USZKODZENIA BUDYNKU MIESZKALNEGO W NASTĘPSTWIE BŁĘDÓW W JEGO POSADOWIENIU.pdf

Dr hab. inŜ. Jerzy SĘKOWSKI, prof. PŚl., jerzy.sekowski@polsl.pl

Dr inŜ. Krzysztof STERNIK, krzysztof.sternik@polsl.pl

Politechnika Śląska, Gliwice

USZKODZENIA BUDYNKU MIESZKALNEGO W NAST Ę PSTWIE

BŁ Ę DÓW W JEGO POSADOWIENIU

DAMAGES OF A BLOCK OF FLATS DUE TO INCORRECT FOUNDATION

Streszczenie Po kilkunastu latach uŜytkowania, w wielorodzinnym budynku mieszkalnym wystąpiły lokalnie

uszkodzenia. W pracy, po krótkim scharakteryzowaniu obiektu i jego uszkodzeń, omówiono wyniki badań

kontrolnych oraz wynikające z nich wnioski. Zdefiniowano przyczyny zaistniałej sytuacji i propozycje jej

przeciwdziałania.

Abstract After nearly twenty years of exploitation local damages have occurred in a block of flats. The paper

presents the short characteristics of the damaged building, control investigation and the following conclusions.

The reasons of the damage state have been defined as well as suggested remedies.

1. Wprowadzenie

Na jednym z typowych dla lat siedemdziesiątych i osiemdziesiątych ubiegłego wieku

wielorodzinnym budynku mieszkalnym wystąpiły lokalne uszkodzenia. Podobne sytuacje

zdarzają się względnie często, jednakŜe w tym przypadku zwracały uwagę: nietypowy

charakter i przebieg uszkodzeń, ich koncentracja w jednej części budynku oraz fakt, Ŝe

wystąpiły one po kilkunastu latach w miarę spokojnej eksploatacji budynku.

W prezentowanym referacie, po krótkiej charakterystyce obiektu oraz opisie zaistniałych

uszkodzeń, omówiono wyniki przeprowadzonych badań oraz ich analizę. W jej następstwie

zdefiniowano przyczyny oraz przedstawiono propozycje naprawy zaistniałej sytuacji.

2. Krótki opis budynku i istniej ą cych uszkodze ń

Z dostępnych materiałów archiwalnych wynikało, Ŝe istniejący budynek mieszkalny

(rys.1) to obiekt wolnostojący, pięciokondygnacyjny całkowicie podpiwniczony o wymiarach

w rzucie 38,79x12,39 m i wysokości 17,69 m oraz kubaturze 7338,6 m 3 i powierzchni

uŜytkowej 1612,5 m 2 . Niezdylatowany, trzyklatkowy, obiekt został posadowiony w sposób

bezpośredni na Ŝelbetowych ławach fundamentowych.

Budynek wyposaŜony jest w instalację elektryczną, teletechniczną, wodno-kanalizacyjną,

gazową oraz c.o. W wybudowanym w latach 1980

473

1982, w technologii W-70, budynku juŜ

z chwilą oddania do uŜytku pojawiły się pierwsze uszkodzenia. Skoncentrowały się one w

jego południowo-zachodnim naroŜniku, obejmując zachodnią ścianę szczytową, fragment

przyległej ściany południowej oraz ściany wewnętrzne w rejonie klatki schodowej, a takŜe

stropy. Były one na tyle początkowo niewielkie, Ŝe nie skutkowały podejmowaniem bardziej

zdecydowanych działań w kierunku ich ograniczenia lub całkowitego wyeliminowania.

Zarysowania mają zasadniczo przebieg pionowy lub poziomy, widoczny szczególnie na

fragmencie ściany południowej (rys. 2).

Uszkodzony naroŜnik

Rys. 1. Wielorodzinny budynek mieszkalny w widoku od strony północno-zachodniej

Rys. 2. Fragment ściany południowej z widocznymi zarysowaniami (X.2006 r.)

Przebiegają one na linii łączenia elementów prefabrykowanych a ich rozwarcie dochodzi

maksymalnie do 20 mm. Autorzy, mając moŜliwość makroskopowego porównania obrazu

zarysowań obiektu w roku 2003 z aktualnym, nie dopatrzyli się rys dodatkowych, jak równieŜ

progresji rys juŜ istniejących. O nieustabilizowanym jednak do końca, przynajmniej w tym

474

okresie, procesie rozwoju zarysowań świadczy m.in. fakt ich „odnawiania się” na

zamalowanych powierzchniach wewnętrznych i powiększające się pola uszkodzonego tynku

na zewnątrz obiektu. W przekonaniu części mieszkańców proces uszkadzania budynku

wyraźnie nasilił się pod koniec lat 90-tych, ulegając spowolnieniu przez ostatnie kilka lat.

Niepokojącym dla właściciela budynku był zwłaszcza fakt, Ŝe zdarzeń takich nie

zaobserwowano na Ŝadnym z kilkunastu podobnych obiektów, zlokalizowanych w

bezpośrednim sąsiedztwie.

3. Opis i wyniki przeprowadzonych bada ń

Sytuacja opisana powyŜej moŜe wiązać się z trudnymi do zdefiniowania przyczynami.

Charakter uszkodzeń budynku i ich umiejscowienie, a takŜe przebieg wskazywały na podłoŜe,

jako potencjalną przyczynę ich wystąpienia. Stąd teŜ pierwszym krokiem było rozpoznanie

warunków gruntowo-wodnych w podłoŜu i geotechnicznych warunków posadowienia

budynku w obrębie uszkodzonej części, tym bardziej, Ŝe autorom nie udało się dotrzeć do

dokumentacji geotechnicznej, wykonanej dla potrzeb budowy budynku..

3.1. Warunki gruntowo - wodne w podło Ŝ u

Z dokumentacji wykonanej dla osiedla sąsiadującego bezpośrednio z budynkiem (ok.50 m)

wynika, Ŝe teren ten leŜy na pograniczu dwóch jednostek geograficznych: Równiny Opolskiej

i Progu Woźnickiego, utworzonych na ilastych osadach triasu górnego, przykrytych na

powierzchni piaszczysto-gliniastymi utworami czwartorzędu. Pod względem hydrograficz-

nym teren ten leŜy w zlewni Małej Panwi, w dorzeczu rzeki Odry. PodłoŜe budują utwory

czwartorzędowe, reprezentowane przez powierzchniowo zalegające utwory wodno-

lodowcowe (piaski o róŜnej granulacji, w tym gliniaste) i podścielające je gliny zwałowe. We

wnioskach tejŜe dokumentacji zalecono bezpośrednie posadowienie wszystkich budynków,

ustalając jako wartość dopuszczalną nacisków na podłoŜe 180

4) i jedną odkrywkę fundamentową (W1). Lokalizację

wszystkich otworów badawczych pokazano na rys. 3.

Na rys. 4 przytoczono natomiast wybrany przekrój geotechniczny poprowadzony przez

otwory 2-W1-4 (przekrój II-II).

Rys. 3. Lokalizacja kontrolnych otworów badawczych

475

220 kPa. Nie przewidziano

dylatacji budynków. Jeśli więc nasz budynek został w taki sam sposób zaprojektowany, to z

pewnością wyniki cytowanej dokumentacji uznano za miarodajne równieŜ dla niego.

Badania kontrolne podłoŜa w obrębie uszkodzonego naroŜnika budynku objęły łącznie

cztery otwory badawcze (nr 1

Przekrj II-II

poziom terenu

przylegþego do

budynku

odkrywka

255,80 m n. p.m.

poziom posadzki piwnicy 255,80 m n.p.m.

255,60 m n.p.m.

0,0

poziom posadowienia 254,80 m n.p.m.

Pd (nasypowy)

1,3

1,5

1,7

1,9

2,0

p p

I =0,12

I =0,61

2,0

2,2

2,4

p I =0,12

2,65

2,7

2,8

3,0

I =0,20

3,9

I =0,12

Pg//Gp

4,3

I =0,00

4,9

5,2

Pg//Gp I =0,00

6,0

15m

Rys. 4. Przekrój geotechniczny II-II

Z badań tych wynikało, Ŝe podłoŜe w tej części obiektu budują powierzchniowo zalegające

grunty piaszczyste, najprawdopodobniej nasypy oraz podścielające je czwartorzędowe grunty

niespoiste (piaski drobne i średnie) w stanie średnio zagęszczonym (I D = 0,61

0,12) . Nawiercono ponadto w podłoŜu (otwór nr 2) namuły organiczne w stanie

twardoplastycznym (I L = 0,20) , których próŜno szukać w dokumentacji geologicznej

wykonanej dla potrzeb budowy pobliskiego osiedla mieszkaniowego. Wodę gruntową

stwierdzono na głębokości 2,0

2,5 m ppt. Związana z utworami niespoistymi ma charakter

swobodny lub lekko napięty.

3.2. Geotechniczne warunki posadowienia budynku.

1,5 m. Przy

pełnym podpiwniczeniu budynku i minimalnym poziomie posadowienia D= 1,0 m ppp.,

zagłębienie ław fundamentowych w stosunku do powierzchni terenu wynosiło D= 2,2 m.

Trzyklatkowy wielorodzinny budynek mieszkalny nie został zdylatowany.

Dane powyŜsze w odniesieniu do sposobu i głębokości posadowienia budynku oraz

geometrii ław fundamentowych potwierdziły badania kontrolne (odkrywka W1). Stan

fizyczny nasypu określono jako średnio zagęszczony, przy pełnym kontakcie z fundamentem.

0,6

476

0,66) i

wodnolodowcowe gliny, gliny piaszczyste oraz pyły piaszczyste w stanie twardoplastycznym

(I L = 0,00

Jak juŜ wspomniano posadowienie budynku zaprojektowano z warunku nieprzekroczenia

napręŜeń dopuszczalnych na podłoŜe na poziomie 180 kPa. Posadowiono go w sposób

bezpośredni na Ŝelbetowych ławach fundamentowych o szerokościach B

4. Przyczyny uszkodze ń budynku mieszkalnego

W świetle wyników badań kontrolnych oraz analizy fragmentarycznej dokumentacji

technicznej budynku (w tym dziennika budowy), za zasadniczą przyczynę jego uszkodzeń

uznano błędne posadowienie budynku. Jego naroŜnik, w przeciwieństwie do pozostałej

części, posadowiony został pośrednio na soczewce silnie odkształcalnych gruntów

organicznych, zalegających ok. 2,0 m ppp (rys. 4). Wniosek ten potwierdzają zarówno

charakter zarysowań, jak i ich umiejscowienie, „korespondujące” z geometrią i przestrzennym

rozmieszczeniem warstwy namułów w podłoŜu. Zastanawiać moŜe w tej sytuacji

niefrasobliwość projektanta, gdyŜ na istnienie takiego zagroŜenia wskazywało pierwotne

ukształtowanie terenu z lokalnym jego obniŜeniem, w którym zwykle zbierała się woda i rosła

roślinność.

Z przekroju geotechnicznego (rys. 4) wynika, Ŝe bezpośrednio pod fundamentami

uszkodzonego naroŜnika zalega piasek w kolorze szarym. Wobec braku odpowiednich

zapisów w dzienniku budowy, gdzie wspomniano o wykopach fundamentowych dwukrotnie,

nie sposób wyjaśnić pochodzenia wspomnianych piasków. Równie dobrze mogą one

reprezentować pierwotnie zalegający nasyp niebudowlany, lecz mogą takŜe być następstwem

lokalnej jego wymiany. Z analizy dostępnych materiałów wynika jednak, Ŝe zarówno jeden

jak i drugi nie zostały przed wylaniem ław dostatecznie dogęszczone, podlegając w dodatku

wpływom wody opadowej i mrozu. Stąd teŜ, zdaniem autorów, niewłaściwe wykonawstwo

oraz okres prowadzenia robót ziemnych i fundamentowych (przełom roku 1980/81) moŜna

uznać za dodatkowe przyczyny zaistniałej sytuacji.

Efekty tych zaniedbań i błędów skutkowały pojawieniem się pierwszych zarysowań i

pęknięć niemalŜe z chwilą oddania budynku do uŜytku. Były one skoncentrowane w rejonie

południowo-zachodniego naroŜnika budynku i w sposób niezauwaŜalny rozwijały się do

końca lat dziewięćdziesiątych. Wyraźne nasilenie zarysowań i spękań zaobserwowano na

przełomie wieków. U podstaw ich wystąpienia leŜały w przekonaniu autorów co najmniej

dwie przyczyny. Pierwszą były opady atmosferyczne, szczególnie intensywne w roku 1997 i

kolejnym, drugą głębokie wykopy pod sieć kanalizacyjną, wykonywane wzdłuŜ ściany

szczytowej w roku następnym. Znaczna sztywność budynku, w dodatku niezdylatowanego,

wpływała opóźniająco na skutki jego nierównomiernych osiadań. Sztywność tę nieco

osłabiały, na co zwrócił autor jednej z opinii technicznej, niestaranności wykonania

poszczególnych elementów budynku i ich połączeń.

Po przeanalizowaniu dostępnych danych uznano, Ŝe sytuacja nie jest awaryjna, a do

podjęcia ostatecznej decyzji w odniesieniu do sposobu zabezpieczenia budynku przed

dalszymi deformacjami konieczny jest monitoring. Miałby on objąć pomiary osiadań

budynku i obserwacje zachowania się plomb.

5. Monitorowanie budynku

W następstwie opinii opracowanej w roku 2003, podjęto decyzję o objęciu monitoringiem

budynku. W tym teŜ celu zainstalowano dziewięć reperów i kilkanaście gipsowych plomb.

Pierwsze z nich umoŜliwiały rejestrację osiadań i wychyleń budynku, drugie ocenę rozwoju

istniejących zarysowań i pęknięć. Na rys. 5 pokazano miejsca, w których na wysokości ok.

0,5 m powyŜej poziomu terenu zainstalowane zostały specjalne repery. Pomiary

przemieszczeń pionowych (osiadań) i wychyleń oraz obserwacje zarysowań, prowadzone są

od trzech lat.

477

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: