AWARIA BUDOWLANA JEDNORODZINNEGO BUDYNKU MIESZKALNEGO.pdf

dr hab. inŜ. Anna SIEMIŃSKA – LEWANDOWSKA prof. PW, a.lewandowska@il.pw.edu.pl

Politechnika Warszawska

Instytut Dróg i Mostów

AWARIA BUDOWLANA JEDNORODZINNEGO BUDYNKU

MIESZKALNEGO

CONSTRUCTION FAILLURE OF SMALL ONE FAMILY HOUSE

Streszczenie Jednorodzinny budynek mieszkalny posadowiono na skarpie. PodłoŜe tworzą nasypy i iły trzecio-

rzędowe w stanie twardoplastycznym. Na przestrzeni ostatnich czterech lat stwierdzono stały ruch budynku wraz

z garaŜem w kierunku skarpy; liczne spękania i uszkodzenia ścian, nadproŜy drzwi i okien oraz parapetów.

Wykonano model numeryczny posadowienia. Przeprowadzono analizę przemieszczeń podłoŜa oraz elementów

konstrukcyjnych budynku. Uwzględniono ciśnienie pęcznienia iłów plioceńskich. Stwierdzono, Ŝe oddziały-

wanie iłów ma istotny wpływ na zniszczenia budynku. W podsumowaniu nawiązano do prawnych aspektów tej

awarii.

Abstract Small, one family house was founded on stiff Pliocene clays close to so called “Warsaw slope”.

During last four years continuous movement of the house towards the slope was observed, causing significant

heave of the basement floor as well as cracking of walls and other structure elemetens. Finite element model of

the case was created and the analysis of displacements was performed with consideration of the possible

influence of swelling pressure of clays on the model. In the conclusion some legal spects of the case were

disscused.

1. Opis obiektu

Budynek jednorodzinny w konstrukcji ceglanej ze stropami Ŝelbetowymi ma wymiary w

planie około 18 x 10 m (rys. 1). Budynek posadowiono w części podpiwniczonej na ławach

fundamentowych na głębokości 2,67 m p.p.t. Połączony łącznikiem w poziomie parteru garaŜ

posadowiono na trzech ławach schodkowych, na głębokościach od 0,80 m do 1,92 m p.p.t.

Przekrój przez część podziemną przedstawiono na rys. nr 2. Część mieszkalna budynku

składa się z parteru i uŜytkowego poddasza. Dom wybudowano ponad 10 lat temu, na

podstawie prawomocnego pozwolenia na budowę, wydanego przez stosowny urząd oraz

projektu wykonanego przez uprawnionego architekta i konstruktora. Od strony garaŜu

budynek stoi na koronie skarpy o wysokości około 0,7 m. Dalej teren łagodnie opada w

kierunku krawędzi głębszego wąwozu, znajdującego się w odległości kilkunastu metrów. Na

podstawie relacji właściciela, który był teŜ inwestorem, stwierdzono, Ŝe podczas robót

fundamentowych z wykopu pompowano wodę oraz wydobywano duŜe ilości gruntu

organicznego. Przed rozpoczęciem projektu oraz robót ziemnych nie wykonano

szczegółowego rozpoznania geotechnicznego.

481

Rys. 1 Plan budynku jednorodzinnego

Rys. 2 Przekrój A-A przez fundamenty wzdłuŜ dłuŜszej osi budynku wraz z warunkami geotechnicznymi.

ił plioceński -

= 20 kN/m 3 ,

= 11

, c = 30 kPa, E 0 = 50 MPa; NN

= 19 kN/m 3 ,

= 22

, E 0 = 25 MPa

482

2. Opis awarii

Pierwsze sygnały awarii zaobserwowano przed 5. latami. Stwierdzono wówczas

zarysowania ścian w nadproŜach okien i drzwi na parterze w części mieszkalnej i w łączniku,

pęknięcia parapetów oraz przemieszczenie muru ogrodzenia sąsiadującego z garaŜem.

Zarówno rysy w tynku jak i pęknięcia miały charakter nieregularny, a ich rozmiary nie

wzbudzały niepokoju o stan techniczny całego domu. Wykonano wtedy remont, uzupełniono

tynki, wymieniono marmurowe parapety i naprawiono ogrodzenie. Po kilku miesiącach rysy

pojawiły się ponownie w tych samych miejscach i proces zniszczenia budynku trwa

nieprzerwanie od 4 lat. W tym czasie stwierdzono:

uniesienie podłogi w piwnicy o kilka mm uniemoŜliwiajace korzystanie z drzwi,

uniesienie podłogi w garaŜu, które doprowadziło do popękania terakoty (rys. 3),

głebokie zarysowania ścian w łączniku i w części mieszkalnej o szerokości 4 - 8

milimetrów (rys. 4),

poziome rysy na ścianie garaŜu sąsiadującej ze skarpą (rys. 5),

odkształcenia ogrodzenia,

przemieszczenia cokołu ogrodzenia o 2,5 cm.,

odchylenie od pionu ściany garaŜu i słupów w budynku o około 1%

Rys. 3 Pęknięcie podłogi w garaŜu

Rys. 4 Zarysowanie ściany pomiędzy łącznikiem a

częścią mieszkalną.

Narastanie szerokości rys i pęknięć oraz przemieszczenia ogrodzenia świadczą o

zachodzeniu w podłoŜu obiektu ciągłego procesu związanego prawdobodobnie z rodzajem

gruntów, przepływem wody gruntowej pod fundamentem piwnicy i posadowieniem na

skarpie. Na zlecenie właściciela wykonano rozpoznanie geotechniczne i zainstalowano

piezometry [1].

483

Rys. 5 Poziome pęknięcia ściany garaŜu posadowionej na krawędzi skarpy.

3. Warunki geotechniczne

W rejonie analizowanego obiektu wykonano 13 otworów badawczych do głębokości 8 m i

trzy piezometry. Stwierdzono, Ŝe w podłoŜu do głębokości około 2,5 m występują nasypy

antropogeniczne, a poniŜej nieprzewiercona warstwa iłów plioceńskich w stanie

twardoplastycznym. Powierzchnia stropu iłów ma niewielki spadek (0,3 %) w kierunku

skarpy, jest zerodowana, a stopień plastyczności górnej warstwy o grubości 0,15 m wynosi

0,30. Podczas badań nie stwierdzono występowania wody gruntowej, natomiast woda

opadowa pojawiła sie w piezometrze nr 3 i jej poziom ustabilizował sie na głębokości 1,6 m

p.p.t. Uproszczone warunki geotechniczne przedstawiono na rys. 2, a układ piezometrów na

rys. 1. Deformacje drzew i otoczenia budynku świadczą o ruchach powierzchni terenu. Wody

deszczowe z rynien są odprowadzone w pobliŜu domu.

ruch skarpy, który jest okresowo nasilany na skutek napływu wody gruntowej,

· pęcznienie iłów plioceńskich spowodowane infiltracją wody opadowej pod posadzkę

w piwnicy.

Trudno jednoznacznie okreslić, które z tych zjawisk ma decydujące znaczenie. W celu

ustalenia wpływu ciśnienia pęcznienia iłu wykonano analizę numeryczną MES. Analizę tę

wykonano dla obszaru gruntu o szerokości 50 m , obejmującego fundamenty i część

podziemną, skarpę oraz podłoŜe do głębokości 13 m p.p.t. Opracowano model, zawierający

4. Analiza numeryczna

Na podstawie istniejących zniszczeń konstrukcji moŜna załoŜyć, Ŝe ich przyczyną są:

484

elementy konstrukcyjne budynku i uwarstwienie podłoŜa. Uwzględniono występowanie

warstwy iłu o grubości 15 cm w stanie plastycznym (E 0 = 20 MPa). Obliczenia wykonano

programem komputerowym Plaxis [2] z warunkiem plastyczności Coulomba-Mohra.

Parametry wytrzymałościowe przyjęto na podstawie dokumentacji geotechnicznej, wartości

modułów odkształcenia iłu z własnej praktyki projektowej. Wartości parametrów podano w

podpisie rys. 2, a model numeryczny pokazano na rys. 6. Wykonano dwie serie obliczeń:

pierwszą bez uwzględnienia ciśnienia pęcznienia i drugą przyjmując wartość pęcznienia

równą 200 kPa [3]. Przemieszczenia pionowe masywu w kaŜdej serii obliczeń przedstawiono

na rys. 7 i 8.

Rys.6 – Model numeryczny obszaru w przekroju A-A

Rys. 7 OdpręŜenie dna wykopu i odkształcenia konstrukcji budynku bez uwzględnienia

ciśnienia pęcznienia – maksymalne przemieszczenie pionowe posadzki w piwnicy – 4,8 mm

485

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: