TARTÓSZERKEZET-REKONSTRUKCIÓS SZAKMÉRNÖKI KÉPZÉS
VÁLYOGÉPÍTÉS Vályog szerkezetekre vonatkozó szabványok, előírások
O. Dr. CSICSELY ÁGNES egyetemi adjunktus BME, Építészmérnöki Kar Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék
TARTALOM 1.) Előzetes vizsgálatok 2.) Magyarországon érvényes szabvány, ajánlás 3.) Vályog szerkezetek teherbírás vizsgálata
HELYSZÍNI VIZSGÁLATOK
(Forrás: Medgyasszay/Novák: 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
HELYSZÍNI 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/Novák: Föld- és Szalmaépítészet)
HELYSZÍNI 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/Novák: Föld- és Szalmaépítészet)
HELYSZÍNI 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/Novák: Föld- és Szalmaépítészet)
HELYSZÍNI 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/Novák: Föld- és Szalmaépítészet)
LABORATÓRIUMI VIZSGÁLATOK Szemmegoszlás vizsgálat Az agyag mennyiségének meghatározása Kötőerő vizsgálat A nyomószilárdság meghatározása Kapilláris-vízfelvétel A zsugorodás vizsgálata
(Forrás: Medgyasszay/Novák: Föld- és Szalmaépítészet)
TARTALOM 1.) Előzetes vizsgálatok 2.) Magyarországon érvényes szabvány, ajánlás 3.) Vályog szerkezetek teherbírás vizsgálata
AJÁNLÁS Vályog, mint építőanyag 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
1
-
-
Félnehézvályog
1,2
2
2
-
3
3
Nehézvályog
A vályog falazóelemek nyomószilárdsága, N/mm2
LEHMBAU REGELN (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 60o-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/Novák: Föld- és Szalmaépítészet)
LEHMBAU REGELN (2002)
(Forrás: Medgyasszay/Novák: Föld- és Szalmaépítészet)
EGYÉB AJÁNLÁSOK Tűzvédelem: testsűrűség >1700 kg/m3 – nem éghető Akusztika: 30 cm vastag fal - 52 dB Hővezetési tényező:
- könnyűvályog (1200 kg/m3) – l=0,47 W/mK - szalmás vályog (1600 kg/m3) – l=0,73 W/mK - nehéz vályog (1800 kg/m3) – l=0,91 W/mK
(Forrás: Medgyasszay/Novák: Föld- és Szalmaépítészet)
TARTALOM 1.) Előzetes vizsgálatok 2.) Magyarországon érvényes szabvány, ajánlás 3.) Vályog szerkezetek teherbírás vizsgálata
FOGALMAK Fal csatlakozás a födémhez
Falelem 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:
- kisüzemi vályog nyolc eltérő összetétellel - három eltérő tulajdonság-módosító adalék (szalma, nád, fűrészpor)
A vizsgálatok típusa:
- száradási zsugorodás mérés - nyomószilárdság mérés
FALAZÓELEMEK VIZSGÁLATA A keverék összetevői térfogatarányban Minta jele
Légszáraz testsűrűség
Agyag
Szalma
Nád
Fűrészpor
(kg/m3)
SZ1
3
1
-
-
1546
N1
3
-
1
-
1642
SZ2
3
2
-
-
1387
N2
3
-
2
-
1328
SZ1F1
3
1
-
1
1303
N1F1
3
-
1
1
1411
SZ1F1/2
3
1
-
1/2
1469
N1F1/2
3
-
1
1/2
1471
FALAZÓELEMEK VIZSGÁLATA I
II
III
Alakváltozás [ % ]
8
SZ1
térfogatos 4
lineáris 0
0
30
60
Idő [nap]
laborban 20 oC-on - szárító szekrényben 60 oC-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 4 2 s (N/mm )
SZ1
SZ1F1 SZ2 SZ1F1/2
0 0
e (%) 25
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 Többlet anyag
Nyomószilárdság változás Szalma (~25 térfogat%)
Nád (~25 térfogat%)
szalma (~15 térfogat%)
csökken
-
nád (~15 térfogat%)
-
csökken
fűrészpor (~15 térfogat%)
csökken
csökken
fűrészpor (~8 térfogat%)
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
Nád
Fűrészpor
sz1
3
1
-
-
sz1f1/2
3
1
-
1/2
n1
3
-
1
-
n1f1/2
3
-
1
1/2
r (referencia, csak agyag)
1
-
-
-
FALELEMEK VIZSGÁLATA szalma
1,2
nád
2 s (N/mm )
agy ag
nád, fűrészpor szalma, fűrészpor
0 0
Agyag
Szalma vályog
Szilárdság
referencia
nő
Alakváltozás
referencia
nő
3
Szalma vályog és fűrészpor csökken nő
e (%)
Nád vályog
Nád vályog és fűrészpor
nem változik
csökken
nő
nő
A MÉRT ANYAGJELLEMZŐK Kisüzemi vályog
Téglagyári vályog
csak agyag
szalma vályog
szalma vályog és fűrészpor
nád vályog
nád vályog és fűrészpor
Eo (N/mm2)**
120
41
28
51
42
400
so (N/mm2)**
1,1
1,2
0,7
1,1
0,8
3,1
eo (%)
0,9
2,9
2,5
2,1
2
0,78
Eu (N/mm2)
-*
-*
-*
-*
-*
520
su (N/mm2)
-*
-*
-*
-*
-*
2,5
eu (%)
-*
-*
-*
-*
-*
0,89
g
-*
-*
-*
-*
-*
0,8
k
-*
-*
-*
-*
-*
1,14
c
-*
-*
-*
-*
-*
1,3
* a kísérleti berendezés korlátai miatt nem volt mérhető ** MSZ EN 1052-1:2000 szabvány szerint meghatározható anyagjellemzők
ANYAGMODELL Mérési eredmények Feszültség alakváltozás diagram
s [N/mm 2]
( 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
0
0,5
1
1,5
e [%] 2
FELTÉTELEZÉSEK -A vályog falazat húzószilárdságát elhanyagoltam -Érvényes a Bernoulli-Navier hipotézis -A vizsgálataim falakra vonatkoznak, pillért nem vizsgáltam -Nem vizsgáltam a nedvességtartalom hatását a nyomószilárdságra
A KERESZTMETSZET TEHERBÍRÁSI VONALA Anyagmodell
Keresztmetszet
Paraméterek
z
s eo
k=eu/eo>1,0
o
e
o D
su=g so so d x
h=1,00 m
eu=k eo
e uL N
y
g=su/so<1,0 N=N/hdso
M=M/hd2so
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 VONALA A teherbírási vonalnál alkalmazott s és e ábrák Esetek
1/A. eset
Ábrák
N
s
s1
e
e1
s e
e
d
e1
so
0 x d
e1 e o
N
s1 eo
e1
berepedt zóna
e
berepedt zóna
x
x
1/B. eset
a
b x d
0 x d
eo e1 eu
A KERESZTMETSZET TEHERBÍRÁSI VONALA A teherbírási vonalnál alkalmazott s és e ábrák Esetek
2/A. eset
Ábrák
2/B. eset
N
s
s1
e
e1
s2 e2 e
s e
so
N
N
s2
s1 eo
e1
e
a
e2
0 x d
e1
e1 e o
e
x
su eu
eo
e
d x k b
eo e1 eu
b x
b
a
so
s2
a
d
x
s
b
x d
2/C. eset
d
d a e1 eu
A KERESZTMETSZET TEHERBÍRÁSI VONALA Nyomaték-görbület függvény – N=0,30 szinthez k=eu/eo=1,30
M 0,0012
s1
0,001
e1
g=su/so=0,80
so
0,0008
s1 e1
0,0006 0,0004
eo
s1 s2
0,0002
e1
e2
[1/cm]
0 0
0,001
0,002
0,003
0,004
0,005
A KERESZTMETSZET TEHERBÍRÁSI VONALA Nyomaték-görbület függvények – eltérő normál erő szintekhez k=eu/eo=1,30
N=0,10
M 0,12
N=0,20
0,1
N=0,30
0,08
N=0,40
0,06
N=0,50
0,04
N=0,60
N=0,70 N=0,80 N=0,90
g=su/so=0,80
N=0,40
N=0,50
N=0,60
N=0,30 N=0,20
N=0,70
N=0,10
N=0,80
0,02
(1 /cm)
0
-0,02 0 -0,04
N=0,90
0,005
0,01
0,015
A KERESZTMETSZET TEHERBÍRÁSI VONALA k=eu/eo=1,30
s
g=su/so=0,80
eu=k eo
eo
e
képlékeny
su=g so so
M 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 -0,02 0 -0,04
o
teherbírási vonal
rugalmas
N 0,2
0,4
0,6
0,8
1
VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA Kiindulási feltételek:
B
Nb
• statikailag határozott fal elem • a fal tengelye kezdetben görbe (vg,max=L/300)
eb
• ea=eb, és ea=eb
• M- függvény az anyagmodell szerint
L
v g,max
• kis elmozdulások feltételezése • másodrendű elmélet alkalmazása
ea
o A
Na
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.
VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA Egyensúlyi egyenletek: M (x) M A N A v(x) T A ( x u (x))
x
N
M(x) N(x) A Ma
MAMB TA xB
2 2 v i v i 2 2 v i 1 h i 1 v g , max sin h i 1 L L Geometriai egyenletek:
(x)
Na
N A c o s T A s in
T ( x ) N A s in T A c o s
T(x)
Ta
(x)
v
v'
v '' Fizikai egyenletek: M-függvény
VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA N
N
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
ea=eb
k=eu/eo=1,15
g=su/so=0,8
VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA Csomópont képzések
VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA N
N
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
eb=0
k=eu/eo=1,15
g=su/so=0,8
VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA N
N
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
ea=-eb
k=eu/eo=1,15
g=su/so=0,8
VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA N
N
N
N
ebo=5 cm
ebo=2,5 cm ebo=0 cm
ebo=-2,5 cm ebo=-5 cm
N
N
N
N
N
N
k=eu/eo=1,15
g=su/so=0,8
VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA k=eu/eo=1,15
g=su/so=0,8 N
N
VÁLYOGFALAK TEHERBÍRÁS VIZSGÁLATA
szilárdsági tönkremenetel
N
stabilitási tönkremenetel
0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
N
N
l (l/d) 0
5
10
15
20
25
lineárisan rugalmas anyagmodell (Mauerwerk Kalender, 1998) k=1,1; g=0,2; MSZ 15023; k=3; g=0,8; MSZ ENV 1996
rugalmas-képlékeny anyagmodell (Kőrössi, 1997)
30
Köszönöm a figyelmet!
[email protected]
