Projektowanie konstrukcji murowych z betonu komórkowego wspomagane badaniami - ebook

1. WPROWADZENIE

Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych nakłada na producentów materiałów budowanych, w tym elementów murowych i zapraw, obowiązek sporządzania deklaracji właściwości użytkowych. Deklaracja ta umożliwia producentom wprowadzanie wyrobów do obrotu, a projektantom i wykonawcom ich stosowanie. Wszystkie wyroby, które są objęte normą (zharmonizowaną lub krajową) lub są zgodne europejską albo krajową oceną techniczną, powinny mieć deklarację właściwości użytkowych. Jest to dokument, który zawiera zarówno najważniejsze, jak i niezbędne do projektowania informacje na temat wyrobu budowlanego oraz jego właściwości. Praktyka pokazuje jednak, że projektanci architektury i konstrukcji rzadko sięgają do deklaracji właściwości użytkowych i często nie wiedzą, skąd wzięły się deklarowane wartości. Dlatego pierwszym celem niniejszej książki jest przedstawienie podstawowych właściwości elementów murowych z autoklawizowanego betonu komórkowego (ABK), zapraw i murów z ABK, które producenci powinni deklarować, oraz procedur służących do wyznaczania tych właściwości. Przy czym nie ograniczono się jedynie do podania definicji właściwości i opisu normowych procedur badawczych, lecz zawarto w niej liczne wyniki badań prowadzonych w Centrach Badawczych SOLBET i w Katedrze Konstrukcji Budowlanych oraz Laboratorium Budownictwa Politechniki Śląskiej. Ponieważ norma PN-EN 1990 Eurokod. Podstawy projektowania konstrukcji zezwala na projektowanie wspomagane badaniami, podane w książce wyniki badań można wykorzystać w projektowaniu architektoniczno-budowlanym, co jest drugim celem książki. Z tego względu po każdym rozdziale zawierającym wyniki badań zamieszczono podrozdział o możliwościach użycia wyników badań w projektowaniu.

Książka została napisana przez pracowników naukowych Wydziału Budownictwa Politechniki Śląskiej oraz przez pracowników firmy SOLBET S. z o.o. Wyniki prezentowanych badań są efektem kilku prac naukowo-badawczych realizowanych w Katedrze Konstrukcji Budowlanych Politechniki Śląskiej w latach 2013–2022 i równolegle w Centrach Badawczych SOLBET. Książka została pomyślana jako wydawnictwo wielotomowe. Oddajemy w ręce czytelników tom I dotyczący materiałów (elementów murowych, zapraw i muru). Jako kolejne planowane są tomy dotyczące badań konstrukcji murowych i wykonawstwa murów z ABK.

Autorzy2. PROJEKTOWANIE W ŚWIETLE OBOWIĄZUJĄCYCH PRZEPISÓW

2.1. Wprowadzenie

Budynki należy tak projektować, aby równocześnie spełniały wszystkie wymagania określone w przepisach oraz przedstawione przez inwestora, ze szczególnym zwróceniem uwagi na zdrowie i bezpieczeństwo osób przez cały cykl życia budynku. W zależności od rodzaju budynku równie ważne są bezpieczeństwo i zdrowie zwierząt domowych, bezpieczeństwo mienia oraz niewywieranie szkodliwego wpływu na środowisko.

Obowiązkiem projektanta jest prawidłowe opracowanie projektu budowlanego. Projektant ma za zadanie wzajemnie skoordynować pod względem technicznym poszczególne opracowania (w tym branżowe) składające się na projekt budowlany, a także zapewnić zgodność projektu technicznego z projektem zagospodarowania działki lub terenu oraz z projektem architektoniczno-budowlanym.

Proces inwestycyjno-budowlany jest regulowany przepisami budowlanymi i specyfikacjami technicznymi. W praktyce uczestnicy tego procesu w różnym stopniu korzystają z poszczególnych dokumentów i aktów prawnych. Dla inwestora najważniejsze są warunki techniczne, jakie musi spełnić planowany przez niego obiekt. Projektant powinien uwzględnić wszystkie przepisy zawarte w unijnych rozporządzeniach oraz krajowych ustawach i aktach wykonawczych do nich, a projektant-konstruktor korzysta głównie z norm do projektowania, czyli Eurokodów. Z punktu widzenia producentów najważniejsze są specyfikacje techniczne wyrobów i normy, na podstawie których określane są właściwości wyrobów budowlanych czy też surowców do ich produkcji.

2.2. Obowiązujące przepisy

2.2.1. Przepisy prawa budowlanego

Zgodnie z art. 20.1 ustawy Prawo budowlane do podstawowych obowiązków projektanta należy:

• opracowanie projektu budowlanego w sposób zgodny z wymaganiami ustawy, ustaleniami określonymi w decyzjach administracyjnych dotyczących zamierzenia budowlanego, obowiązującymi przepisami oraz zasadami wiedzy technicznej;

• zapewnienie, w razie potrzeby, udziału w opracowaniu projektu budowlanego osób posiadających uprawnienia budowlane do projektowania w odpowiedniej specjalności;

• wzajemne skoordynowanie techniczne opracowań projektowych wykonanych przez osoby, o których mowa w pkt 1a, zapewniające uwzględnienie zawartych w przepisach zasad bezpieczeństwa i ochrony zdrowia w procesie budowy, z uwzględnieniem specyfiki projektu budowlanego, oraz zapewnienie zgodności projektu technicznego z projektem zagospodarowania działki lub terenu oraz projektem architektoniczno-budowlanym.

Na podstawie rozporządzenia 305/2011 w ustawie Prawo budowlane (art. 5.1) zapisano:

Obiekt budowlany, jako całość oraz jego poszczególne części, wraz ze związanymi z nim urządzeniami budowlanymi należy, biorąc pod uwagę przewidywany okres użytkowania, projektować i budować w sposób określony w przepisach, w tym techniczno-budowlanych, oraz zgodnie z zasadami wiedzy technicznej, zapewniając:

• spełnienie podstawowych wymagań dotyczących obiektów budowlanych określonych w załączniku I do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) Nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. dotyczących:

• nośności i stateczności konstrukcji,

• bezpieczeństwa pożarowego,

• higieny, zdrowia i środowiska,

• bezpieczeństwa użytkowania i dostępności obiektów,

• ochrony przed hałasem,

• oszczędności energii i izolacyjności cieplnej,

• zrównoważonego wykorzystania zasobów naturalnych.

Nie należy przy tym faworyzować żadnego z wymagań podstawowych , . Budynki (obiekty budowlane) jako całość oraz ich poszczególne części należy tak projektować, aby zgodnie z rozporządzeniem 305/2011 (CPR) :

nadawały się do użycia zgodnie z ich zamierzonym zastosowaniem, przy czym należy w szczególności wziąć pod uwagę zdrowie i bezpieczeństwo osób mających z nimi kontakt przez cały cykl życia tych obiektów.

Do projektowania i wykonywania obiektów budowlanych należy stosować wyroby budowlane.

Wyrób budowlany jest to każdy wyrób lub zestaw wyprodukowany i wprowadzony do obrotu w celu trwałego wbudowania w obiektach budowlanych lub ich częściach, którego właściwości wpływają na właściwości użytkowe obiektów budowlanych w stosunku do podstawowych wymagań dotyczących obiektów budowlanych.

Warunki wprowadzania do obrotu lub udostępniania na rynku wyrobów budowlanych są określone w rozporządzeniu 305/2011 : „poprzez ustanowienie zharmonizowanych zasad wyrażania właściwości użytkowych wyrobów budowlanych w odniesieniu do ich zasadniczych charakterystyk oraz zharmonizowanych zasad stosowania oznakowania CE na tych wyrobach”.

Przy normalnej konserwacji budynki muszą spełniać podstawowe wymagania dotyczące obiektów budowlanych przez gospodarczo uzasadniony okres użytkowania. W załączniku I do rozporządzenia 305/2011 przedstawiono następujące podstawowe wymagania: nośność i stateczność, bezpieczeństwo pożarowe, higiena, zdrowie i środowisko, bezpieczeństwo użytkowania i dostępność obiektów, ochrona przed hałasem, oszczędność energii i izolacyjność cieplna oraz zrównoważone wykorzystanie zasobów naturalnych. Są one podstawą opracowania mandatów na opracowanie norm i zharmonizowanych specyfikacji technicznych.

Nośność i stateczność

Obiekty budowlane muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby obciążenia mogące na nie działać podczas ich budowy i użytkowania nie prowadziły do:

• zawalenia się całego obiektu budowlanego ani jego części;

• znacznych odkształceń o niedopuszczalnym stopniu;

• uszkodzenia innych części obiektów budowlanych, urządzeń ani zamontowanego wyposażenia w wyniku znacznych odkształceń elementów nośnych konstrukcji;

• uszkodzenia na skutek wypadku w stopniu nieproporcjonalnym do wywołującej go przyczyny.

Bezpieczeństwo pożarowe

Obiekty budowlane muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby w przypadku wybuchu pożaru:

• nośność konstrukcji została zachowana przez określony czas;

• powstawanie i rozprzestrzenianie się ognia i dymu w obiektach budowlanych było ograniczone;

• rozprzestrzenianie się ognia na sąsiednie obiekty budowlane było ograniczone;

• osoby znajdujące się wewnątrz mogły opuścić obiekt budowlany lub być uratowane w inny sposób;

• uwzględnione było bezpieczeństwo ekip ratowniczych.

Higiena, zdrowie i środowisko

Obiekty budowlane muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby w ciągu ich całego cyklu życia – podczas ich budowy, użytkowania i rozbiórki – nie stanowiły zagrożenia dla higieny ani zdrowia czy bezpieczeństwa pracowników, osób je zajmujących lub sąsiadów, nie wywierały w ciągu ich całego cyklu życia nadmiernego wpływu, na jakość środowiska ani na klimat, w szczególności w wyniku:

• wydzielania toksycznych gazów;

• emisji niebezpiecznych substancji, lotnych związków organicznych, gazów cieplarnianych ani niebezpiecznych cząstek do powietrza wewnątrz i na zewnątrz obiektu budowlanego;

• emisji niebezpiecznego promieniowania;

• uwalniania niebezpiecznych substancji do wody gruntowej, wód morskich, wód powierzchniowych ani gleby;

• uwalniania do wody pitnej niebezpiecznych substancji ani substancji, które w inny sposób negatywnie wpływają na wodę pitną;

• niewłaściwego odprowadzania ścieków, emisji gazów spalinowych ani niewłaściwego usuwania odpadów stałych i płynnych;

• wilgoci w częściach obiektów budowlanych ani na powierzchniach w obrębie tych obiektów.

Bezpieczeństwo użytkowania i dostępność obiektów

Obiekty budowlane muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby nie stwarzały niedopuszczalnego ryzyka wypadków ani szkód w użytkowaniu lub w eksploatacji, takich jak poślizgnięcia, upadki, zderzenia, oparzenia, porażenia prądem elektrycznym i obrażenia w wyniku eksplozji lub włamania. W szczególności obiekty budowlane muszą być zaprojektowane i wykonane z uwzględnieniem ich dostępności dla osób niepełnosprawnych i ich użytkowania przez takie osoby.

Ochrona przed hałasem

Obiekty budowlane muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby hałas odbierany przez osoby je zajmujące lub znajdujące się w pobliżu tych obiektów nie przekraczał poziomu stanowiącego zagrożenie dla ich zdrowia oraz pozwalał im spać, odpoczywać i pracować w zadowalających warunkach.

Oszczędność energii i izolacyjność cieplna

Obiekty budowlane i ich instalacje grzewcze, chłodzące, oświetleniowe i wentylacyjne muszą być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby ilość energii wymaganej do ich użytkowania, przy uwzględnieniu potrzeb zajmujących je osób i miejscowych warunków klimatycznych, była możliwie najmniejsza. Obiekty budowlane muszą być również energooszczędne, a do ich budowy i rozbiórki należy zużywać jak najmniej energii.

Zrównoważone wykorzystanie zasobów naturalnych

Obiekty budowlane muszą być zaprojektowane, wykonane i rozebrane w taki sposób, aby wykorzystanie zasobów naturalnych było zrównoważone i zapewniało w szczególności:

• ponowne wykorzystanie lub recykling obiektów budowlanych oraz wchodzących w ich skład materiałów i części po rozbiórce;

• trwałość obiektów budowlanych;

• wykorzystanie w obiektach budowlanych przyjaznych środowisku surowców i materiałów wtórnych.

2.2.2. Warunki techniczne

Jednymi z aktów wykonawczych do ustawy Prawo budowlane jest szereg rozporządzeń zawierających warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać poszczególne rodzaje obiektów budowlanych (WT). Większość budynków ze ścianami murowanymi powinna spełniać wymagania zawarte w rozporządzeniu WT . W tym rozporządzeniu poszczególne podstawowe wymagania i związane z nimi przepisy zawierające regulacje, postanowienia i warunki nie są przedstawione w sposób równoważny. Niektóre z działów (bezpieczeństwo pożarowe, bezpieczeństwo użytkowania oraz oszczędność energii i izolacyjność cieplna) zawierają szczegółowe zasady i wymagania. Inne (bezpieczeństwo konstrukcji, higiena i zdrowie oraz ochrona przed hałasem i drganiami) zawierają tylko ogólne zasady oraz odniesienia do norm znajdujących się w załączniku, dlatego mogą wydawać się mniej ważne.

W załączniku nr 1 do rozporządzenia WT podano wykaz polskich norm powołanych w rozporządzeniu, przyporządkowanych do poszczególnych rozdziałów, paragrafów i ustępów.

Do projektowania konstrukcji obiektów budowlanych w państwach Unii Europejskiej stosuje się zbiór ujednoliconych norm nazywanych eurokodami. Do projektowania konstrukcji murowych jest wykorzystywany Eurokod 6 składający się z czterech części (PN-EN 1996-1-1 , PN-EN 1996-1-2 , PN-EN 1996-2 , PN-EN 1996-3 ). Do projektowania każdego rodzaju konstrukcji (w tym również murowych) należy stosować także Eurokod 0 (PN-EN 1990 ) i Eurokod 1 (PN-EN 1991-1-1 , PN-EN 1991-1-2 , PN-EN 1991-1-3 , PN-EN 1991-1-4 , PN-EN 1991-1-5 , PN-EN 1991-1-6 , PN-EN 1991-1-7 ), a przy projektowaniu konstrukcji murowych – również Eurokod 2 (PN-EN 1992).

Normą nadrzędną w stosunku do pozostałych eurokodów jest PN-EN 1990 , w której podano zasady, sposoby i metody projektowania oraz sprawdzania niezawodności konstrukcji w celu zapewnienia jej odpowiedniego bezpieczeństwa, użytkowalności i trwałości poprzez:

• prognozowanie obciążeń i oddziaływań;

• określanie wytrzymałości materiałów, elementów i konstrukcji;

• przyjmowanie kombinacji oddziaływań;

• sprawdzanie nośności i sztywności;

• określanie trwałości.

Do oceny bezpieczeństwa konstrukcji w eurokodach przyjęto koncepcję stanów granicznych, w której wykorzystuje się metodę częściowych współczynników.

Do sprawdzania spełnienia pozostałych podstawowych wymagań ustanowiono szereg norm europejskich, a w wielu przypadkach powołane są również polskie normy, opracowane przez odpowiednie Komitety Techniczne PKN.

Należy zaznaczyć, że:

• obowiązujące są te wersje norm, które są zamieszczone w obowiązującym tekście załącznika 1 do rozporządzenia WT , nawet jeżeli PKN wycofał te wydanie i wprowadził na jego miejsce nową normę;

• jeżeli w załączniku nr 1 WT przywołana jest norma niedatowana, to należy stosować jej najnowszą opublikowaną polską wersję, nawet jeżeli została ona przez PKN wycofana.

2.3. Projekty

2.3.1. Projekt budowlany i techniczny

Projekt budowlany jest jedną z części dokumentacji budowy . Zawiera on: projekt zagospodarowania działki lub terenu oraz projekt architektoniczno-budowlany, a od 19.09.2020 r. również projekt techniczny. Projekt budowlany jest jednym z dokumentów niezbędnych do uzyskania pozwolenia na budowę.

Projekt budowlany powinien być zgodny z obowiązującymi przepisami oraz zasadami wiedzy technicznej, w tym wymaganiami zawartymi w ustawie Prawo budowlane (art. 5 pkt 1, art. 34) oraz w rozporządzeniu w sprawie szczegółowego zakresu i formy projektu budowlanego , i ustaleniami określonymi w decyzjach administracyjnych dotyczących zamierzenia budowlanego.

Zarówno zakres, jak i treść projektu budowlanego powinny być dostosowane do specyfiki i charakteru obiektu oraz stopnia skomplikowania robót budowlanych, a w zależności od przeznaczenia projektowanego obiektu powinny też określać niezbędne warunki do korzystania z obiektu przez osoby ze szczególnymi potrzebami. Zakres i treść projektu budowlanego winny też uwzględniać warunki ochrony przeciwpożarowej.

Projekt architektoniczno-budowlany obejmuje miedzy innymi takie elementy związane ze ścianami jak:

• układ przestrzenny oraz formę architektoniczną istniejących i projektowanych obiektów budowlanych;

• zamierzony sposób użytkowania obiektów budowlanych, w tym liczbę projektowanych do wydzielenia lokali, z wyszczególnieniem lokali mieszkalnych;

• charakterystyczne parametry techniczne obiektów budowlanych;

• opinię geotechniczną oraz informację o sposobie posadowienia obiektu budowlanego;

• projektowane rozwiązania materiałowe i techniczne mające wpływ na otoczenie, w tym środowisko.

Projekt techniczny obejmuje:

• projektowane rozwiązania konstrukcyjne obiektu wraz z wynikami obliczeń statyczno-wytrzymałościowych;

• charakterystykę energetyczną (w przypadku budynków);

• projektowane niezbędne rozwiązania techniczne oraz materiałowe;

• dokumentację geologiczno-inżynierską lub geotechniczne warunki posadowienia obiektów budowlanych (w zależności od potrzeb);

• inne opracowania projektowe.

2.3.2. Projekt wykonawczy

Pojęcie projektu wykonawczego funkcjonuje w budownictwie od dość dawna . Zdefiniowano je w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 2 września 2004 r. w sprawie określenia szczegółowego zakresu i formy dokumentacji projektowej, specyfikacji technicznych wykonania i odbioru robót budowlanych oraz programu funkcjonalno-użytkowego . Projekt wykonawczy winien uzupełniać i uszczegóławiać projekt budowlany dla potrzeb wykonawstwa rozwiązań zawartych w projekcie budowlanym. Rozwiązania w nim zawarte nie mogą naruszać istoty rozwiązań zawartych w zatwierdzonym projekcie budowlanym. Muszą być ponadto zgodne z warunkami pozwolenia na budowę.

2.3.3. Specyfikacje techniczne wykonania i odbioru robót

Termin specyfikacja techniczna wykonania i odbioru robót pojawił się w polskim ustawodawstwie w 1997 r. wraz z nowelizacją ustawy o zamówieniach publicznych . Wprowadzenie specyfikacji technicznych wykonania i odbioru robót jako przepisu równorzędnego dokumentacji technicznej i ją uzupełniającego związane było z wprowadzaniem w kraju standardów obowiązujących w Unii Europejskiej. Do roku 2004 specyfikacje wykonywano jednakże jedynie dla inwestycji finansowanych z środków Unii Europejskiej, co było związane z brakiem stosownego aktu wykonawczego. Wraz z wprowadzeniem Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 2 września 2004 r. w sprawie określenia szczegółowego zakresu i formy dokumentacji projektowej, specyfikacji technicznych wykonania i odbioru robót budowlanych oraz programu funkcjonalno-użytkowego specyfikacje stały się podstawowym dokumentem opisującym przedmiot zamówienia, a także określającym wymagania dotyczące całego procesu przygotowania, realizacji i odbioru robót budowlanych. Specyfikacje techniczne wykonuje się dla wszystkich robót budowlanych finansowanych ze środków publicznych.

Zgodnie z rozporządzeniem specyfikacje techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych stanowią opracowania zawierające w szczególności zbiory wymagań, które są niezbędne do określenia standardu i jakości wykonania robót (w zakresie sposobu wykonania robót budowlanych), właściwości wyrobów budowlanych oraz oceny prawidłowości wykonania poszczególnych robót. Rozporządzenie określa dziesięć podstawowych elementów, które powinny znaleźć się w specyfikacji:

• część ogólną, która powinna obejmować: nazwę nadaną zamówieniu przez zamawiającego, przedmiot i zakres robót budowlanych, wyszczególnienie i opis prac towarzyszących i robót tymczasowych, informacje o terenie budowy, nazwy i kody: grup robót, klas robót i kategorii robót, określenia podstawowe, zawierające definicje pojęć i określeń nigdzie wcześniej niezdefiniowanych, a wymagających zdefiniowania w celu jednoznacznego rozumienia zapisów dokumentacji projektowej i specyfikacji technicznej wykonania i odbioru robót budowlanych;

• wymagania dotyczące właściwości wyrobów budowlanych;

• wymagania dotyczące sprzętu i maszyn;

• wymagania dotyczące środków transportu;

• wymagania dotyczące wykonania robót budowlanych;

• opis działań związanych z kontrolą, badaniami oraz odbiorem wyrobów i robót budowlanych;

• wymagania dotyczące przedmiaru i obmiaru robót;

• opis sposobu odbioru robót budowlanych;

• opis sposobu rozliczenia robót tymczasowych i prac towarzyszących;

• dokumenty odniesienia, czyli dokumenty będące podstawą do wykonania robót budowlanych, w tym wszystkie elementy dokumentacji projektowej, normy, aprobaty techniczne oraz inne dokumenty i ustalenia techniczne.

Ideą specyfikacji technicznych jest uzupełnianie dokumentacji projektowej, a nie jej powielanie. Dlatego w powyższych punktach winny znaleźć się jedynie informacje i wytyczne pominięte w projekcie oraz informacje wpływające na jakość wykonania robót i wytyczne dotyczące technologii wykonawstwa.

Literatura do rozdziału 2

Publikacje

Drobiec Ł., Misiewicz L.: Wpływ ociepleń ścian z betonu komórkowego na spełnienie wymagań podstawowych, Monografie technologii betonu. IX Konferencja Dni Betonu. Wisła, t. 2, Stowarzyszenie Producentów Cementu, Kraków 2016, s. 685–697.

Drobiec Ł., Misiewicz L.: Wpływ wymagań budownictwa energooszczędnego na spełnienie wymagań podstawowych ze szczególnym uwzględnieniem nośności i stateczności konstrukcji oraz ochrony przed hałasem, Budownictwo energooszczędne w Polsce – stan i perspektywy, Wesołowska M.,·Podhorecki A. (red.), Wydawnictwa Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy, Bydgoszcz 2015, s. 131–141.

Jasiński R., Drobiec Ł., Piekarczyk A.: Kontrola robót betonowych i żelbetowych w trakcie ich realizacji i odbioru, Wydawnictwo Wolters Kluwer Polska, Warszawa 2010.

Normy, wytyczne i akty prawne

PN-EN 1990:2004/NA:2010 Eurokod. Podstawy projektowania konstrukcji.

PN-EN 1991-1-1:2004/NA:2010 Eurokod 1. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-1: Oddziaływania ogólne. Ciężar objętościowy, ciężar własny, obciążenia użytkowe w budynkach.

PN-EN 1991-1-2:2006/NA:2010 Eurokod 1. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-2: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania na konstrukcje w warunkach pożaru.

PN-EN 1991-1-3:2005/A1:2015-10 Eurokod 1. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-3: Oddziaływania ogólne. Obciążenie śniegiem.

PN-EN 1991-1-4:2008/NA:2010 Eurokod 1. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-4: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania wiatru.

PN-EN 1991-1-5:2005/NA:2010 Eurokod 1. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-5: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania termiczne.

PN-EN 1991-1-6:2007/NA:2010 Eurokod 1. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-6: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania w czasie wykonywania konstrukcji.

PN-EN 1991-1-7:2008/A1:2014-07 Eurokod 1. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-7: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania wyjątkowe.

PN-EN 1992-1-1:2008/NA:2018-11 Eurokod 2. Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.

PN-EN 1996-1-1+A1:2013-05 Eurokod 6. Projektowanie konstrukcji murowych. Część 1-1: Reguły ogólne dla zbrojonych i niezbrojonych konstrukcji murowych.

PN-EN 1996-1-2:2010/NA:2010 Eurokod 6. Projektowanie konstrukcji murowych. Część 1-2: Reguły ogólne. Projektowanie z uwagi na warunki pożarowe.

PN-EN 1996-2:2010/NA:2010 Eurokod 6. Projektowanie konstrukcji murowych. Część 2: Wymagania projektowe, dobór materiałów i wykonanie murów.

PN-EN 1996-3:2010/NA:2016-06 Eurokod 6. Projektowanie konstrukcji murowych. Część 3: Uproszczone metody obliczania murowych konstrukcji niezbrojonych.

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. 2002 Nr 75 poz. 690 z późn. zm.).

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 2 września 2004 r. w sprawie szczegółowego zakresu i formy dokumentacji projektowej, specyfikacji technicznych wykonania i odbioru robót budowlanych oraz programu funkcjonalno-użytkowego (Dz.U. 2004 nr 202 poz. 2072, zmiana: Dz.U. 2005 nr 75 poz. 664).

Rozporządzenie Ministra Rozwoju z dnia 11 września 2020 r. w sprawie szczegółowego zakresu i formy projektu budowlanego (Dz.U. 2020 poz. 1609 z późn. zm.).

Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego I Rady (UE) nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych i uchylające dyrektywę Rady 89/106/EWG (Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L 88/5 z 4.4.2011).

Ustawa z dnia 29 sierpnia 1997 r. o zmianie ustawy o zamówieniach publicznych (Dz.U. 1997 nr 123 poz. 778).

Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (Dz.U. 1994 r. Nr 89, poz. 414 z późn. zm.).3. MUR I JEGO ROLA W KONSTRUKCJI BUDYNKU

3.1. Wprowadzenie

Ściany są jednym z najbardziej widocznych elementów budynku. Wpływają nie tylko na jego wygląd i architekturę. Ich konstrukcja i ukształtowanie odgrywają znaczącą rolę przy spełnianiu większości wymagań, które są stawiane przed każdym budynkiem.

Człowiek od najdawniejszych czasów starał się zapewnić sobie i swojemu dobytkowi bezpieczeństwo. Zarówno przed niesprzyjającymi zjawiskami atmosferycznymi, jak i dzikimi zwierzętami, a także nieprzyjaznymi ludźmi. Dlatego do budowy domów wykorzystywano takie materiały, które były wstanie w jak największym stopniu tę ochronę zapewnić. Kiedy zaczęto budować pierwsze domy, do wznoszenia ich ścian używano tych materiałów, które były dostępne w najbliższej okolicy. Początkowo były to: drewno, kamienie, glina i inne z dzisiejszego punktu widzenia dziwne materiały. Ich właściwości powodowały, że jedne stosowano chętniej, a inne tylko dlatego, że były dostępne i tanie.

Dawniej w Polsce budownictwo drewniane było powszechnym i podstawowym sposobem wznoszenia nie tylko budynków . Bardzo szybko, podobnie jak w innych krajach oraz regionach, do budowy tych najważniejszych obiektów zaczęto wykorzystywać kamień. Ale, aby ściana wznoszona z kamieni była stabilna i trwała, a do tego przenosiła różnego rodzaju obciążenia, należało ją w odpowiedni sposób konstruować. Najważniejsze było (i nadal jest!) takie układanie poszczególnych kamieni, aby uzyskać ich przewiązanie. Kolejnym krokiem było zastosowanie zapraw murarskich. Najstarszym, podstawowym składnikiem zapraw murarskich, jest wapno, a także gips, stosowane jako spoiwa. Później zaczęto również stosować cement. Odpowiednio dobrana zaprawa zapewniała równomierne przenoszenie obciążeń pomiędzy poszczególnymi kamieniami, a dzięki odpowiedniej przyczepności łączyła je w stabilny, szczelny i trwały mur.

Kolejnym etapem w rozwoju budownictwa murowego było zastosowanie zamiast kamienia naturalnego sztucznie wytwarzanych elementów murowych . Wynikało to zarówno z ograniczonej dostępności kamienia naturalnego, jak i trudności oraz pracochłonności w obróbce skał , utrudniających powszechne wykonywanie z nich elementów do budowania murów. Początkowo zaczęto wykorzystywać cegły ręcznie formowane z gliny, suszone i nabierające wytrzymałości na słońcu, później zaczęto je wypalać w piecach. Budownictwo murowe szybko zyskało przewagę nad drewnianym ze względu na jego trwałość oraz odporność na zniszczenie mechaniczne i na ogień. W trakcie rewolucji przemysłowej w XIX w. w niektórych regionach Europy ograniczona dostępność odpowiedniej jakości gliny stała się barierą dalszego rozwoju budownictwa z cegły. W rezultacie sytuacja ta doprowadziła do opracowania technologii produkcji cegieł z wapna, piasku i cementu. Na przełomie XIX i XX zaczęto produkować cegły silikatowe . Niedługo po tym, w latach 20. XX w., opracowano technologię produkcji betonu komórkowego . Po ogromnych zniszczeniach w czasie II wojny światowej właśnie beton komórkowy był tym materiałem, który w znaczący sposób umożliwił szybką odbudowę niemieckiej gospodarki i w ten sposób przyczynił się do niemieckiego cudu gospodarczego. W Polsce już w 1951 r. wybudowano pierwszą fabrykę betonu komórkowego . Powstała ona w Aleksandrowie Kujawskim, tam gdzie dzisiaj jest jeden z zakładów firmy SOLBET, produkujący miedzy innymi zaprawy murarskie.

3.2. Rola murowanych ścian w budynku

Budownictwo murowe ma ponad 4 tys. lat tradycji , ale nadal pomimo rozwoju wielu innych technik budowania, pozostaje w wielu krajach podstawowym sposobem wznoszenia ścian budynków. W Polsce ponad 80% wszystkich nowych ścian budynków to mury, a połowa murów jest wznoszona z betonu komórkowego. Od kilkudziesięciu lat autoklawizowany beton komórkowy jest bez wątpienia najpopularniejszym i najchętniej stosowanym materiałem murarskim.

Dzisiaj jest dostępnych wiele różnych rodzajów elementów murowych. Różnią się one właściwościami, mają swoje zalety i wady. Z każdego z nich można wybudować mur, który jako zasadnicza część ściany pozwoli spełnić stawiane przed nią wymagania. Należy jednak pamiętać, że z jednych elementów murowych robi się to łatwiej, a z innych znacznie trudniej. Rosnące wymagania, związane głównie z oszczędnością energii i ochroną cieplną, spowodowały stopniowe ograniczanie stosowania ścian jednowarstwowych – najczęściej obustronnie otynkowanego muru. Po zmianach rozporządzenia w sprawie warunków technicznych od 31 grudnia 2020 r. obowiązujące wymagania są w stanie spełnić tylko ściany jednowarstwowe wykonane z autoklawizowanego betonu komórkowego . W przypadku innych rodzajów materiałów konieczne jest dodawanie materiałów izolacyjnych, na przykład wypełnianie drążeń w pustakach wełną mineralną. Należy jednak zwrócić uwagę, że takie rozwiązanie jest sprzeczne z zasadami budownictwa zrównoważonego, ponieważ w przypadku rozbiórki budynku w znaczący sposób utrudnia segregację materiałów i ich recykling. Wraz ze wzrostem wymagań zmieniają się technologie produkcji poszczególnych rodzajów materiałów, ich właściwości i kształty. Tradycyjne i powszechnie kiedyś stosowane cegły pełne zostały zastąpione większymi pustakami z drążeniami i cienkimi ściankami o znacznie mniejszej trwałości od wyrobów pełnych. W zasadzie tradycyjne cegły i współczesne pustaki ceramiczne łączy tylko kolor ich powierzchni.

Jeszcze do połowy ubiegłego wieku grubość ścian kilkupiętrowych budynków murowanych z cegieł wynosiła od 25 cm w kondygnacjach najwyższych do 51 cm w kondygnacjach najniższych. W niskich budynkach jednorodzinnych grubość ścian zewnętrznych wynosiła zwykle 25 cm . Były to grubości ścian spełniające zarówno wymagania konstrukcyjne, jak i ochrony cieplnej. Wprowadzenie bloczków z betonu komórkowego umożliwiło wykonywanie ścian grubości 24 cm, ale o znacznie lepszej izolacyjności termicznej i wystarczającej nośności w przypadku niskich budynków.

Budowanie coraz to wyższych obiektów spowodowało konieczność wzmacniania muru – głównie poprzez stosowanie pionowych i poziomych elementów żelbetowych. Wzrost wymagań ochrony cieplnej skutkował pojawieniem się na zewnętrznej powierzchni ścian warstw izolacji. Dzisiaj wysokie budynki są wznoszone w technologii szkieletu żelbetowego z murowanymi ścianami wypełniającymi. Konstrukcyjne ściany murowane są powszechnie spotykane w budownictwie niskim. Typową grubością muru zarówno w ścianach konstrukcyjnych, jak i wypełniających, zewnętrznych i wewnętrznych jest 24 (lub 25 cm). Spotykane są również ściany grubości 18 cm. Powszechne jest również wykonywanie ścian zewnętrznych jako jednowarstwowych z warstwą ocieplenia. W przypadku materiałów o słabych właściwościach izolacyjności cieplnej warstwa ocieplenia ma czasami grubość większą od grubości warstwy konstrukcyjnej. W tym przypadku stosowanie betonu komórkowego umożliwia zdecydowane zmniejszenie warstwy ocieplenia.

Pomimo że w budownictwie stosowane są różne technologie wznoszenia ścian, budownictwo murowe jest ciągle niezastąpione. Jedną z jego podstawowych zalet jest uniwersalność. W technologii murowanej można wykonać wszystkie rodzaje ścian i innych pionowych elementów budynku. Wykorzystując elementy murowe (głównie z betonu komórkowego), można bardzo łatwo kształtować różnorodne powierzchnie ścian, co daje architektom dużo swobody w kształtowaniu całej bryły budynku.

Na całkowity koszt materiałów budowlanych znaczący wpływ ma koszt ich transportu. Od wielu lat zarówno do transportu, jak i przechowywania elementy murowe są układane na drewnianych paletach i zabezpieczane folią. Porównując koszty ścian wykonanych z różnych materiałów, stwierdzono, że najniższe są dla ścian wykonanych z betonu komórkowego. Wynika to z niskiego udziału kosztu transportu ze względu na niewielką gęstość betonu komórkowego i optymalne wykorzystanie powierzchni ładunkowej na samochodach. Najkorzystniejsze są w tym przypadku wyroby klasy gęstości 500. Mała masa wyrobów wpływa również na zużycie energii podczas transportu, a tym samym na ograniczenie zanieczyszczenia środowiska. Stosowanie lżejszych i łatwiejszych w stosowaniu materiałów budowlanych (takich jak np. beton komórkowy) ma wpływ na ograniczenie kosztu całego budynku. Jest to związane nie tylko z jego konstrukcją, ale także z wykonawstwem. W przypadku ścian z betonu komórkowego ciężar elementów przenoszonych przez murarzy jest nawet 3-krotnie mniejszy w porównaniu z innymi rodzajami elementów murowych.

Z zapisów w PN-EN 1996-1-1 wynika, że zasada prawidłowego zaprojektowania konstrukcji murowej opiera się na wyborze elementów murowych odpowiednich do przewidzianego zastosowania, a dopiero w dalszej kolejności na prawidłowym doborze (do elementów murowych) odpowiedniej zaprawy. Konstrukcje murowe są jednymi z najbardziej prostych w wykonaniu, uniwersalnymi w zastosowaniu i spełniającymi równocześnie większość wymagań, ale pod warunkiem ich prawidłowego zaprojektowania i wykonania. Przestrzeganie przy tym prostych zasad konstruowania muru (przewiązania, odpowiednia zaprawa, grubość spoin, sposób układania elementów murowych itp.) nie wymaga wyjątkowych kwalifikacji.

Mur jako rodzaj ściany jest zawsze jednym z najważniejszych elementów budynku. Murowane ściany powinny :

• zapewniać sztywność i stabilność budynku;

• być stabilnym podłożem do opierania stropów i mocowania wyposażenia;

• zapewniać spełnienie wszystkich podstawowych wymagań;

• korzystanie wpływać na komfort mieszkania czy użytkowania – mikroklimat wnętrza: wilgotność, temperatura, akustyka itd.;

• zapewniać korzystny wygląd budynku;

• chronić użytkowników, mieszkańców oraz wszystko, co się w budynku znajduje, przed działaniem czynników zewnętrznych, ludzi i zwierząt;

• przejmować oddziaływania i obciążenia pochodzące od różnych elementów tego budynku oraz przekazywać te obciążenia i oddziaływania na niższe partie budynku.

Wpływ ścian (murów) na właściwości budynków jest zasadniczy. Trudno jest znaleźć wymaganie, którego spełnienie nie wiąże się z odpowiednim zaprojektowaniem, wykonaniem i eksploatacją murów. Dlatego projektowanie ścian w budynkach nie może ograniczyć się tylko do narysowania ich położenia na rzutach poszczególnych pięter. Projektant powinien w świadomy sposób ocenić rolę każdej ze ścian w budynku, a następnie odpowiednio je zaprojektować, uwzględniając wzajemne połączenia i oddziaływania z innymi elementami konstrukcji.

Literatura do rozdziału 3

Publikacje

Borusiewicz W.: Budownictwo murowane w Polsce. Zarys sztuki strukturalnego kształtowania do końca XIX w., PWN, Warszawa–Kraków, 1985.

Drobiec Ł., Jasiński R., Piekarczyk A., Konstrukcje murowe według Eurokodu 6 i norm związanych. Tom 1, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2013.

Drobiec Ł., Misiewicz L.: Wpływ ociepleń ścian z betonu komórkowego na spełnienie wymagań podstawowych, Monografie technologii betonu, IX Konferencja Dni Betonu, t. 2, s. 685–697, Stowarzyszenie Producentów Cementu, Kraków 2016.

Drobiec Ł., Misiewicz L.: Wpływ wymagań budownictwa energooszczędnego na spełnienie wymagań podstawowych ze szczególnym uwzględnieniem nośności i stateczności konstrukcji oraz ochrony przed hałasem, Budownictwo energooszczędne w Polsce – stan i perspektywy, Wesołowska M.,·Podhorecki A. (red.), Wydawnictwa Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy, Bydgoszcz 2015, s. 131–141.

Frey D.: Mury. Historia cywilizacji, Grupa Wydawnicza Foksal, Warszawa 2021.

Kaczmarek T., Bott Ch.: 100 Jahre Kalksandstein Industrie, Bundesverb Kalksandsteinindustrie, Hannover 1994.

Rybraczyk T.: Historia, teraźniejszość i przyszłość ściany jednowarstwowej, Materiały Budowlane, 2004, nr 4, s. 71–74.

Sosnowski O.: Dzieje budownictwa w Polsce, PWN, Warszawa 1964.

Emley W.E.: Manufacture and properties of sand-lime brick, Technologic Papers of the Bureau of Standards, No. 85, Department of Commerce, Washington 1917.

Gundlach H.: Dampfgehartete Baustoffe, Bauverlag GmbH, Wiesbaden und Berlin, 1973

Zapotoczna-Sytek G., Soboń M.: 60 years of aerated concrete in Poland. The past and the future, V International Conference of Autoclaved Aerated Concrete, Bydgoszcz, 2011, s. 27.

Normy, wytyczne i akty prawne

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. 2002 Nr 75 poz. 690 z późn. zm.).

PN-EN 1996-1-1:2010/NA 2010/Ap1 2010 Projektowanie konstrukcji murowych. Cześć 1-1: Reguły ogólne dla zbrojonych i niezbrojonych konstrukcji murowych.