PL237792B1

PL237792B1 - Method for testing a wall structure shearing strength in situ in the existing buildings

Info

Publication number: PL237792B1
Application number: PL428081A
Authority: PL
Inventors: Romuald Orłowicz; Piotr TKACZ; Piotr Tkacz; Zofia Gil
Original assignee: Univ West Pomeranian Szczecin Tech
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2021-05-31
Also published as: PL428081A1

Abstract

Sposób badania in situ wytrzymałości muru na ścinanie w istniejących budynkach, z wykorzystaniem siłownika hydraulicznego, charakteryzuje się tym, że w murze nad jednym z elementów murowych (1) usuwa się spoinę wsporną tworząc szczelinę (2), w której umieszcza się dwie wkładki stalowe (3) rozmieszczone z odstępem o długości t równej szerokości elementu murowego (1), zaś pod środkową częścią elementu murowego (1) wykonuje się w murze wnękę (4) o długości i głębokości t odpowiadającej szerokości elementu murowego (1), w której umieszcza się stalową płytę obciążającą (5) o długości i szerokości t tak, że krawędzie stalowej płyty obciążającej (5) i krawędzie wkładek stalowych (3) znajdują się w dwóch płaszczyznach pionowych (6) o rozstawie t, przy czym pod stalową płytą obciążającą (5) umieszcza się siłownik hydrauliczny (7), określa się maksymalną wartością siły Pn, przy której następuje spadek ciśnienia na siłowniku hydraulicznym (7) i określa się wytrzymałość muru na ścinanie prostopadle do spoin wspornych według wzoru: fvvk=pn/2ht gdzie: h - wysokość elementu murowego 1, t - szerokość elementu murowego (1), a Pn jest maksymalną siłą P przy której następuje spadek.The in situ method of testing the shear strength of a wall in existing buildings, using a hydraulic actuator, is characterized by the fact that a supporting joint is removed in the wall above one of the masonry elements (1), creating a gap (2) in which two steel inserts are placed ( 3) arranged with a distance t equal to the width of the wall element (1), and under the central part of the wall element (1), a recess (4) is made in the wall with a length and depth t corresponding to the width of the wall element (1), in which the a steel loading plate (5) with a length and width t, so that the edges of the steel loading plate (5) and the edges of the steel inserts (3) are located in two vertical planes (6) with a spacing t, and under the steel loading plate (5) a hydraulic cylinder (7) is placed, it is determined by the maximum value of the force Pn at which the pressure drop occurs on the hydraulic cylinder (7) and the shear strength of the wall perpendicular to the support joints is determined according to the formula: fvvk=pn/2ht where: h - height masonry element 1, t - width of the masonry element (1), and Pn is the maximum force P at which the fall occurs.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób badania in situ wytrzymałości muru na ścinanie w istniejących budynkach. Wytrzymałość jest istotna dla oszacowania nośności muru na ścinanie przy nierównomiernych odkształceniach budynków związanych z oddziaływaniem temperatury, nierównomiernym obciążeniem ścian oraz z deformacjami podłoża.The subject of the invention is a method of in situ testing the shear strength of masonry in existing buildings. Strength is important for estimating the shear load-bearing capacity of a wall with uneven deformation of buildings related to the effect of temperature, uneven load on the walls and deformation of the substrate.

Znany i powszechnie stosowany jest sposób badania wytrzymałości muru na ścinanie prostopadle do spoin wspornych przy wymuszeniu dwóch płaszczyznami ścinania, polegający na badaniach laboratoryjnych próbek murowych o przekroju pionowym hxt składających się z kilku elementów murowych, połączonych ze sobą spoinami wspornymi. Badanie wykonuje się w maszynie wytrzymałościowej wywołując siłę ścinającą P przekazywaną na próbki murowe prostopadle do spoin wspornych. Pod siłą ścinającą Pw środkowej części próbki usytuowana płyta obciążająca, krawędzie której znajdują się w jednych płaszczyznach pionowych z krawędziami wewnętrznymi dwóch stalowych podkładek, na których opiera się badana próbka murowa. Płaszczyzny te, o przekroju 2xbxt, są płaszczyznami ścinania, wytrzymałość muru na ścinanie prostopadle do spoin wsporf — ?ⁿ nych określa się ze wzoru 2ht w którym P_n jest maksymalną siłą P powodującą zniszczenie próbki badanej na ścinanie. W podobny sposób bada się na ścinanie pojedynczy element murowy z pominięciem wpływu spoin wspornych na wytrzymałość muru na ścinanie prostopadłe do spoin wspornych.A method of testing the shear strength of masonry perpendicular to the support joints with two shear planes is known and commonly used, consisting in laboratory tests of masonry samples with a vertical cross-section hxt consisting of several masonry elements connected with each other with support joints. The test is performed in a testing machine, causing the shear force P transferred to the masonry samples perpendicularly to the supporting joints. Under the shear force P in the central part of the sample, there is a loading plate, the edges of which are in one vertical plane with the inner edges of two steel pads on which the tested masonry sample rests. These planes, with a cross-section of 2xbxt, are shear planes, the shear strength of the wall perpendicular to the welds. ^The values are determined from the formula 2ht where P _n is the maximum force P causing the failure of the sample tested in shear. In a similar way, a single masonry element is tested for shear, disregarding the effect of support joints on the shear strength of the wall perpendicular to the support joints.

Znany i stosowany jest sposób określania wytrzymałości muru na ścinanie prostopadle do spoin wspornych polegający na badaniu laboratoryjnym próbek murowych z jedną wymuszoną płaszczyzną ścinania. Siłą ścinająca przekazuje się na próbkę murową poprzez stalową płytę obciążającą o przekroju ceownika. Podparcie próbki stanowi taka sama płyta usytuowana symetrycznie z przesunięciem względem górnej płyty obciążającej. Powierzchnie wewnętrzne obu ceowników w środkowej części próbki murowej znajdują się w jednej płaszczyźnie pionowej stanowiącej płaszczyznę ścinania. W podobny sposób bada się również na ścinanie pojedynczy element murowy.There is a known and used method of determining the shear strength of masonry perpendicular to the supporting joints, consisting in laboratory testing of masonry samples with one forced shear plane. The shear force is transferred to the masonry sample through a steel loading plate with a channel cross-section. The specimen is supported by the same plate symmetrically offset with respect to the upper loading plate. The internal surfaces of both channels in the central part of the masonry sample are in one vertical plane, which is the shear plane. A single masonry element is also tested in a similar way for shear.

Znany i stosowany jest sposób określania wytrzymałości muru na ścinanie prostopadle do spoin wspornych polegający na badaniu laboratoryjnym próbek murowych w urządzeniu badawczym składającym się z dwóch słupów stalowych i usytuowanego między nimi pionowo obciążającego elementu stalowego. Między słupami a elementem obciążającym umieszcza się dwie próbki murowe, których krawędzie pionowe są sztywno połączone ze słupami i elementem obciążającym. Podczas badań obciążenie na próbki przekazuje się poprzez obciążający element pionowy aż do zniszczenia próbek murowych poprzez ścinanie.There is a known and used method of determining the shear strength of masonry perpendicular to the supporting joints, consisting in laboratory testing of masonry samples in a testing device consisting of two steel columns and a vertically loaded steel element between them. Between the columns and the loading element, two masonry samples are placed, the vertical edges of which are rigidly connected to the columns and the loading element. During the tests, the load on the samples is transferred through the loading vertical element until the masonry samples are destroyed by shear.

Wymienione sposoby nie dają możliwości bezpośredniego badania muru in situ na ścinanie prostopadle do spoin wspornych w budynkach istniejących.The mentioned methods do not allow direct in situ shear testing of the wall perpendicular to the supporting joints in existing buildings.

Z opisu patentowego PL 227857 znany jest sposób określenia początkowej wytrzymałości muru na ścinanie polegający na przygotowaniu próbki muru składającej się z elementów murowych połączonych ze sobą zaprawą murarską i obciążaniu ich siłą ściskającą (F), który charakteryzuje się tym, że próbki muru składające się z dwóch elementów murowych połączonych ze sobą zaprawą murarską umieszcza się pomiędzy dwoma obejmami i poddaje się obciążeniu siłą ściskającą (F) aż do zniszczenia przy co najmniej trzech różnych wartościach kąta (a) między linią działania siły (F), a płaszczyzną ścinania (L x B). Z tego samego opisu znane jest urządzenie do określenia początkowej wytrzymałości muru na ścinanie, charakteryzuje się tym, że składa się z dwóch obejm, przy czym każda z obejm składa się z trzech trwale połączonych elementów, pierwszy element w kształcie wycinka powierzchni walcowej, drugi element w kształcie kątownika i trzeci element stanowiący płaszczyznę ograniczoną z jednej strony pierwszym elementem, a z drugiej strony drugim elementem.Patent description PL 227857 describes a method of determining the initial shear strength of a wall consisting in preparing a sample of the wall consisting of masonry elements joined together with masonry mortar and loading them with a compressive force (F), which is characterized by the fact that the masonry samples consisting of two masonry elements connected to each other with mortar are placed between two clamps and subjected to a compressive force (F) until failure at at least three different values of the angle (a) between the line of force (F) and the shear plane (L x B) . From the same description, a device for determining the initial shear strength of masonry is known, characterized by the fact that it consists of two clamps, each of the clamps consisting of three permanently connected elements, the first element in the shape of a section of a cylindrical surface, the second element in an angle shape and a third element constituting a plane bounded on the one hand by the first element and on the other hand by the second element.

Ze zgłoszenia patentowego P.419245 znany jest sposób badania wytrzymałości na ścinanie muru in situ, charakteryzujący się tym, że po jednej stronie muru umieszcza się ramę z prostokątnym otworem, a po stronie przeciwnej umieszcza się stempel, następnie siłownik i trawers, który łączy się z ramą rozłącznie za pośrednictwem elementów umieszczonych w przelotowych otworach wykonanych w murze. Następnie za pomocą siłownika przesuwa się siłą P, wzdłuż przelotowych otworów, bryłę muruPatent application P.419245 describes a method of testing the shear strength of a wall in situ, characterized in that a frame with a rectangular opening is placed on one side of the wall, and a punch is placed on the opposite side, then an actuator and a traverse that connects to separately framed by means of elements placed in through holes made in the wall. Then, with the help of the actuator, the solid of the wall is moved by the force P along the through-holes

Λ = — i wylicza się wytrzymałość muru na ścinanie ze wzoru: ^v 2bt Z tego zgłoszenia znane jest teżΛ = - and the shear strength of the wall is calculated from the formula: ^v 2bt

PL 237 792 Β1 urządzenie do badania wytrzymałości na ścinanie muru in situ, które składa się z ramy połączonej rozłącznie elementami z trawersem, który połączony jest ze stemplem poprzez siłownik. Rama ma prostokątny otwór który odpowiada rozmiarowi stempla. Prostokątny otwór ma wysokość równą wysokość cegły i dwóch spoin poziomych. Rama może być wykonana z dowolnego materiału, który nie będzie się odkształcał podczas badania, korzystnie rama jest stalowa. Korzystnie rama z trawersem połączona jest za pomocą dwóch śrub.PL 237 792 Β1 device for testing the shear strength of masonry in situ, which consists of a frame connected detachably by elements with a traverse, which is connected to the punch through an actuator. The frame has a rectangular opening that corresponds to the size of the stamp. The rectangular opening is equal to the height of the brick and the two horizontal joints. The frame can be made of any material that will not deform during the test, preferably the frame is steel. Preferably, the frame is connected to the traverse by means of two bolts.

Sposób badania in situ wytrzymałości muru na ścinanie w istniejących budynkach z wykorzystaniem siłownika hydraulicznego, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że w murze nad jednym z elementów murowych usuwa się spoinę wsporną, tworząc szczelinę, w której umieszcza się dwie wkładki stalowe rozmieszczone z odstępem o długości t równej szerokości elementu murowego. Pod środkową częścią elementu murowego wykonuje się w murze wnękę o długości i głębokości / odpowiadającej szerokości elementu murowego, w której umieszcza się stalową płytę obciążającą o długości i szerokości t. Płytę umieszcza się tak, że krawędzie stalowej płyty obciążającej i krawędzie wkładek stalowych znajdują się w dwóch płaszczyznach pionowych o rozstawie t, przy czym pod stalową płytą obciążającą umieszcza się siłownik hydrauliczny, określa się maksymalną wartością siły P_n, przy której następuje spadek ciśnienia na siłowniku hydraulicznym i określa się wytrzymałość muru na ścinanie prostopadle do spoin wspornych według wzoru:The method of in situ testing the shear strength of masonry in existing buildings with the use of a hydraulic actuator, according to the invention, is characterized by the fact that a supporting joint is removed in the wall above one of the masonry elements, creating a gap in which two steel inserts are placed with a spacing of length t equal to the width of the masonry element. Under the central part of the masonry element, a recess is made in the wall with a length and depth / corresponding to the width of the masonry element, in which a steel load plate with a length and width t is placed. The plate is placed so that the edges of the steel load plate and the edges of the steel inserts are located in two vertical planes with spacing t, where a hydraulic cylinder is placed under the steel loading plate, the maximum value of the force P _n at which the pressure drop on the hydraulic cylinder occurs, and the shear strength of the wall perpendicular to the supporting joints is determined according to the formula:

2ht’ gdzie: h - wysokość elementu murowego 1, t- szerokość elementu murowego, a P_n jest maksymalną siłą P przy, której następuje spadek ciśnienia na siłowniku hydraulicznym.2ht 'where: h - height of the masonry element 1, t- width of the masonry element, and P _n is the maximum force P at which the pressure drops on the hydraulic cylinder.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawione jest w przykładzie wykonania i na rysunku na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w widoku elewacją ściany murowej istniejącego budynku, fig. 2 przedstawia przekrój pionowy tej ściany wraz z pokazaniem elementu murowego 1 o wysokości hi wnęki 3 w murze pod elementem murowym 1, w której osadzona jest płyta obciążająca 4 wraz siłownikiem hydraulicznym 5.The solution according to the invention is shown in the embodiment and in the drawing, in which Fig. 1 shows an elevation view of a masonry wall of an existing building, Fig. 2 shows a vertical section of this wall with a masonry element 1 with the height h h and a recess 3 in the wall underneath. a masonry element 1 in which the loading plate 4 is embedded together with a hydraulic cylinder 5.

W murze nad jednym z elementów murowych 1 usuwa się spoinę wsporną tworząc szczelinę 2, w której umieszcza się dwie wkładki stalowe 3 rozmieszczone w odstępie między sobą o długości t równej szerokości elementu murowego 1. Pod środkową częścią elementu murowego 1 wykonuje się w murze wnękę 4 o długości i głębokości / odpowiadającej szerokości elementu murowego 1. We wnęce 4 umieszcza się stalową płytę obciążającą 5 o długości i szerokości t, a pod płytą obciążającą 5 siłownik hydrauliczny 7. Płytę obciążającą 5 umieszcza się tak, że jej krawędzie i krawędzie wkładek stalowych 3 nad elementem murowym znajdują się w dwóch płaszczyznach pionowych 6 o rozstawie t, w których następuje ścinanie elementu murowego 1 podczas przekazywania obciążenia P siłownikiem hydraulicznym 7. Wytrzymałość muru na ścinanie prostopadle do spoin wspornych określa się według wzoru:In the wall, above one of the masonry elements 1, a supporting joint is removed, creating a gap 2, in which two steel inserts 3 spaced apart with a length t equal to the width of the masonry element 1 are placed. A recess 4 is made in the wall under the central part of the masonry element 1. with a length and depth / corresponding to the width of the masonry element 1. A steel loading plate 5 of length and width t is placed in the cavity 4, and a hydraulic cylinder 7 is placed under the loading plate 5. The loading plate 5 is placed so that its edges and the edges of the steel inserts 3 above the masonry element there are in two vertical planes 6 with spacing t, in which shearing of the masonry element 1 takes place when the load P is transferred by a hydraulic actuator 7. The shear strength of the wall perpendicular to the supporting joints is determined according to the formula:

_Pn_Mon

2ht' gdzie: h - wysokość elementu murowego 1, / -szerokość elementu murowego 1, a P_n, jest maksymalną siłą P przy której następuje spadek ciśnienia na siłowniku hydraulicznym 7.2ht 'where: h - height of the wall element 1, / - width of the wall element 1, and P _n , is the maximum force P at which the pressure drops on the hydraulic cylinder 7.

Claims

Patent claim

1. The method of in situ testing of the wall shear strength in existing buildings with the use of a hydraulic actuator, characterized in that in the wall above one of the masonry elements (1) a supporting joint is removed, creating a slot (2), in which two steel inserts ( 3) spaced with a distance equal to the length of the wall element (1), and under the central part of the wall element (1), a recess (4) is made in the wall with a length and depth / corresponding to the width of the wall element (1), in which a steel load plate (5) with a length and width / so that the edges of the steel load plate (5) and the edges of the steel inserts (3) are located in two vertical planes (6) with spacing t, under the steel load plate (5) the hydraulic cylinder (7) is placed, the maximum value of the force P _n at which it occurs is determined

PL 237 792 Β1 pressure drop on the hydraulic cylinder (7) and the shear strength of the wall is determined perpendicular to the supporting joints according to the formula:

fwk

Pn 2ht 'where: h - height of the wall element 1, t - width of the wall element (1), and P _n is the maximum force P at which the pressure drops on the hydraulic cylinder 7.