STAN ZACHOWANIA PREFABRYKOWANYCH ZESPOLONYCH STROPÓW SPRĘŻONYCH BUDYNKU PRZEMYSŁOWEGO.pdf

Dr inŜ. Zbigniew PAJĄK zbigniew.pajak@polsl.pl

Dr inŜ. Łukasz DROBIEC lukasz.drobiec@polsl.pl

STAN ZACHOWANIA PREFABRYKOWANYCH ZESPOLONYCH

STROPÓW SPR Ęś ONYCH BUDYNKU PRZEMYSŁOWEGO

TECHNICAL CONDITION OF PRECAST PRESTRESSED CONCERT FLOORS IN THE

INDUSTRIAL BUILDING

Streszczenie Przedstawiono wyniki badań i obliczeń statyczno-wytrzymałościowych stropów budynku

przemysłowego. Konstrukcja stropów jest Ŝelbetowa prefabrykowano-monolityczna z prefabrykowanymi

płytami Ŝebrowymi i podciągami utworzonymi w czasie montaŜu przez spręŜenie prefabrykowanych płyt

stropowych. Na skutek zaprzestania eksploatacji obiekt od kilku lat znajduje się w niekorzystnych warunkach

środowiskowych, co generuje wystąpienie znacznych uszkodzeń konstrukcji. W pracy opisano przyczyny

uszkodzeń, stan zachowania konstrukcji oraz podano zakres planowanego remontu.

Abstract There has been shown the results of the researches and structural and strength analysis of the

industrial building floors. The construction of the floors is a precast prestressed complex structure with

prefabricated ribbed slabs and girders created during the assembly of prestressed prefabricated slabs. As the

results of not continuing the exploitation, the object has been exposed to very bad environmental conditions for

last couple of years, what causes the damages of the construction. In the paper the causes of the damages and

technical condition were described and there was also shown the range of the planned renovation.

1. Wprowadzenie

W latach 50-tych i 60-tych XX w. zrealizowano w Polsce wiele obiektów o charakterze

halowym a takŜe wielokondygnacyjnych budynków szkieletowych, w których na szeroką

skalę zastosowano konstrukcje spręŜone. Nowe moŜliwości kształtowania przestrzeni, jakie

daje spręŜenie betonu wykorzystywano głównie w przekryciach hal i w stropach budynków

przemysłowych oraz magazynowych, w których procesy technologiczne wymagały duŜych

rozpiętości i znacznych uŜytkowych obciąŜeń stropów. Stan zachowania stosowanych

spręŜonych kablobetonowych i strunobetonowych dźwigarów dachowych został

przedstawiony między innymi w [1]. W prezentowanej pracy przedstawiono natomiast wyniki

badań stanu zachowania konstrukcji typowego przemysłowego budynku

wielokondygnacyjnego z prefabrykowanymi zespolonymi bezbelkowymi stropami

spręŜanymi w jednym kierunku. OdwaŜną, jak na lata 60-te, konstrukcję stropu

bezbelkowego, opracowano w Biurze Studiów i Projektów Typowych Budownictwa

Przemysłowego „BISTYP” [2]. Na konstrukcję tą powołują się podręczniki [3] i publikacje

naukowe [4].

757

2. Opis konstrukcji

Przedmiotowy budynek produkcyjny wzniesiono w latach 1962 ÷ 64. Widok obiektu

pokazano na rys. 1. Konstrukcja budynku jest Ŝelbetowa prefabrykowana szkieletowa z

zespolonymi spręŜonymi w jednym kierunku podciągami poprzecznymi. Podstawowa siatka

słupów szkieletu wynosi 6,0 x 6,0 m (rys. 2). Na najwyŜszej kondygnacji zastosowano, w

skrajnych przęsłach ram poprzecznych, zwiększony rozstaw słupów do 12 m. Budynek jest 3-

4 kondygnacyjny, nie podpiwniczony z antresolą na części rzutu poziomego, przeznaczoną na

pomieszczenia socjalne i biurowe.

Rys. 1. Widok przedmiotowego budynku

Konstrukcja nośna składa się z dwóch zasadniczych prefabrykowanych elementów:

jednokondygnacyjnych Ŝelbetowych słupów i Ŝebrowych płyt stropowych – Rys.3. Płyty

stropowe, w zaleŜności od obciąŜeń i rozpiętości, mają wysokość Ŝeber wynoszącą 35, 50, lub

70 cm, i pogrubione ścianki czołowe, stanowiące elementy podciągu spręŜonego o szerokości

50 cm. Podciąg utworzony jest w czasie montaŜu przez poprzeczne spręŜenie płyt stropowych

kablami. Kable spręŜające wykonane z drutów o średnicy 5 mm w liczbie 12 lub 18 sztuk,

prowadzone są dołem w przestrzeni między czołowymi ściankami płyt, przechodzą przez

otwory w głowicach słupów i są zakotwione w stalowych blokach, umieszczonych w

głowicach skrajnych słupów. MontaŜ szkieletu konstrukcji wykonywano poszczególnymi

kondygnacjami. Słupy I kondygnacji osadzano w kielichach Ŝelbetowych stóp

fundamentowych. Do głowic słupów przykręcano profile stalowe z ceowników, które

stanowiły podparcie montaŜowe prefabrykowanych płyt stropowych przed spręŜeniem. Styki

podłuŜne między płytami stropowymi wypełniano mocną zaprawą cementową na pełną

wysokość, a spoiny między płytami i głowicami słupów tylko do połowy wysokości. Miało to

na celu zapewnienie pracy podciągu jako szeregu belek wolnopodpartych. Po związaniu

zaprawy w stykach podłuŜnych i osiągnięciu wytrzymałości na ściskanie 10 MPa, naciągano

kable i zaprawą cementową wypełniano dolną część przestrzeni między czołami płyt (z

kablami), a górną część uzupełniano betonem. Po związaniu betonu usuwano montaŜowe

ceowniki. Słupy w fazie spręŜania były zamocowane w stropach prowizorycznie za pomocą

klinów drewnianych, by mogły się swobodnie przemieszczać i nie wpływać na siły naciągu.

Po spręŜeniu słupy łączono przez spawanie wypuszczonych prętów i obetonowywano w

strefie złącza.

Usztywnienie podłuŜne konstrukcji budynku stanowią zespolone prefabrykowano

monolityczne rygle, betonowane na miejscu w osiach słupów środkowych oraz

758

prefabrykowane belki zewnętrzne w osiach słupów skrajnych, łączone przez spawanie. W

kierunku poprzecznym siły poziome przejmowane są przez kratowe Ŝelbetowe stęŜenia w

kształcie litery V, umieszczane w jednym z przęseł ram skrajnych. Słupy w obliczeniach

traktowane były jako osiowo obciąŜone.

Rys. 2. Rzut i przekroje poprzeczne przedmiotowego budynku

Według typowych rozwiązań BISTYP-u [5] stropy w budynkach produkcyjnych i

magazynowych projektowano na obciąŜenia 8,0 kN/m 2 lub 10,0 kN/m 2 . Płyty stropowe na

cięŜar własny liczono jako swobodnie podparte, a na obciąŜenia uŜytkowe jako ciągłe, ze

względu na spawane połączenia płyt nad podciągami, wykonywane po spręŜeniu konstrukcji.

Przy obciąŜeniach uŜytkowych stropu 8,0 kN/m 2 podciągi spręŜano 4 kablami 12

5 mm,

5 mm ze stali o

wytrzymałości 1500 MPa. Projektowano stosowanie betonu dawnej marki R w = 300 kG/cm 2

(30 MPa) lub R w = 250 kG/cm 2 (25 MPa).

Rys. 3. Widok i przekroje zastosowanego rozwiązania stropu wg projektu Bistypu: 1- kable spręŜające,

2- prefabrykowane płyty stropowe, 3- prefabrykowany słup

759

natomiast przy obciąŜeniu uŜytkowym 10,0 kN/m 2 – 5 kablami 12

3. Uszkodzenia obiektu

Na podstawie szczegółowych oględzin i lokalnych odkrywek stwierdzono występowanie

następujących uszkodzeń i wad mających wpływ na stan zachowania konstrukcji:

liczne miejsca przecieków przez nieszczelne i zuŜyte pokrycie dachowe (rys. 4a, 4b),

lokalne objawy korozji betonu i zbrojenia w miejscach przecieków,

powierzchniowa korozja drutów spręŜających i bloków kotwiących kable (rys. 4c, 4f),

mała otulina dolnych drutów kabli spręŜających, wynosząca przeciętnie około 10 mm,

przerwanie kilku drutów jednego z kabli spręŜających w podciągu antresoli – podciąg

ten zabezpieczono przez podparcie stalową ramą,

znaczne zaolejenie jednego z przęseł stropu, na długości około 30 m, (rys. 4d, 4e).

Rys.4. Uszkodzenia konstrukcji stropów i dachu: a) i b) zawilgocenia przekrycia nad najwyŜszą kondygnacją,

c) powierzchniowa korozja zbrojenia spręŜającego, d) powierzchniowa korozja bloków kotwiących,

e), f) lokalne zaolejenie stropów

760

4. Przyczyny uszkodze ń

Opisane wyŜej uszkodzenia wynikały głównie z technicznego zuŜycia eksploatacyjnego,

braku doraźnych napraw oraz z niedokładności wykonania poszczególnych elementów. Część

uszkodzeń została spowodowana podczas wymontowywania róŜnych elementów

wykończenia, urządzeń i instalacji oraz poprzez dewastację.

Uszkodzenia słupów, płyt stropowych i dachowych w postaci ubytków betonu,

nierówności i wychyleń to efekt błędów wykonawstwa prefabrykatów i odchyłek przy ich

montaŜu.

Zawilgocenia prefabrykowanych elementów konstrukcji oraz ścian spowodowane były

przeciekami przez nieszczelne, zuŜyte i nie konserwowane papowe pokrycie dachu.

Zawilgocenia elementów konstrukcji doprowadziły do rozwoju procesów korozji betonu i

stali zbrojeniowej oraz korozji stali spręŜającej i bloków kotwiących.

Znaczne zaolejenie fragmentu konstrukcji na wszystkich kondygnacjach spowodowane

zostało wyciekami oleju z urządzeń usytuowanych na II piętrze między innymi podczas

demontaŜu tych urządzeń.

Przerwanie części drutów kabli spręŜających w jednym przęśle podciągu pod antresolą

wynikło z długotrwałego zawilgocenia podciągu zlokalizowanego pod pomieszczeniami

natrysków. Podciąg ten wzmocniono przez podparcie stalową ramą – rysunek 5.

Mała otulina zbrojenia spręŜającego sprzyjająca rozwojowi procesów korozyjnych

wynikała z błędów popełnionych w trakcie betonowania konstrukcji.

Rys.5. Podparcie stalową ramą podciągu z przerwanymi na skutek korozji drutami zbrojenia spręŜającego

5. Badania konstrukcji

W celu przeprowadzenia analizy i oceny technicznego stanu zachowania konstrukcji,

wykonano:

sondaŜowe badania sklerometryczne betonu;

badania rozmieszczenia zbrojenia zwykłego i spręŜającego za pomocą femetru;

761

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: