2006-12-33-44_kiernozycki.pdf

KONSTRUKCJE–ELEMENTY–MATERIAŁY

Przerwy dylatacyjne w konstrukcjach

żelbetowych

Prof. dr hab. inż. Włodzimierz Kiernożycki, Politechnika Szczecińska,

mgr inż. Mirosław Lipski, Intop, Szczecin

1. Wprowadzenie

nanego elementu budowlanego

oraz innych zewnętrznych warun-

ków jego eksploatacji, wpływają

na techniczny sposób ich wykona-

nia. Poza prostym podziałem kon-

strukcji na poszczególne jej czę-

ści, z zachowaniem między nimi

niezbędnego odstępu z ewentu-

alnym uszczelnieniem przestrze-

ni powstałych pomiędzy sąsied-

nimi elementami, coraz częściej

w przekroju przerwy dylatacyjnej

montuje się złożone profile ochron-

ne oraz mechanizmy umożliwia-

jące wybiórczo przesuw lub obrót

łączonych elementów konstruk-

cji. Zaawansowane mechanicznie

„urządzenia dylatacyjne” gwaran-

tują nie tylko założoną liczbę stop-

ni swobody łączonych elementów

w ściśle określonych kierunkach,

ale również przejmowanie wystę-

pujących między nimi niektórych

oddziaływań statycznych, np. sił

poprzecznych.

nierównomiernego rozkładu tempe-

ratury również ich wyginanie i skrę-

canie. W układach statycznie nie-

wyznaczalnych zmiany temperatury

generują wzrost sił wewnętrznych,

które mogą doprowadzić do tworze-

nia się rys i pęknięć.

2. Dylatacyjne przerwy skurczowe

Przeciwdziałają następstwom

skurczu twardniejącego betonu.

Stosowane są w obiektach reali-

zowanych w technologii betonu

monolitycznego, szczególnie wów-

czas, gdy wymagana jest szczel-

ność poszczególnych przegród

– np. zbiorniki na ciecze.

3. Przerwy dylatacyjne umoż-

liwiające swobodę osiadania

poszczególnych segmentów

budowli

Tego rodzaju pionowe przerwy dy-

latacyjne obejmują zazwyczaj

całość konstrukcji wraz z funda-

mentem. Stosowane są na tere-

nach szkód górniczych, przy zmia-

nie rodzaju fundamentów, różnej

konstrukcji i obciążeniach poszcze-

gólnych segmentów budowli,

w przypadku rozbudowy obiektu

– pomiędzy obiektami już istnieją-

cymi i nowo wznoszonymi.

4. Przerwy dylatacyjne zabezpie-

czające obiekt lub jego poszcze-

gólne elementy przed wpływem

oddziaływań dynamicznych lub

akustycznych

Ograniczają następstwa drgań na

konstrukcje generowane np. trzę-

sieniami ziemi, ruchem ulicznym

oraz innymi źródłami pochodzą-

cymi z zewnątrz. W tej grupie

mieszczą się również „dylatacyjne

przerwy wewnętrzne”, stosowane

wewnątrz budynków przemysło-

wych i mieszkalnych np.: izolacje

Przerwy dylatacyjne wyznaczają

miejsca całkowitego lub częściowe-

go podziału konstrukcji na poszcze-

gólne wyodrębnione jej części lub

elementy. Mogą występować cza-

sowo – w fazie realizacji budowli

bądź też określać miejsca trwałego

podziału konstrukcji – stanowiąc

element świadomego kształtowa-

nia schematu statycznego ustroju.

Umożliwiają zazwyczaj ograniczo-

ną swobodę przemieszczeń oraz

obrotów poszczególnych części

budowli lub jej elementów wzglę-

dem sąsiednich, bądź tylko w fazie

realizacji obiektu, bądź w fazach

jego realizacji, jak i użytkowania.

Występują zarówno w obiektach

wznoszonych z elementów prefa-

brykowanych, jak i wykonywanych

w technologii betonu monolitycz-

nego. Przerwy dylatacyjne kształ-

tując schemat statyczny konstruk-

cji wywierają wpływ na wartości sił

wewnętrznych w poszczególnych

jej elementach.

Konieczność wprowadzania przerw

dylatacyjnych we wznoszonych

obiektach wynika zazwyczaj z uwa-

runkowań statyczno-konstrukcyj-

nych, technologiczno-organizacyj-

nych, funkcjonalnych, a nierzadko

też estetycznych. Często wymie-

nione uwarunkowania występują

łącznie, co może ułatwić, ale rów-

nież komplikować wybór właściwe-

go rozwiązania.

Zróżnicowane funkcje przerw dyla-

tacyjnych, wynikające ze ściśle

określonych uwarunkowań sta-

tyczno-konstrukcyjnych, technolo-

giczno-organizacyjnych i funkcjo-

nalnych, a także obciążeń wyko-

2. Systematyka i rozwiązania

konstrukcyjne przerw dylata-

cyjnych

Tradycyjny podział przerw dylata-

cyjnych związany jest z występują-

cymi na budowle oddziaływaniami,

wywoływanymi różnymi warunka-

mi ich eksploatacji oraz wpływem

otoczenia. W pracy [2] wymieniono

następujące rodzaje przerw dylata-

cyjnych:

1. Dylatacyjne przerwy termiczne

Przeciwdziałają negatywnym wpły-

wom zmian temperatury zewnętrz-

nej, której wahania dobowe oraz

roczne wywołują skrócenie lub

wydłużenie poszczególnych ele-

mentów konstrukcji, a w przypadku

PRZEGLĄD BUDOWLANY 12/2006

KONSTRUKCJE–ELEMENTY–MATERIAŁY

Tabela 1. Rodzaje przerw dylatacyjnych

Przerwa dylatacyjna

(wymagane funkcje)

Przykłady oddziaływań

Przykłady konstrukcji

1. Ruchome przerwy dylatacyjne

(umożliwienie swobody przemiesz-

czeń sąsiednich elementów:

– poziomych

– pionowych

– wpływy termiczne, skurcz betonu

– nierównomierne osiadanie, wpływy ter-

miczne

– stropodachy, posadzki, ściany zbiorników

– obiekt realizowany na terenie o zróżnicowanym

profilu geotechnicznym, wykładziny kominów energe-

tycznych

– prefabrykowane przęsła obiektów handlowych

– przęsła konstrukcji mostowych

– obrotów

– przemieszczenia złożone)

– zmienne obciążenie przęseł

– łączny wpływ temperatury i obciążeń

zewnętrznych

2. Robocze przerwy dylatacyjne (umoż-

liwienie etapowej realizacji obiektu z

uwagi na:

– zmienne w czasie właściwości sto-

sowanego materiału

– szybkość twardnienia betonu, wpływy

termiczne generowane ciepłem twardnienia

cementu

– oddziaływania termiczne wywoływane cie-

płem twardnienia cementu, różnice skurczu

twardniejącego betonu

– zmiany temperatury zewnętrznej, zróżni-

cowany skurcz lub pęcznienie stosowanych

materiałów

– konstrukcje monolityczne, konstrukcje masywne

wznoszone metodą betonowania warstwowego

– różnice czasowe wznoszenia

poszczególnych elementów kon-

strukcji

– różne właściwości fizyczne stoso-

wanych materiałów)

– połączenie ściany z płytą lub ławą fundamentową po

dłuższej przerwie w betonowaniu

– okładziny zewnętrzne elementów konstrukcyjnych,

przejścia elementów instalacyjnych przez układ kon-

strukcyjny obiektu

3. Konstrukcyjne przerwy dylatacyjne

(umożliwiające połączenie sąsiednich

elementów z zachowaniem ściśle

określonych stopni swobody oraz

gwarantujące przejęcie niektórych sił

wewnętrznych)

– zmiany temperatury zewnętrznej, skurcz

twardniejącego betonu

– połączenia elementów prefabrykowanych np.

słup–rygiel, połączenia pomiędzy elementami realizo-

wanymi w technologii betonu monolitycznego, łożyska

i przeguby konstrukcji monolitycznych i prefabryko-

wanych

wibroakustyczne pod maszyny, izo-

lacje akustyczne podłóg i ścian.

5. Dylatacyjne przerwy konstruk-

cyjne

W opracowaniu [2], do tej grupy

przerw dylatacyjnych zaliczono

min.: dylatacje dachów, tarasów,

gzymsów, stropów i ścian oraz żel-

betowych konstrukcji ramowych

– monolitycznych i prefabrykowa-

nych. Do przerw dylatacyjnych zali-

czono również miejsca łączenia

(podparcia) poszczególnych ele-

mentów prefabrykowanych.

Bardziej ogólny podział przerw

dylatacyjnych, związany z ich kon-

strukcją oraz uwarunkowaniami

funkcjonalnymi, podaje E. Hampe

[3]. Ogólnie, przerwy dylatacyjne

dzieli na trzy grupy:

1. Ruchome przerwy dylatacyj-

ne – umożliwiające swobodę prze-

mieszczeń przyległych elementów

w wybranych lub we wszystkich

kierunkach, wraz z ewentualną

możliwością ich obrotów.

2. Robocze przerwy dylatacyjne

– stosowane ze względów techno-

logiczno-organizacyjnych, techno-

logiczno-materiałowych oraz este-

tycznych (np. płaszczyzny zespo-

lenia masywnych płyt fundamento-

wych betonowanych warstwowo).

3. Konstrukcyjne przerwy dylata-

cyjne gwarantujące określoną licz-

bę stopni swobody w miejscach

łączenia elementów, ale również

przejmowanie niektórych sił sta-

tycznych (np. ślizgowe podparcia

belek, przeguby itp.).

Poza wymienionymi klasyfikacjami

wyróżnia się:

– otwarte przerwy dylatacyjne

(przepuszczające wodę),

– przerwy dylatacyjne odporne

na działanie wilgoci i wody bez

ciśnienia,

– przerwy dylatacyjne odporne

na działanie wody pod ciśnieniem.

W wielu przypadkach stosuje się

rozwiązania „bez przerw dylata-

cyjnych”. Dotyczy to szczególnie

oddziaływań związanych z wpły-

wem zmian temperatury oraz skur-

czu twardniejącego betonu. Odpo-

wiednio dobrane zbrojenie realizo-

wanych elementów rozprasza rysy

na ich długości, z zachowaniem

dopuszczalnej szerokości ich roz-

warcia, kompensując sumaryczne

przemieszczenia, które mogłyby

wystąpić w miejscach tradycyjnych

przerw dylatacyjnych.

W tabeli 1 podano ogólny podział

przerw dylatacyjnych z uwagi

na ich konstrukcje i wymagania

funkcjonalne oraz występujące

oddziaływania. Przedstawiono

również przykłady stosowania tego

typu rozwiązań w praktyce budow-

lanej.

Wybór konstrukcji przerw dyla-

tacyjnych związany jest przede

wszystkim z ich przeznaczeniem

funkcjonalnym oraz rodzajem

i wielkością występujących obcią-

żeń. Szczególnie znaczący wpływ

na wybór rozwiązania technicz-

PRZEGLĄD BUDOWLANY 12/2006

KONSTRUKCJE–ELEMENTY–MATERIAŁY

Rys. 1. Rozwiązania przerw dylata-

cyjnych ścian zewnętrznych: a) usz-

czel nienie materiałem elastycznym,

b) przerwa dylatacyjna wypełniona pro-

filem uszczelniającym, c) przerwy dyla-

tacyjne elementów wielkopłytowych,

d) przerwy zabezpieczone taśmami

(1 – wkładka elastyczna, 2 – masa usz-

czel niająca, 3 – profil uszczelniający,

4 – profil zaciskowy, 5 – kanały pio-

nowe, 6 – uszczelnienie przeciwwia-

trowe, 7 – przestrzeń dekompresji,

8 – uszczelnienie przeciwdeszczowe,

9 – oddziaływania deszczu, 10 – klej,

11 – taśma uszczelniająca) [4]

1 2

5 6 7 8

nego konstrukcji przerwy dylata-

cyjnej mają wielkości występują-

cych obciążeń oddziaływujących

na sąsiednie elementy obiektu

wywoływane np. zmiennym obcią-

żeniem użytkowym lub termicz-

nym – w zależności od spodzie-

wanych wahań temperatury i dłu-

gości przyległych elementów oraz

zachowanie warunku szczelności

przed wpływem wilgoci lub wody

pod ciśnieniem. Niektóre z wymie-

nionych uwarunkowań omówiono

szerzej w pukncie 2.3 artykułu.

W zależności od sposobu kształto-

wania przerwy można wyróżnić:

– przerwy dylatacyjne kształto-

wane tradycyjnie, pozostawiające

zazwyczaj wolną przestrzeń pomię-

dzy poszczególnymi elementami

lub segmentami budowli, do zabu-

dowy której mogą być zastosowa-

ne rożne materiały, które nie są

ze sobą bezpośrednio powiązane

mechanicznie,

– przerwy dylatacyjne wypełnione

urządzeniami dylatacyjnymi, które

jako całość stanowią bezpośred-

nio powiązaną ze sobą konstrukcję

mechaniczną.

• Obiekty budownictwa ogólnego

– Przerwy dylatacyjne ścian i stro-

podachów

Ściany zewnętrzne tego typu

budowli narażone są na wpływ

temperatur zewnętrznych, działanie

opadów atmosferycznych, wiatru,

nieraz również na nierównomierne

osiadanie. Na rysunku 1 przedsta-

no zazwyczaj przez ustawienie

podwójnych poprzecznych ścian

nośnych z przerwaniem na nich

ciągłości stropów i ścian. Takie

szczeliny wymagają zabezpiecze-

nia budynku przed wnikaniem wód

opadowych oraz stratami ciepła.

Przerwy te muszą być jednocze-

śnie wentylowane, co wymaga spe-

1– płyty dachowe

2 – warstwa poślizgowa

3 – warstwa elastyczna

4 – izolacja przeciwpoślizgowa

5 – izolacja termiczna

6 – szlichta cementowa

7 – szczelina dylatacyjna

8 – warstwy pokrycia

Rys. 2. Przykład przerwy dylatacyjnej tarczy stropodachu

wiono różne rozwiązania przerw

dylatacyjnych ścian zewnętrznych

według E. Cziesielskiego [4].

Dylatacje budynków z elemen-

tów wielkopłytowych wykonywa-

cjalnego opierzenia na poziomie

cokołu i dachu. Istotny problem

stanowią również złącza prefabry-

katów – rys. 1 c), które nie zawsze

zachowują szczelność. W ścianach

2.1. Przerwy dylatacyjne kształ-

towane tradycyjnie

Przerwy dylatacyjne kształtowane

tradycyjnie stosowane są zazwy-

czaj w obiektach budownictwa

ogólnego, w niektórych obiektach

przemysłowych, w konstrukcjach

zbiorników na ciecze oraz obiek-

tach mostowych o małej rozpięto-

ści przęseł.

1 – izolacje powłokowe

2 – ścianka dociskowa

Rys. 3. Pionowa przerwa dylatacyjna ściany piwnicy [2]

PRZEGLĄD BUDOWLANY 12/2006

KONSTRUKCJE–ELEMENTY–MATERIAŁY

– Przerwy dylatacyjne podłóg

Pomijając nadmierne ugięcia pod-

łóg betonowych wykonywanych

bezpośrednio na gruncie, wynikają-

cych zazwyczaj z osiadania same-

go podłoża lub nadmiernych

odkształceń niewłaściwie dobra-

nej izolacji cieplnej, można uznać,

że potrzeba wykonywania szczelin

dylatacyjnych związana jest przede

wszystkim ze skurczem wysychają-

cego betonu. Siły tarcia występują-

ce w miejscu styku podkładu beto-

nowego z podłożem ograniczają

jej swobodę odkształceń, co generu-

je skurczowe naprężenia wymuszo-

ne prowadzące często do ich spę-

kań, obejmujących cały przekrój

konstrukcji. W zależności od miej-

sca usytuowania podłogi w budowli,

jej konstrukcja może składać się

z kilku warstw: posadzki, podkładu,

izolacji cieplnej bądź przeciwdźwię-

kowej oraz izolacji przeciwwilgocio-

wych lub przeciwwodnych. Sposób

rozwiązania styku między warstwą

konstrukcyjną podłogi a podłożem

pozwala wyróżnić:

– podłogi związane z podłożem,

– podłogi pływające, układane na

warstwie poślizgowej.

1 – linia muru po rozszerzeniu

2 – linia muru po skurczeniu

3 – proﬁl z pianki elastycznej

4 – zagruntowane podłoże

5 – masa uszczelniająca

6 – wspornik

4 2 3 1

20 mm

(min 15 mm)

Propozycja konstrukcji

poziomej szczeliny

dylatacyjnej w murze licowym

Propozycja konstrukcji

pionowej szczeliny

dylatacyjnej w murze licowym

Rys. 4. Pozioma – a) i pionowa – b) przerwa dylatacyjna w murze licowym

(propozycja rozwiązania technicznego wg [5])

zewnętrznych często występują

przecieki, szczególnie na wyższych

kondygnacjach. Jednym z powo-

dów nieszczelności tych złącz są

termiczne ruchy nie zdylatowanej

tarczy stropodachowej [1]. Tarcza

stropodachowa powinna mieć

swobodę odkształceń względem

konstrukcji budynku. Przykładową

konstrukcję przerwy dylatacyjnej

tarczy stropodachu przedstawiono

na rysunku 2.

Tradycyjne konstrukcje piono-

wych przerw dylatacyjnych ścian

zewnętrznych budynków narażo-

nych na parcie wody przedstawio-

no na rysunku 3 [2].

W obiektach budownictwa ogólne-

go stosowane są często warstwo-

we ściany zewnętrzne z pustką

powietrzną lub z pustką powietrz-

ną i izolacją cieplną, bądź tylko

z izolacją cieplną. Zróżnicowany

wpływy temperatury zewnętrznej

na warstwę licową oraz konstruk-

cyjną wywołuje ich niejednakowe

zmiany objętościowe. Z tego powo-

du, niezależnie od przerw dyla-

tacyjnych warstwy konstrukcyjnej,

należy stosować również piono-

we i poziome przerwy dylatacyjne

w zewnętrznej warstwie wykończe-

niowej. Poziome szczeliny dyla-

tacyjne warstwy licowej sytuowa-

ne są wzdłuż linii jej podparcia.

W zależności od grubości warstwy

zewnętrznej, maksymalne odstę-

py w pionie pomiędzy poziomami

podparcia warstwy licowej miesz-

czą się w granicach od 12÷20 m.

Ze względów estetycznych, szcze-

liny te sytuowane są zazwyczaj

w górnej linii poziomej otworów

okiennych. W zależności od usy-

tuowania elewacji względem stron

świata, co związane jest ze zmia-

nami intensywności nasłonecz-

nienia, odstępy pomiędzy piono-

wymi szczelinami dylatacyjnymi

nie mogą być większe od 7÷14 m

[5]. Przykłady uszczelnienia tych

przerw dylatacyjnych, podane

w jednym z katalogów firmowych

mocowań murów licowych, przed-

stawiono na rysunku 4.

Rys. 5. Betonowa podłoga związana z podłożem: 1 – posypka piaskowa,

2 – podbudowa betonowa, 3 – podkład betonowy lub żelbetowy (warstwa nośna),

4 – posadzka) [6]

Rys. 6. Betonowa podłoga nie związana z podłożem (pływająca): 1 – pod-

sypka piaskowa, 2 – podbudowa betonowa, 3 – warstwa poślizgowa (pozioma

przerwa dylatacyjna), 4 – podkład betonowy lub żelbetowy (warstwa nośna),

5 – posadzka [6]

PRZEGLĄD BUDOWLANY 12/2006

KONSTRUKCJE–ELEMENTY–MATERIAŁY

2 4 5

ich poszczególnych elementów

konstrukcyjnych. Z tego powodu

należy je sytuować wzdłuż osi

głównych belek nośnych oraz

w połowie rozpiętości płyt stro-

powych.

Podłogi betonowe, z uwagi na duże

wymiary w planie oraz omówione

wcześniej uwarunkowania, prak-

tycznie zawsze wymagają dylato-

wania. Przykład układu przerw dyla-

tacyjnych w tradycyjnej podłodze

betonowej pokazano na rysunku 7.

Podłoga zdylatowana jest szcze-

linami obejmującymi całą jej gru-

bość. Niezależnie należy nacinać

wierzchnie warstwy, dla uporząd-

kowania rys skurczowych. Nacięcia

o szerokości do 6 mm muszą być

odpowiednio głębokie, by utwo-

rzyć przekrój osłabiony na roz-

ciąganie wywoływany skurczem.

Odstęp szczelin powinien wynosić

ok. 1,5 m, gdyż przy większych

odstępach i zbrojonej płycie, rysy

pojawiają się między nacięcia-

1 – podłoże konstrukcyjne

2 – warstwa wierzchnia

betonowa – posadzka

3 – szczeliny dylatacyjne

przez obie warstwy

4 – szczeliny dylatacyjne

warstwy wierzchniej

5 – ukosowanie krawędzi [1]

A A

Rys. 7. Przerwy dylatacyjne tradycyjnej podłogi betonowej

Grubość podkładu betonowego

układanego na podsypce piasko-

wej na gruncie, spełniającego funk-

cje nośnej warstwy konstrukcyjnej,

w zależności od wielkości i rodza-

ju obciążeń, mieści się zazwyczaj

w granicach od 10÷40 cm. Grubość

warstwy wykończeniowej tradycyj-

nej posadzki mineralnej nie prze-

kracza 3–5 cm, a przy stosowa-

niu specjalnych trudnościeralnych

materiałów kompozytowych – kilku

milimetrów.

Minimalna grubość podkładu ukła-

danego na warstwie poślizgowej

nie powinna być mniejsza niż 12

cm. Wymagania zachowania mini-

malnej grubości podłóg „pływa-

jących” wynikają z ograniczenia

niebezpieczeństwa ich deformo-

wania się, w następstwie nie-

jednorodnego skurczu i wpływu

temperatury. Możliwość swobody

odkształceń poziomych podłogi

determinuje rodzaj zastosowanej

warstwy poślizgowej oraz spo-

sób jej ułożenia. Cienkie materiały

foliowe układane są na wyrów-

nanej podbudowie betonowej

o różnicy poziomu nie większej

niż ±10 mm na 300 cm jej dłu-

gości.

W podłogach można wyróżnić

następujące szczeliny: dylatacyj-

ne, izolacyjne i przeciwskurczo-

we. Szczeliny dylatacyjne powin-

ny występować w miejscach dyla-

tacji konstrukcji budowli, w celu

wyeliminowania wpływu zmian

temperatury i skurczu. Szczeliny

izolacyjne oddzielają podłogę

od innych elementów konstrukcji:

ścian, słupów itp. W podłogach

„pływających” występują rów-

nież w płaszczyznach poziomych

dla oddzielenia ich konstrukcji

od podłoża – rysunki 5 i 6.

Przebieg dylatacji podłóg beto-

nowych układanych na stropach,

poza uwarunkowaniami wynika-

jącymi z odkształceń termiczno-

-skurczowych materiału, deter-

minuje również różnica ugięć

1 – podkład żelbetowy

2 – warstwa sczepna

3 – posadzka betonowa

4 – przerwa dylatacyjna posadzki

wypełniona piaskiem

5 – wypełnienie elastyczne przerwy

dylatacyjnej

6 – elastyczny proﬁl z PCV

7 – klej pod płytki

8 – płytki trudnościeralne

9 – wypełnienie elastyczne

Rys. 8. Kształtowanie przerwy dylatacyjnej posadzki betonowej słabo obciążo-

nej z zastosowaniem profili z PCV [6]

4 7 8

1 – podkład żelbetowy

2 – warstwa sczepna

3 – proﬁl elastyczny

wypełniający przerwę

dylatacyjną

4 – wypełnienie elastyczne

6 – klej pod płytki

7 – płytki trudno ścieralne

8 – spoiny między płytkami

Rys. 9. Wypełnienie przerwy dylatacyjnej wkładkami kompresyjnymi [6]

PRZEGLĄD BUDOWLANY 12/2006

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: