IDENTYFIKACJA USZKODZEŃ ELEMENTÓW WIELKOPŁYTOWYCH W ASPEKCIE OCENY BEZPIECZEŃSTWA EKSPLOATACYJNEGO BUDYNKU.pdf

dr hab. inŜ. Wiesław LIGĘZA, Prof. PK, wligeza@pk.edu.pl

mgr inŜ. Jacek DĘBOWSKI, jdebowski@imikb.wil.pk.edu.pl

Politechnika Krakowska

IDENTYFIKACJA USZKODZE Ń ELEMENTÓW WIELKOPŁYTO-

WYCH W ASPEKCIE OCENY

BEZPIECZE Ń STWA EKSPLOATACYJNEGO BUDYNKU

IDENTIFICATION OF DAMAGES OF PANELBUILDINGS ELEMENTS

IN ASPECT OF OPINION OF EXPLOITATIVE SAFETY

Streszczenie Budynki wykonane w technologii wielkopłytowej, po kilkudziesięciu latach ich eksploatacji, wy-

kazują niekiedy znaczny stopień zuŜycia, a zarazem niską wartość uŜytkową. Dlatego teŜ, większość z nich musi

zostać zmodernizowana z uwagi na współczesne wymagania i zapotrzebowanie rynku. Modernizacja ta powinna

jednak zostać połączona z analizą występujących uszkodzeń w aspekcie bezpieczeństwa eksploatacyjnego, a

przede wszystkim z weryfikacją planowanych prac naprawczych pod kątem konstrukcyjnym i ekonomicznym.

W artykule tym, na podstawie badań przeprowadzonych na teranie miasta Krakowa, przedstawiono zakres wy-

stępowania, rodzaj i stopień uszkodzeń, ocenę przyczyn ich powstania, a takŜe moŜliwości oceny bez badań „in

situ”.

Abstract The buildings in the panelbuilding technologies, tens summers their exploitation, they show the some-

times considerable degree of waste, and so at present low usable value. Therefore and because of the present

requirements and market demands the majority of such buildings has been already modernized or has to be mod-

ernized soon. However this modernization should be connected first of all with the verification of repair works

planned in the building from the constructional and economical point of view and also with the analysis of dam-

ages in the aspect of exploitational safety. On the basis of researches conducted in Cracow the range of damages

occurrence, possibilities of their estimation and also verifications of causes of of opinion without investigations

“in sieve”.

1. Wprowadzenie

Współczesne wymagania uŜytkowe i zapotrzebowanie rynku mieszkaniowego doprowa-

dziły do podjęcia modernizacji starzejącej się substancji mieszkaniowej w istniejących bu-

dynkach prefabrykowanych. Powinna ona być realizowana zarówno w zakresie poprawy

rozwiązań architektoniczno-funkcjonalnych, jak równieŜ w zakresie trwałości po dociepleniu

budynków. W krajach zachodnich proces ten przyjął formę programów rządowych, natomiast

w Polsce został objęty wyłącznie „Rządowym programem wspierania inwestycji energoosz-

czędnych” w zakresie docieplenia, wkomponowanym w mechanizm gospodarki rynkowej[2].

Przy planowaniu modernizacji budynków wielkopłytowych konieczne jest rozpoznanie:

czy konstrukcja budynku spełnia współczesne wymagania w zakresie stanów granicznych

nośności i uŜytkowalności, czy wykonawstwo budowlane było zgodne z załoŜeniami projek-

towymi i czy nie wystąpiły istotne wady wykonawcze wpływające na bezpieczeństwo.

741

Budynki wielkopłytowe w Polsce projektowane i wznoszone były na podstawie doświad-

czeń zagranicznych i krajowych, a syntezę wiedzy w tym zakresie zawierają monografie pro-

fesora B. Lewickiego [3,4,5]. Przepisy normowe w czasie projektowania systemowego bu-

downictwa prefabrykowanego zapewniają takŜe obecnie bezpieczeństwo konstrukcji w zakre-

sie stanów granicznych nośności i uŜytkowalności, jak równieŜ wymaganą odporność na lo-

kalne uszkodzenia spowodowane oddziaływaniami wyjątkowymi [6,8,9]. Potwierdza to takŜe

prowadzony przez ITB od 35 lat rejestr, z którego wynika, iŜ liczba awarii budowlanych w

budownictwie wielkopłytowym, odniesiona do liczby mieszkań zbudowanych w tej technolo-

gii nie odbiega od analogicznego stosunku awarii budynków zbudowanych w innych techno-

logiach [9,20].

Przystępując do analizy problemu bezpieczeństwa eksploatacyjnego 1 budynków prefabry-

kowanych naleŜy mieć świadomość tego, Ŝe ich stan techniczny jest zróŜnicowany. Mamy

bowiem do czynienia z budynkami, które są w dobrym stanie technicznym oraz z budynkami,

w których występują wady budowlane obniŜające ich standard uŜytkowania [7,11,19,20,22].

Część z nich została wykonana niezgodnie z wymaganiami projektowo-technologicznymi,

które spowodowały obniŜenie ich trwałości, a niekiedy doprowadziły do stanu lokalnego za-

groŜenia bezpieczeństwa [6,12,16,17,21]. Ilość budynków dobrych i złych jest trudna do usta-

lenia, a analiza badań „in situ” [11,13] wykazała, Ŝe stopień i zakres uszkodzeń zaleŜy bez-

sprzecznie od jakości wykonanego montaŜu. Dlatego moŜna przyjąć, Ŝe w polskich zasobach

mieszkalnych z wielkiej płyty istnieją budynki bez uszkodzeń, jak równieŜ budynki o róŜnej

(znacznej) liczbie uszkodzonych złączy.

2. Identyfikacja uszkodze ń wyst ę puj ą cych w budynkach wielkopłytowych

Uszkodzenia występujące we wszystkich typach budynków wzniesionych metodami

uprzemysłowionymi moŜna podzielić na dwie grupy. Pierwszą z nich stanowią te, które są

bardzo zbliŜone lub analogiczne do uszkodzeń występujących w budownictwie tradycyjnym i

występują one najczęściej w elementach wykonywanych w miejscu wbudowania (np. ścianki

działowe, wyprawy tynkarskie). Z kolei do drugiej grupy naleŜą te uszkodzenia, które wyni-

kają ze specyfiki budownictwa uprzemysłowionego, a szczególnie z jakości produkcji i mon-

taŜu elementów. Są to uszkodzenia występujące w samych elementach, oraz w obszarach ich

zamocowań czyli w tzw. złączach.

Przy ocenie bezpieczeństwa konstrukcji podstawowe znaczenia ma ustalenie, czy zaistnia-

łe uszkodzenie (najczęściej rysa) jest ustabilizowane, czy teŜ jego natęŜenie wzrasta w czasie

[7,10,11,14]. Analiza jego rozwoju stanowi jeden z podstawowych elementów umoŜliwiają-

cych zastosowanie właściwych sposobów napraw, zapewniających bezpieczeństwo i trwałość

konstrukcji budynku. Ocena uszkodzenia powinna więc ustalać, czy jest ono wadą wykonaw-

czą, czy jest to lokalne przeciąŜenie jednego lub kilku elementów konstrukcji. Jest ona o tyle

waŜna, poniewaŜ jej ocena pozwala na wyeliminowania nie tylko skutków, ale przede

wszystkim przyczyny powstania tego uszkodzenia.

3. Charakterystyka uszkodze ń w ś wietle bada ń in situ

Podczas prowadzenia w latach 2003-2006 obserwacji obiektów zlokalizowanych na terenie

miasta Krakowa i regionu poddano analizie wielorodzinne budynki mieszkalne wykonane w

technologii wielkopłytowej. Budynki te zostały wykonane w systemach W-70 i Wk-70 w

latach 1970-90, występowały w zabudowie wolnostojącej, posiadały od 4-rech do 12-tu kon-

742

bezpieczeństwo eksploatacyjne rozumiane jako czynniki wpływające na obniŜenie trwałości i standardu uŜyt-

kowania budynku.

dygnacji i złoŜone były z jednego do sześciu oddylatowanych od siebie segmentów. Podczas

badań wyodrębniono typowe uszkodzenia, których ocena i analiza pozwoliły na ustalenie

prawdopodobnych przyczyn ich powstania.

Uszkodzenia wyst ę puj ą ce na zewn ą trz budynku:

Do charakterystycznych uszkodzeń moŜna zaliczyć zarysowania warstwy fakturowej, któ-

rych przebieg i lokalizacja były zróŜnicowane. Występowały one na powierzchni elementu,

rzadziej w okolicy złącza, a ich rozwartość kształtowała się na poziomie 0,5-3,0 mm (rys. 1a).

Stwierdzono takŜe nieprawidłowe usytuowanie w płaszczyźnie elementu wskutek wadliwego

montaŜu (rys. 1b), które najczęściej występowało jednocześnie w złączach poziomych i pio-

nowych (tzw. „skoszenie” elementu). Przemieszczenia te kształtowały się na poziomie od 2-4

cm. Uszkodzenia elementu polegające na wykruszeniu warstwy fakturowej występowały

średnio w co trzecim, bądź czwartym elemencie i najczęściej rejestrowane były na naroŜach

płyt (rys. 1c,d). Zdarzały się takŜe przypadki wystąpienia takich uszkodzeń w środku elemen-

tu.

Rys.1. Przykłady uszkodzeń elementów wielkopłytowych zinwentaryzowanych od zewnątrz budynku:

a,c,d) uszkodzenia warstwy fakturowej, b) wychylenie płyt ZWS wskutek nieprawidłowego montaŜu

Uszkodzenia wyst ę puj ą ce wewn ą trz budynku:

Do grupy tych uszkodzeń zakwalifikowano rysy występujące w złączach płyt ściennych i

stropowych oraz na styku ściany ze stropem. W złączach pionowych występowały one na

styku prefabrykatu i złącza lub w jego naroŜu, a lokalnie stwierdzono destrukcję samego złą-

cza (rys. 2a-c). W górnych naroŜach ściany i stropu rejestrowano takŜe uszkodzenia, które

świadczyły o wadach eksploatacyjnych – zatynkowanie lub zabetonowanie szczeliny pomię-

dzy ścianą ZWO i stropem S (rys. 2d,e). Wszystkie te przypadki pozwalają na uogólnienie

charakterystyk rys w złączach, które są skutkiem przede wszystkim wad wykonawstwa.

743

Rys.2. Przykłady zinwentaryzowanych uszkodzeń wewnątrz budynku: a,b,c) zarysowania i destrukcja w złą-

czach ZWO-W-ZWO , d) zarysowanie tynku w złączu ZWO-S-ZWO , e) uszkodzenie wywołane wadliwą

naprawą (zabetonowaniem) szczeliny pod stropem

W złączach ZWO-W-ZWO zarysowania występowały: na jednej kondygnacji, bądź teŜ ja-

ko ciągłe na kilku kondygnacjach lub na całej wysokości budynku. Ich rozwarcie wynosiło od

około 0,5 mm w poziomie parteru i zwiększała się do około 1,5 mm na ostatniej kondygnacji,

a lokalnie wynosiło nawet 2-5 mm (rys. 2a-c). Rysy te w większości przypadków przebiegały

w płaszczyźnie styku prefabrykatu i złącza, a takŜe w samych złączach. Nie stwierdzono

istotnej prawidłowości w występowaniu rys na wysokości jednej kondygnacji, gdyŜ wystę-

powały one losowo na róŜnych kondygnacjach. Zawsze jednak połączone one były z niedo-

kładnym zabetonowaniem złącza, a ich nasilenie było większe w nieocieplanych budynkach.

W złączach ZWS-ZWO i ZWO-W-ZWS występujących w naroŜach skrajnych sekcji i w

wewnętrznych naroŜach budynków z uskokami, zaobserwowano większą częstość występo-

wania rys w naroŜach południowych, niŜ w naroŜach północnych. Najczęściej ich rozwarcia

nie przekraczały 0,5 mm. Jednak w kilku przypadkach zarejestrowano rysy o rozwartości po-

wyŜej 2 mm, które są skutkiem odkształceń termicznych i wad wykonawstwa (rys. 2b).

W złączach ZWS-ZWS i W-W rysy występowały z reguły na całej wysokości kondygnacji,

wzdłuŜ obu styków złącza i prefabrykatu. Ich rozwarcia wynosiły maksymalnie 0,5 mm. W

złączach tych nie stwierdzono wadliwego wykonawstwa, a morfologia rys wykazuje, Ŝe są

one skutkiem odkształceń skurczowych betonu i niedostatecznej jego przyczepności w płasz-

czyźnie styku.

W złączach ZWO-S-ZWO pojawiające się uszkodzenia były konsekwencją przekazania

obciąŜenia z płyty stropowej S na górną krawędź warstwy nośnej ściany ZWO (rys. 2e). W

takich przypadkach szczelina między górną krawędzią ściany ZWO i dolną powierzchnią pły-

ty stropowej S była wypełniona zaprawą cementową. Występowały równieŜ przypadki wy-

pełnienia tej szczeliny metodą iniekcji wykonanej, w wyniku zaleceń rzeczoznawców, w celu

zlikwidowania widocznych rys tynku wzdłuŜ styku ściany ZWO ze stropem (rys.2 d). Nieste-

ty efekt takiego postępowania był odmienny od oczekiwanego.

744

4. Spotykane działania naprawcze

Na podstawie badań własnych autorów oraz opisywanych w literaturze przedmiotu

[8,10,11,12,14,15,18] w większości przypadków prace naprawcze ograniczają się do drob-

nych poprawek podczas remontów bieŜących, ale incydentalnie istnieje konieczność powaŜ-

niejszych napraw związanych z wadami wykonawczymi. Wszystkie one powinny być po-

przedzone oceną dokonaną przez osoby posiadające do tego odpowiednie kwalifikacje z

uwzględnieniem specyfiki konstrukcji systemu wielkopłytowego. Istotne jest to szczególnie w

momencie zastosowania nowych materiałów i technologii remontowo-naprawczych.

Prowadzona ocena stanu technicznego budynków wielkopłytowych ujawniła liczne próby

napraw uszkodzeń w złączach (rys. 3a-c). Niestety niektóre zbadane sposoby napraw wskazu-

ją, iŜ zostały one wykonane bez znajomości specyfiki konstrukcji budynków wielkopłyto-

wych, jak równieŜ świadczą o podstawowych błędach technicznych (rys. 3b,c). W konse-

kwencji nie przyniosły one oczekiwanych rezultatów, a jedynie podniosły koszty remontów

poprzez konieczność wykonania kolejnych napraw. Przemieszczenia w złączach mogą pro-

wadzić równieŜ do uszkodzenia ocieplenia (rys. 3d,e).

zarysowanie pionowe

na syku elementów

Rys.3. Przykłady napraw uszkodzeń: a-c) zinwentaryzowane sposoby wzmocnienia złącz ZWO-W-ZWO ,

d,e) uszkodzenia ocieplenia BSO wskutek przemieszczeń w złączach

5. Analizy numeryczne

Przeprowadzona inwentaryzacja uszkodzeń w złączach umoŜliwiła wyselekcjonowanie

wad wykonawczo-montaŜowych, które moŜna uwzględnić przy modelowaniu warunków

brzegowych dla ściennych elementów wielkopłytowych ZWO . Przy doborze schematów wy-

korzystano zarówno literaturę przedmiotu [10,12,16,17,18,20], jak równieŜ dane zebrane pod-

czas prowadzonych badań. W modelowaniu pracy elementu uwzględniono zarówno wady

wykonawcze jak i sposoby jego napraw i wzmocnień.

745

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: