TARTÓSZERKEZET-REKOSTRUKCIÓS SZAKMÉRÖKI KÉPZÉS VÁLYOGÉPÍTÉS Vályog szerkezetekre vonatkozó szabványok, előírások O. Dr. CSICSELY ÁGES egyetemi adjunktus BME, Építészmérnöki Kar Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék
TARTALOM 1.) Előzetes vizsgálatok 2.) Magyarországon érvényes szabvány, ajánlás 3.) Vályog szerkezetek teherbírás vizsgálata
HELYSZÍI VIZSGÁLATOK (Forrás: Medgyasszay/ovák: Föld- és Szalmaépítészet)
ELŐZETES VIZSGÁLATOK Építési vályog: vályogtalaj és tulajdonság-módosító anyagok keveréke Kötőanyag: agyag (<0,002 mm) Tulajdonság-módosító anyagok: - szervetlen természetes: agyag, homok (0,125-4 mm) - szerves természetes: szalma, nád, fűrészpor, állati származék etc. - szervetlen mesterséges: cement, mész, gipsz - szerves mesterséges: bitumen, papírőrlemény
HELYSZÍI VIZSGÁLATOK Az anyagösszetétel vizsgálat - Szemeloszlás szemrevételezéssel (homokszemcse szabad szemmel látható <2 mm-nél, iszapszemcse nyelvvel érzékelhető, agyagrészecske a minta nedvesítése után szaglással) - Agyag jelenlétének meghatározása (földnedves minta összegyúrás után elvágása késsel: az agyagos minta felülete csillog, az iszapos minta matt felületű) - Ülepítési próba (edénybe a vízzel feltöltött mintát összerázás után ülepedni kell hagyni, ezután meghatározható az egyes frakciók aránya) (Forrás: Medgyasszay/ovák: Föld- és Szalmaépítészet)
HELYSZÍI VIZSGÁLATOK A kötőerő vizsgálata - A tenyerünkből lelógatunk egy nedves mintából készített cca. 3 cm átmérőjű rudat, ami akkor felel meg, ha önsúlyától 15-20 cm-es hosszúságban szakad el. - Vagy maroknyi golyót formálunk kiszáradás után 1 méter magasságból sima felületre ejtjük. A minta: - homokos, ha darabokra esik szét kevés agyag van benne, ezért építésre önmagában nem alkalmas; - agyagos-homokos, ha több nagyobb darabra esik szét építésre megfelel; - túl agyagos, ha egyben marad építésre csak homok hozzáadásával alkalmas (Forrás: Medgyasszay/ovák: Föld- és Szalmaépítészet)
HELYSZÍI VIZSGÁLATOK Gyúrópróba - Maroknyi mintát megnedvesítünk, és golyót, majd a golyóból rudat próbálunk formálni. A minta: - homokos vályogtalaj, ha golyó formálható belőle, de hengeressé nem sodorható; - vályogtalaj, ha rúd formálható belőle, de perec repedés nélkül nem hajlítható; - agyagos vályogtalaj, ha a megsodort rúd apró repedésekkel hajlítható meg; - agyagos talaj, ha repedés nélkül lehet perec formára hajlítani. (Forrás: Medgyasszay/ovák: Föld- és Szalmaépítészet)
HELYSZÍI VIZSGÁLATOK Zsugorodás vizsgálat - 100x100x70 mm-es mintát kiszáradás után szemrevételezzük - hajszálrepedés esetén építésre alkalmas - erős repedések esetén csak homok hozzáadásával alkalmazható. Megengedett zsugorodás vert falnál 1-2 %, vályogtégláknál 2-3%. Mésztartalom vizsgálata - a mintára 20 %-os sósavat kell cseppenteni - mésztartalom: < 1 % - nincs pezsgés, 1-2 % gyenge pezsgés, 2-4 % jelentős, de nem tartós pezsgés, >5 % jelentős és tartós pezsgés (Forrás: Medgyasszay/ovák: Föld- és Szalmaépítészet)
LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATOK Szemmegoszlás vizsgálat Az agyag mennyiségének meghatározása Kötőerő vizsgálat A nyomószilárdság meghatározása Kapilláris-vízfelvétel A zsugorodás vizsgálata (Forrás: Medgyasszay/ovák: Föld- és Szalmaépítészet)
TARTALOM 1.) Előzetes vizsgálatok 2.) Magyarországon érvényes szabvány, ajánlás 3.) Vályog szerkezetek teherbírás vizsgálata
Vályog, mint építőanyag AJÁLÁS Ebből következik, hogy más, nem szabványosított építési termékekhez hasonlóan a természetes anyagok építési célú alkalmazása esetében sem lehet eltekinteni a szabványt pótló építőipari műszaki engedély (ÉME) [vagy az európai műszaki engedély (ETA)] kidolgoztatásától. Ettől legfeljebb egy esetben lehet eltérni, a nem sorozatban gyártott, egyedi termék esetén. Ekkor a konkrét és részletes gyártmánytervet lehet egyedi műszaki specifikációnak tekinteni. Ilyen esetben az erre a feladatra jogosultsággal rendelkező tervezőnek kell pontosan és részletesen meghatározni a felhasználandó anyag elvárt tulajdonságait, a szállítás, az előkészítés, a tárolás és a beépítés feltételeit, az alkalmazás műszaki megoldásit és a felhasznált anyagok és/vagy a késztermék megfelelősége (minősége) ellenőrzésének módját, - a körülmények és az alkalmazott szerkezetnek megfelelő részletességgel. A tervezőnek tehát, felelősséget kell vállalnia a természetes építőanyagra vonatkozó részletes, egyedi műszaki specifikáció teljességéért és szakszerűségéért is. (Forrás: Étv. 41. -ának (1) és (2) bekezdései)
MSZE 3576-1:2012 Magyar előszabvány Vályog falazóelemek és szalmabála építőelemek követelményei 1. rész: Vályog falazóelemek 35 oldal Tartalomjegyzék 1. Alkalmazási terület 2. Rendelkező hivatkozások 3. Szakkifejezések és meghatározásuk 4. Anyagok 5. Minőségi követelmények (8. oldal) 6. Vizsgálati módszerek 7. Megnevezés és tárolás 8. Megfelelőségigazolás 9. Mintavétel 10. Műszaki dokumentáció Irodalomjegyzék A szövegben hivatkozott magyar szabványok A tárggyal kapcsolatos jogszabályok
MSZE 3576-1:2012 Magyar előszabvány Vályog falazóelemek és szalmabála építőelemek követelményei 1. rész: Vályog falazóelemek 35 oldal Kézi vetésű vályog falazóelem Préselt vályog falazóelem Extrudált vályog falazóelem Könnyűvályog Félnehézvályog ehézvályog 1-1,2 2-3 A vályog falazóelemek nyomószilárdsága, /mm 2-2 3
LEHMBAU REGEL (2002) 22. oldal ebből másfél oldal a tartószerkezeti követelmény Merevség: - merevítő keresztfalakkal, födémmel kell biztosítani - födém merev lemez vagy statikailag méretezett koszorúgerenda - térbeli stabilitás 2. táblázat szerint Merevítő falak: nyílások elhelyezése a szélektől 75 cm vagy a szintmagasság negyede Megtámasztás: - az áthidalók felfekvésénél 60 o -os teherátadási szöget kell figyelembe venni - oromfalakat vastagabb vályogfalra akkor lehet külső síkra helyezni, ha az az alsó falvastagság 2/3-a Kiváltók: 20-25 cm felfekvést kell biztosítani, illetve ellenőrizni kell a feltámasztásnál a teherelosztást. (Forrás: Medgyasszay/ovák: Föld- és Szalmaépítészet)
LEHMBAU REGEL (2002) (Forrás: Medgyasszay/ovák: Föld- és Szalmaépítészet)
EGYÉB AJÁLÁSOK Tűzvédelem: testsűrűség >1700 kg/m 3 nem éghető Akusztika: 30 cm vastag fal - 52 db Hővezetési tényező: - könnyűvályog (1200 kg/m 3 ) l=0,47 W/mK - szalmás vályog (1600 kg/m 3 ) l=0,73 W/mK - nehéz vályog (1800 kg/m 3 ) l=0,91 W/mK (Forrás: Medgyasszay/ovák: Föld- és Szalmaépítészet)
TARTALOM 1.) Előzetes vizsgálatok 2.) Magyarországon érvényes szabvány, ajánlás 3.) Vályog szerkezetek teherbírás vizsgálata
FOGALMAK Fal Falelem csatlakozás a födémhez habarcs habarcs csatlakozás az alaphoz falazóelem falazóelem Falelem: a nyomási kísérletek során alkalmazott legkisebb faldarab, amely azonos viselkedést mutat függetlenül attól, hogy a falazóelemek kötési módnak megfelelő elrendezése milyen a falelemen belül. A fal vagy falazott szerkezet más szerkezeti elemekkel (például alappal, födémmel) összeépített falazott épület részt jelenti.
FALAZÓELEMEK VIZSGÁLATA Falazóelemek tulajdonsága: A vizsgálatok típusa: - kisüzemi vályog nyolc eltérő összetétellel - három eltérő tulajdonság-módosító adalék (szalma, nád, fűrészpor) - száradási zsugorodás mérés - nyomószilárdság mérés
FALAZÓELEMEK VIZSGÁLATA Minta jele A keverék összetevői térfogatarányban Légszáraz testsűrűség Agyag Szalma ád Fűrészpor (kg/m 3 ) SZ 1 3 1 - - 1546 1 3-1 - 1642 SZ 2 3 2 - - 1387 2 3-2 - 1328 SZ 1 F 1 3 1-1 1303 1 F 1 3-1 1 1411 SZ 1 F 1/2 3 1-1/2 1469 1 F 1/2 3-1 1/2 1471
Alakváltozás [ % ] FALAZÓELEMEK VIZSGÁLATA 8 I II III 4 térfogatos SZ 1 lineáris 0 0 30 60 Idő [nap] laborban 20 o C-on - szárító szekrényben 60 o C-on A falazóelemek kezdeti víztartalmát és kiszáradási idejét minden esetben növeli a szalma vagy nád vályog elemekhez fűrészpor hozzáadása, valamint a tulajdonságmódosító adalékok (szalma, nád, fűrészpor) 40 térfogat%-os együttes aránya.
FALAZÓELEMEK VIZSGÁLATA s (/mm 2 ) 4 SZ 1 SZ 1 F 1 SZ 2 0 SZ 1 F 1/2 0 25 e (%) Azonos mennyiségű fűrészpor adagolásnak más a hatása a szalma és a nád vályog falazóelemekre. A szalma vályog falazóelemek nyomószilárdságát a fűrészpor hozzáadása, valamint a tulajdonság-módosító adalékok 40 térfogat%-os együttes aránya lecsökkenti a 25 térfogat%-os szalma vályoghoz képest.
FALAZÓELEMEK VIZSGÁLATA A nád vályog anyagú falazóelemek esetén a fűrészpor hozzáadása növeli a falazóelemek nyomószilárdságát és összenyomódási képességét, ha a tulajdonság-módosítók együttes aránya 40 térfogat% a 25 térfogat%-os nád vályoghoz képest. A szalma vályog és a nád vályog falazóelemek alakváltozási képessége minden esetben nő, a tulajdonság-módosító adalékok (szalma, nád, fűrészpor) mennyiségének növelésével. Kiindulási anyag yomószilárdság változás Többlet anyag szalma (~15 térfogat%) nád (~15 térfogat%) fűrészpor (~15 térfogat%) fűrészpor (~8 térfogat%) Szalma (~25 térfogat%) csökken - csökken csökken ád (~25 térfogat%) - csökken csökken nő
FALELEMEK VIZSGÁLATA Falazóelemek tulajdonsága: - kisüzemi vályog öt eltérő összetétellel - téglagyári vályog A vizsgálat típusa: - nyomószilárdság mérés Kisüzemi vályog falelem Téglagyári vályog falelem
FALELEMEK VIZSGÁLATA Kisüzemi vályog falelem összetevőinek aránya A keverék összetevői térfogatarányban Minta jele Agyag Szalma ád Fűrészpor sz 1 3 1 - - sz 1 f 1/2 3 1-1/2 n 1 3-1 - n 1 f 1/2 3-1 1/2 r (referencia, csak agyag) 1 - - -
FALELEMEK VIZSGÁLATA 1,2 agy ag nád szalma s (/mm 2 ) nád, fűrészpor szalma, fűrészpor 0 0 3 e (%) Szilárdság Alakváltozás Agyag referencia referencia Szalma vályog Szalma vályog és fűrészpor csökken ád vályog ád vályog és fűrészpor nő nem változik csökken nő nő nő nő
A MÉRT AYAGJELLEMZŐK csak agyag szalma vályog Kisüzemi vályog szalma vályog és fűrészpor nád vályog nád vályog és fűrészpor Téglagyári vályog E o (/mm 2 ) ** 120 41 28 51 42 400 s o (/mm 2 ) ** 1,1 1,2 0,7 1,1 0,8 3,1 e o (%) 0,9 2,9 2,5 2,1 2 0,78 E u (/mm 2 ) -* -* -* -* -* 520 s u (/mm 2 ) -* -* -* -* -* 2,5 e u (%) -* -* -* -* -* 0,89 g -* -* -* -* -* 0,8 k -* -* -* -* -* 1,14 c -* -* -* -* -* 1,3 * a kísérleti berendezés korlátai miatt nem volt mérhető ** MSZ E 1052-1:2000 szabvány szerint meghatározható anyagjellemzők
s [/mm 2 ] AYAGMODELL Mérési eredmények Feszültség alakváltozás diagram ( Fehérvári Téglaipari Kft. ) 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 1. mérőpont 2. mérőpont 3. mérőpont átlag e [%] 0 0,5 1 1,5 2
FELTÉTELEZÉSEK -A vályog falazat húzószilárdságát elhanyagoltam -Érvényes a Bernoulli-avier hipotézis -A vizsgálataim falakra vonatkoznak, pillért nem vizsgáltam -em vizsgáltam a nedvességtartalom hatását a nyomószilárdságra
h=1,00 m A KERESZTMETSZET TEHERBÍRÁSI VOALA Anyagmodell Keresztmetszet Paraméterek eu=k eo eo o s o D e y z k=eu/eo>1,0 g=su/so<1,0 so su=g so d x e ul =/hdso M=M/hd 2 so Definíció: A keresztmetszet teherbírása az adott normál erőhöz, vagy adott külpontossághoz tartozó legnagyobb nyomatékot, illetve normál erő-nyomaték párt jelenti, függetlenül attól, hogy az alakváltozás eléri e a törési összenyomódás értékét, vagy sem.
A KERESZTMETSZET TEHERBÍRÁSI VOALA A teherbírási vonalnál alkalmazott s és e ábrák Esetek 1/A. eset 1/B. eset Ábrák s e s1 e1 e x d berepedt zóna s e s1 e1 so eo e a x d b berepedt zóna x e 1 0 e 1 x e o d e 0 o x e 1 d e u
A KERESZTMETSZET TEHERBÍRÁSI VOALA A teherbírási vonalnál alkalmazott s és e ábrák Esetek 2/A. eset 2/B. eset 2/C. eset Ábrák s s1 s2 s s1 so s2 s su s2 so e e1 e d x e2 e e1 a a eo d e b x b e2 e eu a d e x eo b x e 1 0 x d d x k b e 1 e o e o e 1 e u d e 1 a e u
A KERESZTMETSZET TEHERBÍRÁSI VOALA yomaték-görbület függvény =0,30 szinthez M 0,0012 s1 k=eu/eo=1,30 g=su/so=0,80 0,001 e1 0,0008 s1 so 0,0006 e1 eo 0,0004 0,0002 0 s1 e1 s2 e2 [1/cm] 0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005
A KERESZTMETSZET TEHERBÍRÁSI VOALA yomaték-görbület függvények eltérő normál erő szintekhez =0,10 =0,20 =0,30 =0,40 =0,50 =0,60 =0,70 =0,80 =0,90 M0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0-0,02-0,04 k=eu/eo=1,30 g=su/so=0,80 =0,50 =0,40 =0,30 =0,60 =0,20 =0,70 =0,10 (1 /cm) 0 0,005 0,01 0,015 =0,90 =0,80
A KERESZTMETSZET TEHERBÍRÁSI VOALA M 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0-0,02-0,04 k=eu/eo=1,30 g=su/so=0,80 eu=k eo eo képlékeny teherbírási vonal rugalmas 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 o s so e su=g so
L VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA Kiindulási feltételek: B vg,max ea a A b eb o statikailag határozott fal elem a fal tengelye kezdetben görbe (v g,max =L/300) e a =e b, és e a =e b M- függvény az anyagmodell szerint kis elmozdulások feltételezése másodrendű elmélet alkalmazása Definíció: a fal teherbírása az a legnagyobb normálerő, amelynél a rúd közbenső keresztmetszetén az igénybevételek elérik vizsgált keresztmetszet teherbírását. A teherbírás nem jelenti feltétlenül az anyag tönkremenetelét.
Egyensúlyi egyenletek: ) ( ) ( ) ( ) ( x A x A A x u x T v M M s in c o s ) ( A A x T c o s s in ) ( A A x T T B B A A x M M T ' v ' ' v Geometriai egyenletek: Fizikai egyenletek: M-függvény A a Ta Ma (x) M(x) x (x) v T(x) VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA 1 sin 2 2 max, 1 2 1 2 i h L L v h v v v g i i i i
VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA e a =e b k=eu/eo=1,15 g=su/so=0,8 l(l/d)=1 l(l/d)=5 l(l/d)=10 l(l/d)=15 l(l/d)=20 l (l/d)=25 l(l/d)=30
Csomópont képzések VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA
VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA e b =0 k=eu/eo=1,15 g=su/so=0,8 l(l/d)=1 l(l/d)=5 l(l/d)=10 l(l/d)=15 l(l/d)=20 l (l/d)=25 l(l/d)=30
VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA e a =-e b k=eu/eo=1,15 g=su/so=0,8 l(l/d)=1 l(l/d)=5 l(l/d)=10 l(l/d)=15 l(l/d)=20 l (l/d)=25 l(l/d)=30
VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA k=eu/eo=1,15 g=su/so=0,8 e bo =5 cm e bo =2,5 cm e bo =0 cm e bo =-2,5 cm e bo =-5 cm
VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA k=eu/eo=1,15 g=su/so=0,8
VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 szilárdsági tönkremenetel stabilitási tönkremenetel l (l/d) 0 5 10 15 20 25 30 lineárisan rugalmas anyagmodell (Mauerwerk Kalender, 1998) k=1,1; g=0,2; MSZ 15023; k=3; g=0,8; MSZ EV 1996 rugalmas-képlékeny anyagmodell (Kőrössi, 1997)
Köszönöm a figyelmet! csicsely@szt.bme.hu