Mury skrępowane – alternatywa dla konstrukcji szkieletowej

Co to jest mur skrępowany?

Mur skrępowany jest to konstrukcja murowa, której odkształcenia zostały w pionie i poziomie ograniczone przez przylegającą do niego konstrukcję żelbetową lub mur zbrojony. Jest to definicja umieszczona w normie EN 1996-1-1 (Eurokod 6), opisującej projektowanie konstrukcji murowanych. Skrępowanie powoduje ograniczenie swobodnych odkształceń muru dzięki czemu znajduje się on w stanie dwuosiowego ściskania. Innymi słowy, siły ściskające oddziałują na mur zarówno w kierunku pionowym, jak i poziomym (zamiast sił ściskających i rozciągających). Jest to stan, w którym mur wykazuje największą nośność. Jednocześnie zminimalizowanie oddziaływania sił rozciągających znacznie zmniejsza ryzyko powstania zarysowań.

Kiedy zastosować mur skrępowany?

Wyróżnić można kilka przypadków, kiedy zastosowanie murów skrępowanych ma zasadniczy sens. W Europie mury skrępowane wykonywane są przede wszystkim na obszarach poddanych oddziaływaniom sejsmicznym. W części krajów europejskich wynika to wprost z obowiązujących tam przepisów i norm, które nakładają obowiązek wznoszenia ścian zbrojonych i dodatkowo usztywnionych. W Polsce jest to częściej zagrożenie wynikające ze wstrząsów parasejsmicznych, tj. od eksploatacji górniczej. Na tego typu obszarach Instytut Techniki Budowlanej (instrukcja nr 416/2006) zaleca wykonywanie budynków z murami skrępowanymi przy wykorzystaniu elementów murowych o odpowiedniej nośności, np. silikatowych. Wstrząsy tego typu generują duże naprężenia ścinające w ścianach budynków. W ścianach niezbrojonych często powoduje to powstawanie ukośnych rys, czasem o znacznej szerokości, a niekiedy całkowitą utratę nośności muru. Mury skrępowane są znacznie bardziej odporne na tego typu obciążenia. Elementy krępujące przenoszą siły rozciągające, usztywniając mur, który przenosi ściskanie (rys. 1).

Jednocześnie mury skrępowane znajdują inne zastosowanie. W budownictwie wielorodzinnym przyjęło się stosować murowane ściany silikatowe ze względu na ich bardzo dobrą izolacyjność akustyczną. Liczba możliwych do wykonania kondygnacji jest jednak ograniczona przez nośność (w szczególności smukłość) ścian murowanych niezbrojonych. W efekcie wiele obiektów o wysokości powyżej czwartej kondygnacji wykonywana jest w technologii szkieletowej, w której ściany murowane stanowią jedynie wypełnienie konstrukcji żelbetowej.

Pozorną zaletą budynków szkieletowych jest krótki czas wznoszenia. Konsekwencją jest jednak zwiększone ryzyko występowania zarysowań ścian wynikające z braku wystarczającego zespolenia szkieletu i murów. Co więcej, ściany wypełniające powinno się murować dopiero po wykonaniu całej konstrukcji nośnej, rozpoczynając od najwyższej kondygnacji. W praktyce oznaczałoby to jednak znaczne wydłużenie czasu wznoszenia całego obiektu.

Mury skrępowane stanowią skuteczną alternatywę wobec konstrukcji szkieletowych. Dzięki ograniczeniu odkształceń ściany tego typu wykazują się wyższą wytrzymałością na ściskanie nawet o 60% w stosunku do muru niezbrojonego. Pozwala to projektantom i wykonawcom na wznoszenie wielokondygnacyjnych obiektów w technologii murowej, bez wykonywania osobnego żelbetowego szkieletu.

Jak prawidłowo wykonać mur skrępowany?

Aby mury skrępowane osiągnęły odpowiednią wytrzymałość, niezbędne jest ich prawidłowe wykonanie. Należy przede wszystkim zapewnić odpowiednią współpracę muru z żelbetem.

W pierwszej kolejności wznosi się konstrukcję murową, w której pozostawia się przestrzeń na wykonanie żelbetowych rdzeni. Jednocześnie, przed wykonaniem żelbetowych trzpieni, w murze pozostawia się strzępia (które wypełnia się betonem wraz ze zbrojonym rdzeniem) lub wpuszczenie zbrojenia spoin wspornych (poziomych) muru w miejsce wykonania trzpieni. W ten sposób zapewnia się wymagane zespolenie muru i elementów krępujących (rys. główny).

Dlaczego warto wznosić budynki w konstrukcji muru skrępowanego?

Praktyka oraz badania nad właściwościami murów skrępowanych udowodniły, że konstrukcja tego rodzaju może sprawdzić się w sytuacjach wymagających podwyższonej odporności na odkształcenia i obciążenia. Zgodnie z wynikami badań murów zbrojonych, w tym wykonanych w Polsce na Politechnice Śląskiej, mury skrępowane wykazują się od 30 do nawet 60% wyższą nośnością w porównaniu do klasycznej konstrukcji murowej. Zwiększenie nośności zależy przy tym od typu elementów murowych, geometrii muru (występowania w nim otworów) oraz rodzaju elementów murowych. Występowanie skrępowania ogranicza również wielkość ewentualnych rys.

Materiałem, który bardzo dobrze sprawdza się w murach skrępowanych są wyroby wapienno-piaskowe. Dzięki wysokiej wytrzymałości silikatowe mury skrępowane osiągają bardzo dużą nośność. Jednocześnie elementy silikatowe charakteryzują się dobrą współpracą z żelbetem ze względu na podobną odkształcalność pod wpływem zmian wilgotności czy temperatury. Dzięki temu silikatowe mury skrępowane wykazują się dużą odpornością również na zmienne warunki atmosferyczne. Co ważne, silikaty oferują wysoką izolacyjność akustyczną oraz charakteryzują się dużą bezwładnością termiczną. Obie te właściwości są bardzo istotne w późniejszym użytkowaniu budynku.

Ilustracje: „Mury skrępowane z elementów silikatowych”, Ł. Drobiec, wyd. Stowarzyszenie „Białe murowanie”, Warszawa 2020