Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2019 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Nowoczesne nadproża stosowane w budownictwie

Modern lintels used in building construction
Przykład niewłaściwie wykonanego nadproża – oparcie nadproża na płytce uzyskanej po docięciu bloczka od czoła. Widoczny wpust zamka elementu murowanego.
Przykład niewłaściwie wykonanego nadproża – oparcie nadproża na płytce uzyskanej po docięciu bloczka od czoła. Widoczny wpust zamka elementu murowanego.
Fot. Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur

Przekrycie otworów w ścianach lub murach (obronnych lub ochronnych) było i jest problemem, z którym budownictwo borykało się od samego początku stosowania konstrukcji murowych.

Oprócz murowanych nadproży sklepionych i łukowych w przeszłości stosowano również płaskie nadproża kamienne, belkowe drewniane, murowane płaskie, a obecnie powszechnie stosuje się belkowe nadproża żelbetowe, sprężone, stalowe, a nawet nadproża z betonu komórkowego. Współpraca nadproży płaskich z murem zabudowanym powyżej jest tematem licznych prac badawczych i analitycznych.

Stosowane obecnie nadproża można podzielić na samonośne belki i belki wysokie oraz nadproża zespolone. W samonośnych nadprożach belkowych nie uwzględnia się współpracy nadproża z murowaną nadbudową, natomiast w nadprożach zespolonych współpraca taka jest wymagana. Nośność nadproża zespolonego bez murowanej nadbudowy jest bowiem niewystarczająca.

Obciążenia nadproży

Do podstawowych obciążeń nadproży zaliczyć należy ciężar własny belki nadprożowej, części muru wraz z wyprawą znajdujących się nad belką, a także obciążenia pochodzące od stropów wyższych kondygnacji i elementów opartych na murze. Na nadproża mogą działać również siły poziome występujące w płaszczyźnie styku z murem, wywołujące ich mimośrodowe rozciąganie [1–2].

Na nadproża o małej rozpiętości nie przekazują się pionowe obciążenia z całej wysokości budynku, a jedynie z pewnej strefy zabudowanej powyżej nadproża. Wynika to oczywiście z przebiegu naprężeń w tarczy z otworem (efekt przesklepienia łukowego) i obciążenia zlokalizowane powyżej tego przesklepienia przejmie mur poza nadprożem. Obszar, z którego obciążenia przekazywane są na nadproże, nie ma ostrych granic (zależy od właściwości muru), ale zewnętrzną obwiednię trajektorii głównych naprężeń ściskających dość dobrze aproksymuje trójkąt. Sposoby wyznaczania tego obszaru przedstawiono w cytowanych pracach [3–5] oraz niemieckiej normie DIN 1053-1 [6].

Według tych zaleceń strefę obciążenia nadproża określa obrys trójkąta równobocznego o ramionach wyprowadzonych z teoretycznych punktów podparcia belki pod kątem 60° w stosunku do poziomu (RYS. 1 i RYS. 2).

RYS. 1. Zasady przyjmowania obciążeń działających na nadproża – obciążenie ciężarem ściany z obszaru trójkąta równobocznego; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur
RYS. 1. Zasady przyjmowania obciążeń działających na nadproża – obciążenie ciężarem ściany z obszaru trójkąta równobocznego; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur
RYS. 2. Zasady przyjmowania obciążeń działających na nadproża – obciążenie ciężarem ściany z obszaru trójkąta równobocznego; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur
RYS. 2. Zasady przyjmowania obciążeń działających na nadproża – obciążenie ciężarem ściany z obszaru trójkąta równobocznego; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur

Gdy w obszarze trójkąta znajduje się strop, to uwzględnić również należy dodatkowe obciążenie na długości stropu wchodzącego w pole trójkąta (RYS. 3 i RYS. 4). Obciążenie ze stropu można traktować jako równomiernie rozłożone, gdy przekazywane jest ze stropu płytowego lub z stropu żebrowego o rozstawie żeber nieprzekraczającym 1,25 m.

W przypadku, gdy ramiona trójkąta przecinają otwór w ścianie, strefa ta ulega modyfikacji przez przesunięcie ramion trójkąta równobocznego w górę do punktu, aż krawędzie powstałego obszaru nie będą przecinały otworu (RYS. 5).

RYS. 3. Obciążenie nadproża ciężarem ściany z obszaru trójkąta równobocznego oraz reakcją ze stropu; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur
RYS. 3. Obciążenie nadproża ciężarem ściany z obszaru trójkąta równobocznego oraz reakcją ze stropu; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur
RYS. 4. Obciążenie nadproża ciężarem ściany z obszaru trójkąta równobocznego oraz reakcją ze stropu; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur
RYS. 4. Obciążenie nadproża ciężarem ściany z obszaru trójkąta równobocznego oraz reakcją ze stropu; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur
RYS. 5. Schemat obciążenia nadproża ciężarem własnym muru z otworem; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur
RYS. 5. Schemat obciążenia nadproża ciężarem własnym muru z otworem; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur

Przypadek obciążenia siłą skupioną został szczegółowo omówiony w normie niemieckiej DIN 1053-1 [6]. Gdy skupiona siła znajdzie się w obrębie trójkąta obciążenia, to siłę należy również uwzględnić w obliczeniach. Siłę tą można rozłożyć na obciążenie równomierne w poziomie nadproża, przyjmując, że rozkłada się pod kątem 60° (RYS. 6).

RYS. 6. Schemat obciążenia nadproża według zaleceń amerykańskich ciężarem własnym muru; rys.: [7–8]
RYS. 6. Schemat obciążenia nadproża według zaleceń amerykańskich ciężarem własnym muru; rys.: [7–8]

Jeżeli siła skupiona zlokalizowana jest w nieznacznej odległości powyżej trójkąta obciążenia, to powinna być również brana pod uwagę. Jeśli występuje w świetle szerokości otworu na wysokości strefy trójkąta powiększonej o 250 mm, wówczas do obciążenia nadproża poza jego ciężarem własnym i ciężarem muru występującego w strefie trójkąta należy doliczyć nie tylko siłę skupioną, ale i obciążenie z zakreskowanego obszaru pokazanego na RYS. 7.

RYS. 7. Schemat obciążenia nadproża według zaleceń amerykańskich obciążeniem skupionym; rys.: [7–8]
RYS. 7. Schemat obciążenia nadproża według zaleceń amerykańskich obciążeniem skupionym; rys.: [7–8]

Wytyczne amerykańskie [7–8] w nieco inny sposób zalecają zestawiać obciążenie na nadproża. Przyjmuje się, że obciążenie należy zbierać z trójkąta o ramionach nachylonych pod kątem 45° (RYS. 8).

RYS. 8. Schemat obciążenia nadproża według zaleceń amerykańskich ciężarem własnym muru; rys.: [7–8]
RYS. 8. Schemat obciążenia nadproża według zaleceń amerykańskich ciężarem własnym muru; rys.: [7–8]

W wypadku występowania obciążenia skupionego zakłada się, że siła rozkłada się w murze pod kątem 30°, aż obciążenie uzyska szerokość równą czterem grubościom muru, zwiększoną o szerokość przyłożenia obciążenia (RYS. 9).

W literaturze znaleźć można jeszcze inne, autorskie propozycje zestawiania obciążeń na nadproża. Na RYS. 10 pokazano przykład propozycji rozkładu obciążeń na nadproże zbrojone [9]. Podobne zalecenia zamieszczono w pracy [10].

Zasady pracy nadproży

Na etapie projektowania najczęściej przyjmuje się, że nadproże pracuje w schemacie belki swobodnie podpartej [3–4, 7–10], a nośność sprawdza się na zginanie w środku rozpiętości i na ścinanie w strefie przypodporowej. W rzeczywistości nadproże zawsze współpracuje z zabudowanym powyżej murem [11–12].

Zakres współpracy jest funkcją parametrów wytrzymałościowych połączenia (przyczepność muru do nadproża, kohezja itp.) oraz czynników konstrukcyjnych, do których należą: długość oparcia nadproża w murze (sztywność utwierdzenia) oraz proporcje sztywności giętnej nadproża i muru. W normie PN-EN 1996-1-1 [13] nadproża współpracujące z murem nazwano nadprożami zespolonymi.

 

RYS. 9. Schemat obciążenia nadproża według zaleceń amerykańskich obciążeniem skupionym; rys.: [7–8] RYS. 10. Schemat obciążenia nadproża murowanego zbrojonego według prac [9–10]; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur
RYS. 9. Schemat obciążenia nadproża według zaleceń amerykańskich obciążeniem skupionym; rys.: [7–8]  RYS. 10. Schemat obciążenia nadproża murowanego zbrojonego według prac [9–10]; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur

W pracy [12] opisano sposób rozkładu sił wewnętrznych w nadprożach zespolonych. Zakłada się, że wewnątrz muru nad nadprożem wytworzą się ściskane krzyżulce oraz pozioma strefa ściskana (która może wystąpić również w żelbetowym stropie lub wieńcu jeśli taki nad nadprożem jest), natomiast belka nadprożowa nadproża zespolonego będzie przenosić naprężenia rozciągające.

Jeżeli nad naprożem nie ma żelbetowego stropu lub żelbetowego wieńca, a mur jest niski to efekt taki, szczególnie w murze z niewypełnionymi spoinami czołowymi, będzie możliwy do uzyskania dopiero po wystąpieniu ugięcia belki nadprożowej (RYS. 11).

W wypadku murów wyższych strefa ściskana będzie przebiegać przez strefy przewiązań elementów murowych, a powyżej nadproża wytworzy się pas ściskany (RYS. 12).

RYS. 11. Zasady pracy nadproży zespolonych: murowana belka; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur RYS. 12. Zasady pracy nadproży zespolonych: mur przewiązany; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur
RYS. 11. Zasady pracy nadproży zespolonych: murowana belka; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur RYS. 12. Zasady pracy nadproży zespolonych: mur przewiązany; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur

W wypadku występowania wieńca lub żelbetowego stropu powyżej muru pas ściskany wytworzy się w tych elementach, nawet jeśli mur wykonany zostanie bez wypełnionych spoin pionowych (RYS. 13).

Przy dużych rozpiętościach nadproży, gdzie występują ugięcia, nie można zakładać zespolenia obu części nadproża. W takim przypadku w zginanym murze powyżej nadproża wystąpi efekt przesklepienia, a żelbetowa belka pełnić będzie rolę ściągu. W efekcie w murze powyżej nadproża dominować będzie ściskanie, zaś w belce wystąpi zginanie z rozciąganiem i ścinaniem (blisko podpór). Za graniczną wartość rozpiętości nadproży zespolonych norma PN-EN 1996-1-1 [13] przyjmuje 3,0 m.

RYS. 13. Zasady pracy nadproży zespolonych: mur zwieńczony wieńcem; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur RYS. 14. Rozkład naprężeń stycznych i normalnych na styku nadproża z murem; rys.: [1, 14]
RYS. 13. Zasady pracy nadproży zespolonych: mur zwieńczony wieńcem; rys.: Ł. Drobiec, R. Jasiński, W. Mazur RYS. 14. Rozkład naprężeń stycznych i normalnych na styku nadproża z murem; rys.: [1, 14]

Sposób określania sił wewnętrznych (ściskających w łuku i rozciągających oraz ścinających w belce nadprożowej) podano w pracy [1]. Metoda została opracowana na podstawie analiz Daviesa i Achmeda [14] zmienności naprężeń stycznych i normalnych w styku muru z nadprożem. Wprowadzono parametr sztywności Rƒ  wyrażający w przybliżeniu stosunek sztywności nadproża i sztywności muru. Długość odcinka, na którym występują naprężenia styczne i normalne jest odwrotnie proporcjonalny do wartości Rƒ .

Przy Rƒ  ≤  5 (wiotkie nadproże – wiotki mur) należy się spodziewać dłuższego odcinka kontaktu nadproża z murem i większych momentów zginających i sił osiowych.

Z kolei przy R ƒ ≥ 7 zasięg odcinka jest krótszy, powodując zmniejszenie wartości sił wewnętrznych w nadprożu (RYS. 14).

Czytaj też: Zabezpieczenie konstrukcji murowych przed zarysowaniem przez zbrojenie spoin wspornych >>>

Wytyczne nie podają informacji, przy jakich wymiarach belki nadprożowej oraz muru nad nadprożem belka ta może być traktowana jako belka nadproża zespolonego (współpracującego). W celu określania zasad pracy nadproży prefabrykowanych z betonu komórkowego przeprowadzono badania tych nadproży przy różnych układach obciążeń oraz z różną nadbudową.

O czym przeczytasz w artykule?Abstrakt

Obciążenia nadproży i zasady ich pracy

Projektowanie nadproży i ich badania

Typowe błędy w wykonywaniu nadproży

Przedmiotem artykułu są nowoczesne nadproża stosowane w budownictwie. W artykule omówiono sposoby obliczeń i zasady pracy nadproży. Uwagę poświęcono także projektowaniu i budowaniu nadproży. Przedstawiono ponadto typowe błędy popełniane przy wykonywaniu nadproży płaskich.

Modern lintels used in building construction

This paper presents modern lintels used in building construction. It describes the design calculation methods and functional principles of lintels. Focus was also on design and construction of lintels, as well as typical mistakes of flat lintels installation.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 6/2020

Komentarze

(2)
Ryszard Rotter | 03.09.2020, 09:52
Jak zwykle dobry artykuł znanych autorów, dziękuję i pozdrawiam.
Przy okazji prośba o zmianę pierwszego zdjęcia "Poznaj nowoczesne nadproża stosowane w budownictwie" bo może wprowadzić w błąd, dopiero pod koniec artykułu użyte jest ono jako przykład niewłaściwego oparcia
Redakcja | 03.09.2020, 15:46
Dziękujemy za uwagę, na zdjęcie główne wybraliśmy jedno ze zdjęć z artykułu - najlepsze pod względem wielkości i formatu. Uzupełniliśmy podpis pod zdjęciem o informację, że jest to przykład niewłaściwie wykonanego nadproża.
   1 / 1   

Wybrane dla Ciebie


Na czym polega ciepły montaż okien?


Montaż taki pozwala wyeliminować mostki termiczne powstające na łączeniu muru z oknem... ZOBACZ »


Zarabiaj pieniądze sprzedając prąd »

Kiedy i gdzie stosować płyty warstwowe?

Wszystkie znane obecnie źródła energii, poza energią geotermalną i atomową, są pośrednio efektem działania promieniowania słonecznego... czytaj dalej »

Panele wybierane są przez wielu architektów jako elementy wieńczące i tworzące... czytaj dalej »

Sprawdzone sposoby na ocieplenie i izolację budynku »


Konieczność ocieplania ścian zewnętrznych wynika nie tylko ze względów ekonomicznych – im lepiej izolowane ściany, tym... ZOBACZ »


Na czym polegają prace uszczelniające?

Wszystko o izolacjach technicznych »

Prace uszczelniające mają na celu odcięcie niebezpiecznych materiałów, substancji lub po prostu... czytaj dalej » Produkty przeznaczone do instalacji klimatyzacyjnych i wentylacyjnych, jak i... czytaj dalej »

Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr...
czytaj dalej »


Od czego zacząć termomodernizację domu? Co zrobić, aby uzyskać dotację?

Czego użyć do naprawy balkonu lub tarasu?

Jak dzięki termomodernizacji zmniejszyć zuzycie energii na ogrzewanie domów nawet o 69%?.. czytaj dalej » Nawierzchnia drenażowa typu kamienny dywan powstaje z połączenia naturalnego kruszywa marmurowego... czytaj dalej »

Chemia budowlana - porady ekspertów »


Masz wątpliwości i pytania jak rozwiązać Twój problem techniczny? Dobierz stosowną technologię do Twoich potrzeb... ZOBACZ »


Czego użyć do izolacji dachu?

Chcesz zaoszczędzić nawet 30% na zużyciu energii?

Rozwiązaniem, które zapewnia optymalne zaizolowanie są... czytaj dalej » Oprócz niższych rachunków za energię mamy zdecydowanie wyższy komfort mieszkania... czytaj dalej »

Jak zrobić spadki na balkonie i tarasie?


Dach, balkon czy taras jest płaski, a więc jak wygląda kwestia odwodnienia? ZOBACZ »


Co warto wiedzieć o systemach natryskowych?

Jak zabezpieczyć budynek przed wilgocią?

Budynek ocieplony pianką jest szczelny akustycznie a przede wszystkim... czytaj dalej »

Wilgoć pojawiająca się w budynku i związana z nią pleśń szkodzą naszemu zdrowiu, powodują wyższe rachunki za ogrzewanie i niszczą mury... czytaj dalej »

Planujesz wymianę dachu? Sprawdź »


Dzięki lekkości dachówek nie ma potrzeby wzmacniania Twojej starej struktury dachowej. W niektórych przypadkach jest nawet... ZOBACZ »


Elewacja, która wygląda jak drewno, marmur czy kamień »

Jak budować energooszczędnie?

Ładna fasada stanowi wizerunek budynku. Estetyczny wygląd elewacji często... czytaj dalej »

Przekonaj się, jakie rozwiązania sprawdzą się w nowoczesnym, energooszczędnym budownictwie... czytaj dalej »

Ekspert Budowlany - zlecenia

dr hab. inż. prof. PŚ Łukasz Drobiec
dr hab. inż. prof. PŚ Łukasz Drobiec
Łukasz Drobiec ukończył Wydział Budownictwa Politechniki Śląskiej, gdzie został zatrudniony i pracuje do chwili obecnej. W 2004 r. obronił z wyróżnieniem pracę doktorską, za którą w 2005... więcej »
dr inż. Radosław Jasiński
dr inż. Radosław Jasiński
Radosław Jasiński ukończył Wydział Budownictwa Politechniki Śląskiej specjalności Konstrukcje Budowlane – Mosty. Zatrudniony na stanowisku adiunkta w Katedrze Konstrukcji Budowlanych od ro... więcej »
dr inż. Wojciech  Mazur
dr inż. Wojciech  Mazur
Wojciech Mazur ukończył Wydział Budownictwa Politechniki Śląskiej w Gliwicach. Pracuje na stanowisku asystenta w Katedrze Konstrukcji Budowlanych na Wydziale Budownictwa Politechniki Śląskiej a... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
7/8/2020

Aktualny numer:

Izolacje 7/8/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Tarasy wentylowane
  • - Zastosowanie kruszyw lekkich
Zobacz szczegóły
Flowcrete Polska Sp. z o.o. Flowcrete Polska Sp. z o.o.
Flowcrete Polska Sp. z o.o. Jesteśmy producentem i dystrybutorem materiałów do wykonywania bezspoinowch posadzek żywicznych -...
Dlaczego warto zadbać o balkon i taras?

Dlaczego warto zadbać o balkon i taras?

Trudno wyobrazić sobie nowoczesny dom bez jego wizytówki, czyli balkonu lub tarasu. Elementy te stanowią dodatkową powierzchnię, która pozwala na chwilę oddechu na...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.