S. Owczarek

BUDOWNICTWO OGÓLNE

2 formy zajęcia: Wykłady, ćwiczenia

7 wykładów dwugodzinnych, 5 ćwiczeń (14+10)

Wszystkie zajęcia w piątek

Wykłady: miesiąc, dni, godziny

Październik, dni: 2,9,, godź: 5-6sob , 22 godź.9.10pt s.1.53 (6)

Listopad, dni: 20 , godź: 1-2 sob dni 27, godź 5-6sob (4)

Grudzień, dni: 11, godź: 5-6 sob. (2)

Styczeń, dni : 22,godź: 9.10 sob (2)

Grupa B8K1N1 (43 osób)

LITERATURA

podstawowa:

1. Żenczykowski W. Budownictwo ogólne. Tom II. III Arkady 1990

1. Żenczykowski W. Budownictwo ogólne. Izolacje i roboty wykończeniowe. Tom IV, Arkady 1962

2. Pr. Zb. pod kier. Lichołaj L. Budownictwo ogólne, Elementy budynków, podstawy projektowania, tom 3, Arkady 2008.

2. Sieczkowski J.. Nejman T. „Ustroje budowlane” Oficyna wydawnicza PW 2002 r.

3. Michalak H. Pyrak S. „Domy jednorodzinne. Konstruowanie i obliczanie”. Arkady 2000.

4. Mielczarek Zb. „Nowoczesne konstrukcje w budownictwie ogólnym”. Arkady 2001 r.

5. Pyrak S. Włodarczyk W. Posadowienie budowli, konstrukcje murowe i drewniane, WSiP, Warszawa 2000

uzupełniająca:

• Literatura techniczna, materiały budowlane, przegląd techniczny, wiadomości projektowania budowlanego.

Wiadomości wstępne i omówienie przedmiotu. Budynki i elementy konstrukcji budowlanych. Układy konstrukcyjne. Terminologia. Sztywność przestrzenna budynku, dylatacje.

Warunki techniczne projektowania budynków i ich usytuowania

Wykopy budowlane, fundamenty budynków, izolacje fundamentów

Ściany budynków wykonywanych w technologii tradycyjnej, klasy techniczne. Ściany pełne i szczelinowe.

Ściany z cegieł, ściany kominowe. Zasady doboru i wykorzystania . Ściany z różnych materiałów i dylatacje

Mury i zasady ich konstruowania.

Stropy. Ogólne pojęcia i wymagania techniczne. Podział stropów

1. Wiadomości wstępne i omówienie przedmiotu. Budynki i elementy konstrukcji budowlanych. Układy konstrukcyjne. Terminologia. Sztywność przestrzenna budynku, dylatacje.

TECHNOLOGIE TRADYCYJNE

Elementy technologii tradycyjnej.

Technologie tradycyjne jak sama nazwa wskazuje są to takie technologie, które zakorzeniły się w naszej kulturze od dłuższego czasu. Zaliczamy do nich technologie oparte o drewno, materiały ceramiczne oraz wapienno piaskowe (silikatowe). W technologiach tradycyjnych wznoszone są budynki niskie jedno dwupiętrowe i o niewielkich rozmiarach. Wyższe budynki są wznoszone w technologii tradycyjnej z częściowym uprzemysłowieniem. W budynkach dużych stosowana jest technologia uprzemysłowiona

Drewno jest surowcem uzyskanym ze ściętego drzewa. Z drewna można uzyskać: okrąglaki, połowizny (płazy), ćwiartki, krawędziaki, bale, deski, łaty, listwy i żerdzie wyrabiane z pni drzew kilkunastolet­nich:

Najszersze zastosowanie w budownictwie maja drzewa iglaste: sos­na, świerk i jodła.

Drewno wyrobione z różnych drzew, a nawet z różnych części pnia odznacza się odmiennymi cechami technicznymi. Na wytrzymałość drew­na maja wpływ: gatunek i rodzaj drewna, wilgotność, wady drewna itp.

Największa wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie wykazuje drew­no wtedy, gdy siła działa wzdłuż włókien. Wytrzymałość drewna na ściskanie wzdłuż włókien wynosi ok. 4 MPa i jest o ok. 50% mniejsza od wytrzymałości na rozciąganie (ok. 10 MPa). Wytrzymałość na roz­ciąganie w poprzek włókien wynosi 2-2,5% wytrzymałości wzdłuż włó­kien.

Do wad drewna zalicza się sęki, rdzeń mimośrodowy, skręt włókien, pęknięcia i zbieżność pnia. Elementy drewniane z sękami o wielkości 1/3 szerokości boku wykazują wytrzymałość o ok. 30-40% niższą od elementów bez sęków.

Drewno stosuje się w budownictwie tymczasowym letniskowym i mie­szkaniowym. W budownictwie mieszkaniowym indywidualnym z drewna wy­konuje się więźby dachowe, stolarkę, schody. Duże ilości drewna zużywa się na konstrukcję rusztowań i desko­wań przy robotach betonowych.

Ceramiką nazywamy wyroby uformowane, a następnie wypalone lub spieczone w temperaturze 850-1000°C. z glin albo ich mieszanin np. pustaki z ciepłej ceramiki formowane są z gliny wymieszanej z mączką drzewną lub trocinami.

Do wykonania murów stosuje się cegłę pełna, cegłę dziurawkę bądź kratówkę oraz pustaki, drążone. pionowo. Wymiary cegły są rozmaite w różnych krajach i w różnych okre­sach. Od ponad 30 lat produkowana jest w Polsce cegła o wymia­rach 120 x 250 x 65 mm. Wymiary cegły dziurawki są takie same jak cegły pełnej.

Cegła budowlana pełna klas 200, 150 1 100 stosuje się do budowy ścian nośnych, słupów, filarów, sklepień i kominów. Ściany nośne budynków powyżej terenu mogą być również wykonywane z pustaków ce­ramicznych.

Ściany działowe i osłonowe oraz stropy Kleina wykonuje się z ce­gły dziurawki i pustaków. Cegła dziurawka produkowana, jest w dwóch klasach: u i 35. Klasa cegły oznacza jej wytrzymałość na ściskanie (MPa) . Z cegły pełnej klas wyższych od 200 można wznosić ściany budyn­ków o wysokości do 20-25 kondygnacji.

Ze względu na wymagany współczynnik przewodności cieplnej k ≤55 W/(m²·K) dla ścian zewnętrznych, ściany z cegły pełnej są nieekonomiczne, ponieważ grubość ich wynosi powyżej 3 cegieł.

W praktyce istnieje wiele odmian pustaków ceramicznych stosowa­nych zarówno do budowy ścian zewnętrznych i wewnętrznych, jak i stropów ceramiczno-żelbetowych. Do szeroko stosowanych w Polsce pustaków stropowych ceramicznych należy pustak Ackermana i Fert. Wyroby cera­miczne (cegła, pustaki) mają duża wytrzymałość na ściskanie a mała na rozciąganie i z tych względów stosowane są głównie w tych ele­mentach konstrukcyjnych, w których poddane są działaniu sił ściska­jących. Pustaków ceramicznych nie należy stosować do budowy funda­mentów, ścian piwnic i murów kominowych.

Ceramika należy do najstarszych materiałów wyrabianych przez człowieka. Posiada wiele znakomitych właściwości: dobrą mrozoodporność i ognioodporność, dużą wytrzymałość na ściskanie, różnorodność kształtów i estetykę, długowieczność.

Wyroby wapienno piaskowe produkowane są z: piasku, wapna i wody. Silikaty są najbardziej ekologicznym materiałem budowlanym, bezpiecznym pod względem promieniotwórczości naturalnej. Wyroby silikatowe charakteryzują się wieloma korzystnymi cechami: dużą wytrzymałością na ściskanie, wysoką mrozoodpornością i ognioodpornością, atrakcyjną ceną, estetycznym wyglądem.

Procesy technologiczne decydujące o rodzaju stosowanej technologii we wznoszonym budynku występują przy konstrukcji i wykończenie obiektu. A więc przy wykonaniu:

- fundamentów,

- ścian piwnic

- ścian zewnętrznych parteru i pięter

- stropów,

- schodów,

- dachu

- ścian wewnętrznych­

- posadzek,

-elewacji.

Rys.1. Elementy ściany zewnętrznej

Budynki i ich układy konstrukcyjne

Budynki można klasyfikować według różnych kryteriów. Jednym z nich jest wy­sokość budynku, którą mierzy się od poziomu terenu przy najniżej położonym wejściu do budynku lub jego części pierwszej kondygnacji naziemnej do górnej płaszczyzny stropu bądź najwyżej położonej krawędzi stropodachu nad najwyż­szą kondygnacją użytkową, łącznie z grubością izolacji cieplnej i warstwy ją osłaniającej, albo do najwyżej położonej górnej powierzchni innego przekrycia. Ze względu na wysokość rozróżnia się budynki:

- niskie, mające do 12 m włącznie nad poziomem terenu lub mieszkalne o wy­sokości do 4 kondygnacji nadziemnych włącznie,

.. .1 .. ,

-- wysokie, mające ponad 25 m do 55 m włącznie nad poziomem terenu lub mieszkalne o wysokości ponad 9 do 18 kondygnacji nadziemnych włącznie, -- wysokościowe, mające ponad 55 m nad poziomem terenu.

Pod względem konstrukcyjnym budynki można ogólnie podzielić na ściano­we i szkieletowe. W jednym budynku mogą być stosowane obydwa rozwiązania konstrukcyjne.

W zależności od kierunku usytuowania ścian nośnych przejmujących obcią­żenie od stropów rozróżnia się 3 podstawowe układy konstrukcyjne budynków:

-podłużny - o ścianach nośnych równoległych do podłużnej osi budynku i stro­pach rozpiętych prostopadle do tej osi (rys. 4.3a),

- poprzeczny - o ścianach nośnych prostopadłych do podłużnej osi budynku i stropach rozpiętych równolegle do tej osi (rys. 4.3b),

- krzyżowy - o ścianach nośnych usytuowanych zarówno równolegle, jak i pro­stopadle do podłużnej osi budynku i stropach opartych na obwodzie, czyli zbrojonych krzyżowo (rys. 4.3c).

Rys. 1. Układy konstrukcyjne budynków

Zagadnienia konstrukcyjne w budynkach

Występują również budynki o układzie konstrukcyjnym mieszanym, np. po­przecznym i podłużnym (rys. 4.3d), a także ze ścianami i słupami (rys. 4.3e) bądź z trzonem i słupami (rys. 4.3f].

Poszczególne elementy konstrukcyjne budynku, a więc stropy, ściany nośne bądź słupy oraz część podziemna, powinny być ze sobą powiązane w sposób zapewniający sztywność przestrzenną całej konstrukcji budynku. To powiąza­nie elementów ma na celu utworzenie układu konstrukcyjnego niezmiennego geometrycznie, bezpiecznie przenoszącego i przekazującego na podłoże grunto­we obciążenia poziome i pionowe działające na budynek, np. od parcia wiatru, a także ochronę budynku przed nadmiernymi odkształceniami.

W konstrukcjach ścianowych sztywność przestrzenna jest zapewniona dzięki współpracy ścian podłużnych i poprzecznych połączonych stropami (rys. 4.4a). W konstrukcjach szkieletowych celowi temu służą pionowe ściany usztywnia­jące (rys. 4.4b), ramy o węzłach sztywnych (rys. 4.4c) lub inne stężenia, np. typu kratowego (rys. 4.4d), a także współpracujące z nimi stropy. Funkcję ścian usztywniających mogą spełniać ściany klatek schodowych bądź szybów windo­wych. Często, zwłaszcza w budynkach średniowysokich i wyższych, zapewnieniu sztywności przestrzennej budynku służy trzon, z którym współpracują elementy obudowy i stropy (por. rys. 4.3f).

Rys.2. Schematy usztywnień konstrukcji budynków.

Konstrukcje szkieletowe można klasyfikować według różnych kryteriów. Na przykład ze względu na charakter pracy statycznej (zależnie od schematu konstrukcyjno-montażowego) dzieli się je na słupowo-belkowe (słupowo-ryglowe, słupowo-dźwigarowe) oraz słupowo-płytowe (bezbelkowe).

W konstrukcjach słupowo-belkowych obciążenia z przekrycia lub stropu są przekazywane na słupy za pośrednictwem rygla (belki) lub układu rygli.

W konstrukcjach słupowo-płytowych obciążenie z płyty jest przekazywane bezpośrednio na słupy. Rozróżnia się kilka rozwiązań tego rodzaju konstrukcji, zależnie od metody ich realizacji.

Ściany zewnętrzne w budynkach o konstrukcji szkieletowej spełniają najczę­ściej funkcję przegrody (ściany) osłonowej i są ustawiane na odpowiednich ele­mentach szkieletu (obciążają szkielet). Stosuje się też ściany zewnętrzne, które przenoszą cięźar własny i przekazują go na grunt za pośrednictwem wykonane­go pod nimi fundamentu. Ściany te przekazują na szkielet jedynie obciążenia poziome i są z nim połączone odpowiednimi zakotwieniami.

Wznosi się też konstrukcje o szkielecie wewnętrznym i o ścianach zewnętrz­nych wykorzystywanych jako elementy nośne. Nazywa się je konstrukcjami mie­szanymi lub półszkieletowymi.

Konstrukcje szkieletowe i półszkieletowe mają wiele zalet. Jedną z nich jest możliwość swobodnego kształtowania wnętrz oraz zmiany podziału funkcjonal­nego pomieszczeń po pewnym okresie użytkowania budynku. Ponadto istnieje możliwość racjonalnego wykorzystania technicznych właściwości materiałów sto­sowanych w konstrukcji nośnej, co - w porównaniu z innymi rozwiązaniami ­prowadzi do zmniejszenia jednostkowego ciężaru budynku.

Ogólne zasady projektowania konstrukcji i jej elementów

Każdy obiekt budowlany wznosi się na podstawie projektu zawierającego ustalone w formie rysunkowej i opisowej wszystkie rozwiązania konstrukcyjno-budowlane oraz wymagania dotyczące wykonania robót budowlano-montażowych. Projekt konstrukcyjny stanowi część projektu obiektu budowlanego.

Zagadnienia konstrukcyjne w budynkach

Projektowanie konstrukcji budowlanych musi być poprzedzone ustaleniem możliwie ścisłych założeń wyjściowych techniczno-użytkowych, wśród których szczególnie ważną rolę odgrywają dane geotechniczne (dokumentacja geotech­niczna), umożliwiające prawidłowe zaprojektowanie posadowienia obiektu.

W procesie projektowania konstrukcji i jej elementów można wyróżnić na­stępujące etapy:

1. Kształtowanie, polegające na wyborze kształtu, rodzaju schematów statycz­nych i wstępnych wymiarów konstrukcji oraz jej elementów i połączeń, a także rodzaju materiałów konstrukcyjnych i sposobów zabezpieczenia konstrukcji przed korozją i ogniem; korzysta się przy tym z doświadczeń uzyskanych podczas projektowania podobnych konstrukcji i ustalonych na tej podstawie ogólnych zasad kształtowania konstrukcji.

2. Określenie obciążeń (oddziaływań), a następnie obliczenie sił wewnętrz­nych występujących w przekrojach elementów konstrukcji i w połączeniach oraz naprężeń i przemieszczeń od obciążeń; obliczenia te wykonuje się we­dług zasad mechaniki budowli i wytrzymałości materiałów, po ustaleniu sche­matów statycznych i schematów działania wszystkich obciąźeń.

3. Wymiarowanie, polegające na sprawdzeniu, czy obliczone siły wewnętrzne (momenty zginające, siły podłużne, siły poprzeczne) nie są większe od no­śności obliczeniowej przekrojów elementów konstrukcyjnych bądź czy naprę­żenia w miarodajnych przekrojach elementów nie są większe od wytrzyma­łości obliczeniowej materiału konstrukcyjnego, a także czy przemieszczenia spowodowane obciążeniami nie są większe od przyjętych za dopuszczalne (graniczne).

4. Sporządzenie opisu technicznego i rysunków konstrukcyjnych, stanowią­cych formę zapisu rozwiązania zaprojektowanej konstrukcji, na podstawie wykonanych obliczeń, przy wykorzystaniu norm, katalogów, programów kom­puterowych; rysunki wraz z wykazami materiałów i opisem są podstawą re­alizacji konstrukcji obiektu budowlanego.

Projekt konstrukcji budowlanej, w uzasadnionych wypadkach, uzupełnia się projektami specjalistycznymi: zabezpieczeń przed korozją, ochrony przeciwpoża­rowej, technologii montażu itp.

Jedną z ważniejszych części projektu konstrukcyjnego są obliczenia sta­tyczne i wymiarowanie, mające na celu zapewnienie bezpieczeństwa kon­strukcji oraz możliwości użytkowania konstrukcji i całego obiektu budowla­nego zgodnie z przeznaczeniem, w założonym czasie eksploatacji. Szczegóło­we wymagania dotyczące obliczeń projektowych pod względem zakresu, ukła­du, stosowanej terminologii, oznaczeń i formy graficznej są podane w odpo­wiednich normach polskich (PN), które od marca 2010 r. mają być zastąpio­ne normami PN-EN, zharmonizowanymi z odpowiednimi normami europejskimi (tzw. Eurokodami).

W projektowaniu konstrukcji budowlanych uwzględnia się obciążenia wystę­pujące w stadium eksploatacji (użytkowania), tj w sytuacji obliczeniowej trwalej, występujące w warunkach zwykłego użytkowania konstrukcji, w stadium wzno­szenia, rozbudowy bądź przebudowy (w sytuacji obliczeniowej przejściowej), a także w sytuacji wyjątkowej (jeżeli mogą wystąpić oddziaływania wyjątkowe).

W obliczeniach projektowych wykonywanych metodą stanów granicznych naj­pierw wymiaruje się elementy konstrukcji budowlanych ze względu na stan gra­niczny nośności, a następnie sprawdza się te elementy z uwagi na stan graniczny.

W przypadku konstrukcji murowych projektowanych według PN-B­-03264:2007 można nie sprawdzać stanów granicznych, jeżeli spełniają one wszystkie wymagania dotyczące stanu granicznego nośności.

Dylatacje budynków

W konstrukcjach obiektów budowlanych o znacznej długości mogą, pod wpły­wem zmian temperatury (w konstrukcjach z betonu również od skurczu [25]), wystąpić siły przekrojowe o dużej wartości. Może to być przyczyną zarysowań lub pęknięć elementów tych obiektów. W celu uniknięcia tego niekorzystnego wpływu, długie obiekty dzieli się przerwami dylatacyjnymi, które umożliwiają niezależną pracę statyczną i niezależne odkształcanie się rozdzielonych części konstrukcji lub przylegających do siebie budynków bądź ich części.

Przerwy dylatacyjne stosuje się również w celu zabezpieczenia konstrukcji od wpływów nierównomiernego osiadania. Są zwykle potrzebne między sąsiadują­cymi częściami obiektów o niewielkich wymiarach w rzucie poziomym, znacznie różniących się wysokością. Jest to związane z dużą, na ogół, różnicą obciążeń wywieranych na grunt przez część niską i wysoką, a więc ze znaczną różnicą osiadań tych części.

W konstrukcjach ścianowych z betonu przerwy dylatacyjne powinny być wykonane przez przecięcie w jednym przekroju wszystkich elementów konstrukcyjnych od wierzchu fundamentu do dachu. Masywne konstrukcje inżynierskie, np. ściany oporowe, przecina się na całej wysokości. W konstrukcjach szkie­letowych przerwy te konstruuje się na ogół w postaci podwójnych słupów lub dwustronnych wsporników (rys. 4.5). Dylatacja z przesuwem elementów jednej części dylatowanej po drugiej może być zastosowana tylko wyjątkowo.

Odległości między przerwami dylatacyjnymi w konstrukcjach z betonu usta­la się zwykle na podstawie analizy pracy konstrukcji pod wpływem różnicy tem­peratury i skurczu betonu. Takiej analizy można nie wykonywać, jeśli odległość między przerwami dylatacyjnymi nie przekracza wartości podanych w tablicy 1

Rysunek 4.5. Przykłady przerw dylatacyjnych, wg [52]: a) przerwa między dwoma słupami usytu­owanymi na wspólnej stopie fundamentowej, b) przerwa między wspornikami, c) przerwa wzdłuż krawędzi elementu zawieszonego na wspornikach

(tablica ta nie dotyczy obiektów wznoszonych na terenach eksploatacji górniczej ani obiektów, w których wprowadzenie dylatacji jest konieczne z innych wzglę­dów niż wpływy termiczno-skurczowe).

Szerokość przerw dylatacyjnych zależy od spodziewanych różnic temperatu­ry oraz od długości oddzielanych części budynków. Na przykład w budynkach szkieletowych betonowanych w ciepłej porze roku wystarcza na ogół przerwa 5­10 mm, a w budynkach betonowanych w okresie niższej temperatury jej szerokość należy zwiększyć do ok. 20 mm.

W konstrukcja murowych stosuje się przerwy dylatacyjne przechodzące przez calą konstrukcję od wierzchu fundamentów do dachu. Odległości między przerwami należy wyznaczyć na podstawie analizy konstrukcji poddanej różnicy temperatur, a w szczególnych przypadkach również z uwagi na warunki grunto­we. Jeżeli ze względu na warunki gruntowe zachodzi potrzeba stosowania przerw dylatacyjnych, to należy je prowadzić również przez fundament.

Analizy konstrukcji murowych z uwagi na odkształcenia termiczne można nie przeprowadzać, jeżeli odległości między przerwami dylatacyjnymi są nie więk sze niż podane w tablicy 4.2. Odległości te dotyczą budynków z oddzieloną konstrukcją dachową i ocieplonym stropem nad najwyższą kondygnacją. Nie­ ocieploną konstrukcję dachu należy oddzielić od ścian konstrukcyjnych budynku w sposób umożliwiający odkształcenie termiczne konstrukcji. Wartości podane w tablicy 4.2 można uważać za miarodajne również w przypadku budynków ze stropodachami wentylowanymi, w których temperatura konstrukcji stropu jest zbliżona do temperatury ocieplonego stropu przekrytego dachem.

Odległość między przerwami dylatacyjnymi ścian ze zbrojeniem w spoinach wspornych, którego przekrój jest większy niż 0,03% pola przekroju poprzecznego muru, można przyjmować o 20% większe niż podano w tablicy 4.2.

Ze względu na koncentrację naprężeń termicznych w narożach ścian, przerwy dylatacyjne zaleca się umieszczać w pobliżu tych miejsc.

Ściany kolankowe należy dzielić dylatacjami co 20 m.

Tablica 1. Maksymalne odległości między przerwami dylatacyjnymi w konstrukcjach z betonu, wg PN-B-03264:2002

Rodzaj konstrukcji	Odległość między dylatacjami, m
Konstrukcje poddane zmieniającej się temperaturze zewnętrznej: - ściany bez zbrojenia - ściany zbrojone -żelbetowe konstrukcje szkieletowe - dachy nieocieplane, gzymsy	5 20 30 20
Ogrzewane budynki wielokondygnacyjne: - wewnętrzne ściany i stropy monolityczne betonowane w jednym ciągu	30
- wewnętrzne ściany i stropy monolityczne betonowane odcinkami nie większymi niż 15 m, z pozostawieniem przerw do późniejszego betonowania	jak w wewnętrznych ścianach prefabrykowanych
- monolityczne konstrukcje szkieletowe ze ścianami usztywniającymi w częściach skrajnych budynku	odpowiednio, jak w budynkach dwu poprzednich rodzajów
- ściany wewnętrzne prefabrykowane, a zewnętrzne wielowarstwowe	50
- ściany wewnętrzne prefabrykowane, a zewnętrzne z betonu komórkowego	40
- ściany wewnętrzne prefabrykowane, lekkie ściany zewnętrzne i podłużna ściana usztywniająca w części środkowej budynku	70
- ściany wewnętrzne prefabrykowane, a w częściach skrajnych budynku ściany usztywniające	50
- prefabrykowane konstrukcje szkieletowe i konstrukcje monolityczne z usztywnieniem w części środkowej budynku	jak w wewnętrznych ścianach
Ogrzewane jednokondygnacyjne hale żelbetowe bez ścian usztyw­niających lub tylko w części środkowej z zewnętrznymi ścianami o małej sztywności - w zależności od wysokości konstrukcji h: h<5 m 5m<h<8m h>8m	60 10+10h 90

1

2

---