Længe leve kalkmørtlen 3

Længe leve kalkmørtlen 3

I TEGL 1 og 2 2013 beskrives luftkalkmørtlers egenskaber og styrke til brug ved projektering og opmuring af konstruktioner og bygningsdele udført i sten og mørtel. Nærværende artikel er den tredje i rækken af artikler omhandlende luftkalkmørtler, og den tager afsæt i de to foregående artikler [1] [2] og i et netop afsluttet eksamensprojekt på BYG.DTU [3]. Med DTU projektet er det lykkedes at påvise, hvordan en luftkalkmørtel kan fremstilles, så den fungerer som en funktionsmørtel (M0,5), og så kan den anvendes i overensstemmelse med DS/EN 1996-1-1. Dét er af betydning, fordi muligheden for at kunne anvende luftkalkmørtler i bærende murværkskonstruktioner kan være afgørende både for valget af konstruktioner ­– og dermed også for den arkitektoniske udformning af et byggeri – og for holdbarheden og levetiden af en konstruktion eller bygningsdel, da murværk opført med luftkalkmørtel alt andet lige vil være mere plastisk – mere bevægeligt – end murværk opført med gængs mørtel . Anvendes luftkalkmørtel, vil eventuelle brud for det meste opstå i fugerne og ikke i stenen, hvilket ellers ofte er tilfældet, når der anvendes såkaldt ’stærkere’ mørtler. Man vil derfor med anvendelsen af luftkalkmørtel være i stand til at forebygge en række mulige skader, og opstår de alligevel, kan de som oftest uden videre udbedres på ’stilfærdig’ vis.

Beregningerne, som her gennemgås, viser, hvorledes styrken af murværket i et almindeligt parcelhus kan dokumenteres, når det er opmuret med kalkmørtel. Der er foretaget beregninger på forskellige konstruktionselementer, som alle typisk indgår i et muret parcelhus, og det er forudsat, at både bagmur og formur er muret op med luftkalkmørtel og at tagkonstruktionen er tung og udført af for eksempel teglsten.

Materialer og forudsætninger

Det forudsættes i beregningerne, at et muret hus opføres med en kalkmørtel M0,5 og med en mursten med en normaliseret trykstyrke på 27 MPa. Murstenen har en minutsugning på 1,25 kg/m2/min, hvorfor kohæsionen bliver 0,082, friktionskoefficienten bliver 1,0, og bøjningstrækstyrken om liggefugen vil være 0,04 MPa. I beregningerne forudsættes konstruktionen at høre til normal konsekvensklasse med tilhørende partialkoefficienter på materialernes styrker. Forudsætningerne er fundet i DTU projektet[3] – murværk opmuret med type A sten – og i DS/INF 167, 2. udgave.

Det forudsættes, at murværk har en stivhed, som er 375 gange murværkets trykstyrke. Dette resultat er dokumenteret i [5], hvortil der henvises. Alle vægge er forudsat udført som ½ stensvægge.

I beregningerne er vindpåvirkning forudsat svarende til påvirkningen i et parcelhuskvarter, dvs. hørende til i terrænkategori III. Det betyder et samlet regningsmæssigt vindtryk på 0,743 kN/m2 svarende til et hastighedstryk på 0,45 kN/m2.

Vægge

Murede vægge skal modstå belastninger fra flere forskellige kilder og skal bære lasten ved forskellige statiske principper. Murede vægge skal modstå lodret last fra egenlast af bygningen, nyttelast fra personer og naturlaster som fx snelast, og det sker ved søjlevirkning i væggen. Murede vægge skal også modstå  vandret påvirkning som ved belastning af for eksempel vind. De vandrette påvirkninger optages som bøjning og for udvalgte stabiliserende vægge også som skivevirkning.

Tværbelastede vægge beregnes lettest ved hjælp af brudlinjeteorien. I [4] er en metode udviklet, som sammenlignet med forsøg giver god overensstemmelse. Beregningsmetoden baserer sig på forskydning i diagonale brud i hjørnerne af de murede vægfelter og tillader ikke medregning af vandrette brudlinjer.  Beregningerne foretages ud fra brudfiguren som vist nedenfor. Det antages, at vægten fra tagkonstruktionen er påvirket af 0,03 MPa, hvilket svarer til 3,24 kN/m2. Det bør sikres, at der fra fundamentet og op til remmen er opspændt trækbånd, så denne kraft kan etableres. Væggen regnes som en kombinationsvæg, hvor bagmur og formur forbundet med bindere hjælpes i at overføre vindlasten til henholdsvis loftskiven og terrændækket.

 

 

Figur 1. Murfelt som undersøges for lodret og  vandret bæreevne.

Bæreevnen af det samlede murfelt, hvor mpx og mpy er bestemt iht. [4] bliver:

Bæreevnen af murpillen i midten bestemmes som:

Lasten, der afleveres fra væggene i facaden, føres af tagskiven til de stabiliserende vægge i huset – som regel vægge omkring køkken og toiletkerner – og til vægge uden huller i facaden. Disse vægge fører ved hjælp af skivevirkning lasten videre ned i terrændækket.

Skivevirkning beregnes ud fra anvendelse af Coulombs friktionshypotese:                                                                    

Centralt i bygningen og i facaden vil lodrette laster skulle føres til husets fundamenter. Det sker som lodret tryk på husets vægge. Styrken af en væg bestemmes under hensyntagen til stabilitetsfænomener, dvs. effekter, hvor konstruktionselementer uden vandret påvirkning uvarslet bøjer ud vandret.

Søjlebæreevne beregnes ud fra Ritter’s søjleformel:

De forskellige bæreevne udtryk er samlet i grafer nedenfor.

 

Figur 2. Bæreevnekurver. Til venstre ses bæreevnekurven for den tværbelastede væg. I beregningerne er l1 og l2 fastholdt og l3 øget. I midten ses beregningerne af den vandret påvirkede væg, som sikrer huset mod at vælte. Til højre ses den lodret bærende væg, hvor der er regnet med en y0 = 0,3. Ønskes lasten øget fx i det bærende hovedskillerum er det naturligt at vælge anden stenkvalitet.

Det ses af graferne ovenfor, at et facadeparti kan med 8 m mellem tværafstivende vægge. At murværket kan modstå 10 kN/m som belastning fra tagkonstruktionen og at der kan optages vandrette laster i 2 m vægstykker på 15 kN. Dette er feltstørrelser og belastninger som for almindelige parcelhuse er tilstrækkelige til at sikre styrke og stivhed.

Overliggere

Overliggere kan ikke iht. DS/EN 1996 udføres med ståltegl, da det som minimum kræver en mørtel med en trykstyrke på 2 MPa. Derfor må overliggere udføres som stik, hvor buevirkningen udnyttes til at bære lasten for tagkonstruktionen.  Styrken af et stik kan eftervises efter følgende formler:

Stikket sikres mod at skride ud ved hjælp af Coulombs friktionshypotese:

Hvor a = 500 mm (min. afstand mellem åbninger), REd er reaktionen fra stikket, og qEd er den lodrette last, som belaster stikket.

Det betyder, at man uden problemer og som vist nedenfor kan projektere med åbninger på 2 m i lysvidde (la). Der kræves i givet fald murpiller mellem åbningerne på min 500 mm for at sikre mod udskridning af det murede stik, og der kræves ligeledes en højde over vinduet på min 388 mm.

 

Figur 3. Bæreevnekurver for et stik, hvor den lodrette last fra tagkonstruktionen er q, og de vandrette splitkræfter fra stikket er H.

Konklusion

De ovenstående beregninger viser, at man kan dokumentere styrkeforholdene for sten og luftkalkmørtel. Det betyder altså, at man kan opføre et muret parcelhus med luftkalkmørtel – og leve op til gældende krav og standarder. Det skal understreges, at beregningerne også viser, at det er en forudsætning, at bygningen opføres med murede skillevægge pr. ca. 8 m facade med henblik på vindafstivning, og at taget skal være tungt, således at bagmuren herigennem stabiliseres. Endelig viser beregningerne også, at vinduesåbninger skal mures med stik i stedet for overliggere, og det tyder måske alt i alt på en – også arkitektonisk – tilbagevenden til gode og gamle dyder – til en tradition og en byggeskik, som for en tid måske har været glemt, men som nu kan komme til ny ære og værdighed i en tid, hvor man måske næsten sukker efter en smuk og fortællende detalje, man kan hvile øjet på – hjemme i sin have eller på gaden i byens rum, hvor mursten og mørtel – stadig – taler til os.

Artiklen er udarbejdet i samarbejde med Anders Nielsen, der har bidraget med nyttige kommentarer og tilføjelser. Anders Nielsen har desuden skrevet de to første artikler i serien.

Henvisninger

  1. Længe leve kalkmørtlen, Anders Nielsen, Tegl nr. 1. 2013
  2. Længe leve kalkmørtlen 2, Anders Nielsen, Tegl nr. 2. 2013
  3. Luftkalkmørtel som funktionsmørtel, Line Bundgaard Mathiassen og Lidija Dmitruk, MsC Speciale, BYG.DTU 2013
  4. Unreinforced Mansonry Walls Transversely and Axially Loaded, Lars Z. Hansen, Ph.D. Thesis BYG.DTU, 2004
  5. Stability of masonry columns, Lars Zenke Hansen, R-055 BYG.DTU, 2003

Tekst og illustrationer: Lars Zenke Hansen, Civilingeniør Ph.d., ALECTIA A/S

Serie
Tidsskriftet Tegl - artikler
Serienummer
2013 3
Gyldighed
Gældende
Supplerende emneord