Upp í vindinn - 01.05.1982, Blaðsíða 26

Ríkharður Kristjánsson verkfræðingur
Bending steyptra
útveggja húsa undir
þvingunarkröftum
INNGANGUR
Þesi grein er aöeins úrdráttur úr hluta verks sem fjallar
um þvingunarkrafta í steyptum mannvirkjum en hér verður
stuttlega fjallaö um bendingu steyptra útveggja húsa sem
einangruð eru aö innan.
Höfundur þessarar greinar hefur kannað nokkuð ástand
steyptra mannvirkja hérlendis, bæði sem starfsmaður Rann-
sóknastofnunar byggingariðnaðarins og síðan sem sjálf-
stæður ráðgjafaverkfræðingur hjá Línuhönnun hf.
Ef við lítum á stakar sprungur má segja að heildarniður-
staðan hafi verið þessi:
• Ástand mannvirkjanna er þeim mun verra sem reikn-
ingslegt álag er minna.
2. ÁSTAND STEYPTRA HÚSA HÉRLENDIS
í ritinu Steypuskemmdir - ástandskönnun eru settar fram
tölur um skemmdir í íslenskum húsum.
Um þær alvarlegustu - alkaliskemmdirnar - verður ekki
fjallað hér.
Tíðni hinna ýmsu sprungna í húsum í Reykjavík var eftir-
farandi:
• Sprungur út frá gluggum 60-70%
• Lóðréttar sprungur í veggjum.
Einbýlishús 40-50%
Raðhús 50-60%
Blokkir 60-70%
• Sprungur á plötuskilum 60-70%
3. ORSAKIR SKEMMDANNA
Lengi vel var talið að rýrnun steypu væri höfuðorsök
sprungna af því tagi sem eru svo áberandi í íslenskum
húsum. Þetta olli mjög ströngum kröfum um gerð steypu og
verður fjallað um það nánar í (1).
Á síðari árum hefur athygli manna þó beinst að öðrum
skemmdavaldi þ.e. hitasveiflum.
Höfundur þessarar greinar er þess fullviss að hitasveiflur
eru höfuðorsök stakra sprungna í íslenskum húsum. (1.)
4. ÞVINGUNARKRAFTAR
Með þvingunarkröftum er hér átt við krafta sem eru i inn-
byrðis jafnvægi í mannvirkinu en valda spennum.
í steyptum mannvirkjum eru orsakirnar oftast: mismun-
andi rýrnun og/eða hitastig samliggjandi hluta. Mjög mikil-
vægt er að gera sér grein fyrir eðliseiginleikum þvingunar-
krafta og mismun á sniðkröftum sem stafa af þvingun og
hinum sem stafa af ytra álagi. Við getum orðað þetta
svona:
• Ytra álag:
Sniðkraftar eru beint fall af ytri kröftum. Formbreytingar
eru háðir stífni.
• Þvingunarálag:
Formbreytingar beint háðar ytri orsök. Sniðkraftar eru
háðir stífni.
26
Þessi munur er mjög mikilvægur þegar ákveðið skal
hvernig á að taka tillit til áhrifa sem geta valdið þvingunar-
kröftum t.d. hitasveiflna.
Á mynd 4.1. er sett upp samband vægis M og krappa <í>
fyrir steyptan bjálka undir vaxandi álagi.
Mynd 4.2. Samband vægis og krappa fyrir bjáika undir vax-
andi álagi.
Við sjáum að formbreytingin <i> 1t(notaálag) veldur
stóru vægi M 11 enþegar nálgast brotálag þ.e. þegar
stífni mannvirkisins hefur minnkað hefur sama formbreyting
(sama hitabreyting) lítil áhrif á vægi. Af þessu getum við
dregið mjög mikilvæga ályktun.
• Sniðkraftar vegna hitasveiflna, rýrnunar, mismunavægis
og fleiri þvingunarvalda eru sterk undir litlu ytra álagi (not-
aálag) meðan mannvirkið er stíft en hverfa oftast undir
brotálagi og hafa því oftast ekki áhrif á brotöryggi mann-
virkisins.
5. HÖNNUN MEÐ TILLITI TIL SPRUNGUVÍDDAR
5.1. Inngangur
Við hönnun er yfirleitt borið saman ytra álag mannvirkis-
ins og innra þol með vissu öryggiskerfi.
Stundum hefur hitabreytingum alveg verið sleppt en
stundum hefur innri sniðkröftum hreinlega verið bætt við
sniðkrafta frá álagi. Hvort tveggja er rangt. ( kafla 4 var
bent á að þvingunarkraftar væru í eðli sínu alls ólíkir álagi
og sýnt fram á að áhrif þeirra minnka stöðugt þegar nær
dregur hinu endanlega brotálagi. Steypt mannvirki víkja sér
undan þvingun með því að opna sprungur og aflagast.
Hönnun steyptra mannvirkja ætti því að fara fram í að
minsnta kosti tveimur stigum.
• Notaálag: Gætt að sprunguvídd og formbreytingum.
Tekið tillit til þvingunarkrafta
• Brotálag: Brotöryggi mannvirkisins ákveðið. Yfirleitt
hægt að sleppa áhrifum þvingunarkrafta.
í sumum stöðlum er þessa nú þegar krafist. Þó er þar