné zaťaženie (v prípade obvodových stien), ako aj počiatočná excentricita, ktorá je funkciou výšky steny. V päte steny najnižšieho podlažia je excentricita pôsobiacej sily takmer nulová.

Štíhlosť steny – je rovná podielu účinnej výšky steny h_ef a jej účinnej hrúbky t_ef a uplatňuje sa pri overovaní steny v kritickom priereze v strede výšky steny redukciou únosnosti steny. Zo vzájomného porovnania výslednej únosnosti steny v dvoch kritických prierezoch (v hlave steny a v strede výšky steny) je zrejmé, že vždy rozhoduje prierez v strede výšky steny.

Hrúbka steny – jej zväčšenie priaznivo ovplyvňuje únosnosť steny. Zväčšenie hrúbky muriva možno dosiahnuť kombinovaním dvoch, prípadne viacerých murovacích prvkov paralelne vedľa seba, samozrejme, s rešpektovaním predpísanej väzby muriva. Takýto postup sa v minulosti aplikoval pri používaní klasických murovacích prvkov (napr. plných pálených tehál), ktoré sa vyznačovali malými rozmermi umožňujúcimi meniť hrúbku nosnej murovanej steny vhodnou väzbou muriva podľa požiadaviek na jej únosnosť. Pevnostný sortiment uvedených tehál bol široký a použitie výrobkov s najvyššou pevnosťou dovoľovalo navrhovať murované objekty s premennou hrúbkou nosných stien po výške budovy – do osem i viac podlaží.

Súčasné murovacie prvky majú okrem značne zredukovaného pevnostného sortimentu tú nevýhodu, že ich výrobcovia nepredpokladajú, že by sa v rámci hrúbky nosnej steny mali ešte kombinovať – to znamená, že hrúbku stien tvorí šírka len jediného murovacieho prvku. Ak by sa táto šírka pri vnútorných stenách zväčšila na rozmer, ktorý je aktuálny pre obvodové steny, pri nezmenených ostatných dvoch rozmeroch by to spôsobilo nárast vlastnej tiaže murovacieho prvku – aj preto, že murovacie prvky určené pre vnútorné steny sú vyľahčené menej ako murovacie prvky pre obvodové steny. Aby sa mohli murovacie prvky kombinovať, musel by sa pri zachovaní pôvodnej výšky prvku zmenšiť ich rozmer v smere dĺžky steny.

Výsledná pevnosť v tlaku muriva ako kompozitného materiálu je závislá od pevností oboch jeho zložiek – murovacích prvkov aj malty. Prítomnosť ložných škár v murive – vzájomná vzdialenosť medzi nimi, ale najmä ich hrúbka a kvalita zhotovenia – negatívne ovplyvňuje výslednú únosnosť murovaného prvku a znižuje tiež tepelný odpor murovaných stien. V snahe eliminovať tieto negatívne vplyvy sa vyvinula nová generácia tehál, ktorých ložné plochy sa po vysušení alebo vypálení vybrúsia do roviny na zariadení s dvoma navzájom rovnobežnými brúsnymi kotúčmi. Takto upravené tehly majú rovnakú výšku s odchýlkou maximálne 1 mm a dve navzájom rovnobežné a dokonale rovné ložné plochy. Cieľom úpravy ložných plôch je murovanie na tzv. maltu na tenké škáry. Novému spôsobu murovania je prispôsobená aj výška tehál. Skladobná výška jedného radu tehál sa nemení, zostáva 250 mm ako pri murive s obyčajnou alebo ľahkou maltou, ale vzhľadom na zredukovanú hrúbku ložnej škáry (1 mm) sa zväčší menovitý výškový rozmer tehál z 238 na 249 mm.

Hrúbka ložnej škáry s obyčajnou maltou má byť 12 mm. Rovnakú hrúbku má mať aj ľahká malta, ktorú výrobcovia odporúčajú vzhľadom na jej lepšie tepelnoizolačné vlastnosti oproti obyčajnej malte (obr. 1).

Ďalšou možnosťou zvýšenia výslednej návrhovej pevnosti muriva je zvýšenie pevnosti murovacích prvkov určených na použitie pri vnútorných nosných stenách, a to redukciou ich vyľahčenia. Vnútorné steny murovaných budov, najmä ak sú v nich navrhnuté dverné otvory, majú nedostatočnú únosnosť, čo obmedzuje prípustný počet podlaží murovaného objektu. Tento nedostatok možno najúčinnejšie odstrániť zväčšením hrúbky vnútorného múru alebo redukciou jeho vyľahčenia, čím sa zvýši návrhová pevnosť muriva.

Ďalšou z ciest zvýšenia únosnosti murovanej nosnej steny je aplikácia vystuženia ložných škár v murive, čím vznikne vystužené murivo, prípadne pri výrazne excentricky namáhaných murovaných prvkoch predpäté murivo. Národná norma (2) pre navrhovanie murovaných konštrukcií neuvádza postup pre overenie spoľahlivosti murovaných prvkov zhotovených z takýchto druhov muriva, v európskej norme Eurokód 6 je však už uvedený postup pre ich navrhovanie. Napriek tomu, že sa už aj na našom trhu objavili výrobky používané ako priemyselne zhotovená výstuž do ložných škár muriva, tento druh murovaných konštrukcií sa u nás používa len ojedinele.

Záver

Národná norma (2) neumožňuje stanoviť pevnosť muriva zhotoveného s použitím malty na tenké škáry ani ľahkej malty. Samotná národná norma dokonca nepozná ani tehliarske murovacie prvky s nízkou obje­movou hmotnosťou (ρ_v = 710 až 900 kg/m³), preto navrhovať murivo na klasickú maltu možno len s použitím ČSN 73 1101 Změna 3. Navrhování zděných konstrukcí z roku 1996, ktorá je prebratá aj do sústavy STN. Európska norma tento nedostatok odstraňuje – vďaka nej možno vypočítať pevnosť takéhoto muriva v tlaku a určiť únosnosť murovaných prvkov v tlaku.

Postup určenia charakteristickej pevnosti muriva podľa európskej normy nepotvrdzuje všeobecnú platnosť predpokladu, že ložné škáry v murive, vyplnené obyčajnou maltou, znižujú výslednú charakteristickú pevnosť muriva v tlaku oproti murivu s maltou na tenké škáry. Tento predpoklad platí len v prípade tehliarskych murovacích prvkov s minimálnym vyľahčením. Efekt použitia malty na tenké škáry na zvýšenie pevnosti muriva v tlaku oproti obyčajnej malte sa zvýrazňuje so vzrastajúcou pevnosťou použitých murovacích prvkov.

Pri tehliarskych prvkoch s výraznejším vyľahčením sa použitím malty na tenké škáry na rozdiel od obyčajnej malty zvýši kvalita zhotovovania murovaných konštrukcií vďaka presným rozmerom murovacích prvkov. Táto kvalita zhotovovania sa zohľadní v hodnote súčiniteľa spoľahlivosti muriva γ_M. Navrhovanie murovaných konštrukcií podľa európskej normy v porovnaní s národnou normou umožňuje dokonalejšie vystihnúť vplyv jednotlivých činiteľov na výslednú pevnosť muriva v tlaku, ale aj únosnosť murovaných prvkov.

Ing. Mária Bellová, PhD.
Foto: archív autorky
Recenzoval: Ing. Gabriel Szöllösi

Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe Zmluvy č. APVT-20-015004.

Autorka pôsobí na Katedre betónových konštrukcií a mostov Stavebnej fakulty STU. Venuje sa problematike navrhovania nosných murovaných konštrukcií podľa európskych noriem.

Literatúra:
(1)    STN EN 1996-1-1 Eurokód 6 – Navrhovanie murovaných konštrukcií. Časť 1-1: Všeobecné pravidlá pre vystužené a nevystužené murované konštrukcie, SUTN 2006.
(2)    STN 73 1101 Navrhovanie murovaných konštrukcií, 1981.
(3)    Bellová, M.: Spôsoby zvýšenia únosnosti nosných murovaných stien budov. Betonárske dni 2002, Bratislava.
(4)    Bellová, M.: Analýza využitia muriva s maltou pre tenké škáry. Murované a zmiešané konštrukcie, Brno, 2006.
(5)    Bellová, M.: Analýza parametrov, ovplyvňujúcich únosnosť murovaných nosných stien budov. Betonárske dni 2006, Bratislava.