EKSPLOATACJA OBIEKTU BUDOWLANEGO WERYFIKACJĄ PRAC PROJEKTOWYCH I WYKONAWCZYCH.pdf

Dr inŜ. Dariusz KOWALSKI, dariusz.kowalski@wilis.pg.gda.pl

Politechnika Gdańska

EKSPLOATACJA OBIEKTU BUDOWLANEGO

WERYFIKACJ Ą PRAC PROJEKTOWYCH I WYKONAWCZYCH

EXPLOITATION OF BUILDING OBJECT

AS THE TEST OF THE DESIGN AND EXECUTIVE WORKS

Streszczenie W referacie opisano sytuację w jaki sposób zwiększone oddziaływania środowiskowe występujące

w okresie zimowym przyczyniły się do powstania uszkodzeń konstrukcji nośnej obiektów budowlanych.

Zaistniałe awarie stały się powodem wykonania szczegółowego przeglądu nowej konstrukcji nośnej oraz

dodatkowej weryfikacji opracowania projektowego. Prace te ujawniły wiele wad i błędów powstałych na

poszczególnych etapach procesu budowlanego.

Abstract In the paper the effects of the abnormal snow load on structure were described. The snow load caused

the damages of the structural elements. This damages were the reason for undertaking the detailed review of the

structure and the verification of the design. This works revealed many structural defects which were done on

different stages of the building process.

1. Ogólna charakterystyka obiektu

Przy budynku halowym mieszczącym wielobranŜowy sklep samoobsługowy zaopatrujący

stałych klientów wykonano dwa zadaszenia nad parkingami. Zadaniem obu zadaszeń jest

zabezpieczenie klientów przed opadami atmosferycznymi na ciągach komunikacyjnych oraz

w trakcie załadunku zakupionych towarów do samochodów osobowych jak i dostawczych.

Powierzchnie zadaszeń wynoszą odpowiednio około 900 i 4500 m 2 przy wysokościach

uŜytkowych 6,8 i 3,9 m . Konstrukcję nośną obu zadaszeń wykonano jako stalową (rys.1, 2).

Rys. 1. Parking dla samochodów dostawczych

Rys 2. Parking dla samochodów osobowych

615

Na niej oparte zostały elementy naświetlające przestrzeń pod zadaszeniem oraz blacha

trapezowa stanowiąca nieprzezroczystą część przekrycia. Naświetla wykonano w postaci

łukowych sklepień o promieniu 1,65 m z profili aluminiowych, których wypełnienie

stanowiły pełne przezroczyste płyty akrylowe. Łukowe panele akrylowe zamocowano

w obejmie z dwóch uszczelek gumowych dociskanych profilem aluminiowym punktowo

mocowanym na łączniki śrubowe do dolnego łuku nośnego.

Płaskie przykrycia wykonane zostały z blachy trapezowej obustronnie powlekanej 60/235

o grubości 0,88 mm . Blachy te ułoŜono ze spadkiem 2,5% zapewniającym spływ wód

opadowych w kierunku systemowych rynien aluminiowych zlokalizowanych przy

naświetlach łukowych.

Blacha trapezowa ułoŜona została na zimnogiętych płatwiach zetowych Z300x2 oraz

nadstawkach wiązarów i rynnach nośnych tworząc układ belek ciągłych wieloprzęsłowych.

Konstrukcję wsporczą całego zadaszenia stanowią słupy stalowe o przekroju rurowym,

które zostały utwierdzone w kielichach Ŝelbetowych stóp fundamentowych – długość

utwierdzenia 850 mm . Wewnętrzna przestrzeń niektórych rurowych słupów nośnych

wykorzystana została do przeprowadzenia rur spustowych odprowadzających wody opadowe

z omawianych zadaszeń. Nie przewidziano wykonania otworów rewizyjnych dla zapewnienia

dostępu do tych rur nad poziomem nawierzchni parkingu oraz nie zaizolowano ich termicznie

wewnątrz słupów.

2. Konstrukcja no ś na zadasze ń

Zadaszenia stanowią samodzielne konstrukcje nośne. Konstrukcje zadaszeń parkingów

wsparte zostały odpowiednio na 9 i 45 słupach nośnych rozmieszczonych w osiowych

rozstawach 12,84 x 15,5 i 12,84 m x 10,62 m. Słupy te wykonano z rur o średnicy 273 mm.

Górne części słupów zwieńczone zostały poprzeczką wykonaną z rury o tej samej

średnicy. Poprzeczki te słuŜą jako podparcie kratowych elementów dachu.

Poziome elementy nośne zadaszenia wykonane zostały jako przestrzenne dźwigary

kratowe o róŜnych rozpiętościach: 10,62; 12,84 i 15,50 m . Dźwigary kratownicowe

ukształtowano w przekroju na planie trójkąta równobocznego o wymiarach boku 700 mm .

Pas górny wykonany został z dwóch rur stalowych, a dolny z jednej. Wykratowanie

w poziome pasów górnych oraz wykratowania ścian bocznych omawianych dźwigarów

wykonane zostało z rur o mniejszych średnicach.

Połączenia prętów wykratowania wewnętrznego z pasami wykonane zostały na tak zwany

„widelec” z zastosowaniem blach węzłowych. Wszystkie połączenia montaŜowe zostały

zaprojektowane jako śrubowe, z wykorzystaniem w wielu miejscach kołnierzy doczołowych.

W połączeniach tych zastosowano zarówno śruby zwykłe - klasy 4.8 jak wysokiej

wytrzymałości – klasy 10.9 .

Podporą blachy trapezowej pokrycia były płatwie, wykonane z zimnogiętego zetownika

Z300x2. Płatwie połączono ze sobą nad wiązarami kratowymi. Płatwie na długości tworzyły

jedną belkę ciągłą, w układzie Gerberowskim – czyli jest to połączenie belek swobodnie

podpartych, statycznie wyznaczalnych. Połączenia pomiędzy poszczególnymi płatwiami

wykonano na budowie jako przegubowe.

Blacha trapezowa przekrycia zadaszenia stanowiła na długości - pomiędzy kalenicą

a rynną - jeden arkusz. Blachę oparto na końcach na rynnie i nastawce oraz, w zaleŜności

od zadaszenia, jednej lub dwóch płatwiach jako podporach pośrednich.

616

3. Opis uszkodze ń konstrukcji zadasze ń

Jako pierwszy uległ awarii wiązar wewnętrzny parkingu niskiego. Uszkodzenie miało

miejsce w środkowej części pasa dolnego dźwigara kratownicowego (rys. 3, 4).

Rys. 3. Widok uszkodzonego dźwigara

Rys. 4. Uszkodzenie pasa dolnego - zbliŜenie

Jak się okazało, rozerwaniu uległo połączenie spawane o bardzo niskiej jakości. Linia

pęknięcia połączenia spawanego przechodziła dokładnie przez spoinę doczołową (rys. 5).

Powierzchnie rozerwane nie nosiły śladów odkształceń plastycznych. Na podstawie pobieŜnej

analizy wzrokowej uszkodzonego styku spawanego stwierdzono całkowity brak przetopu

łączonych odcinków rur (rys. 6). Powierzchnie doczołowe rur na pewnych fragmentach

grubości rur i ich obwodu były skorodowane. Fragmenty spoin, które łączyły te dwa elementy

rurowe wykonane zostały tylko przy obwodzie zewnętrznym. Na całym obwodzie połączenia

spawanego nie znaleziono ani jednego miejsca o pełnym przetopie grubości materiału

elementów łączonych. Rura łącznie z wykonaną „spoiną doczołową” została dodatkowo

zeszlifowana na gładko, ze znacznym ubytkiem materiału.

Rys. 5. Widok pękniętego złącza spawanego

Rys. 6. Powierzchnia doczołowa styku spawanego

W tym samym wiązarze uszkodzeniu uległ sąsiedni styk spawany wykonany bezpośrednio

pod blachami węzłowymi wykratowania ścian bocznych omawianej kratownicy. Uszkodzony

doczołowy styk spawany równieŜ cechował się brakiem pełnego przetopu na cały obwodzie.

Na nieprzetopionych fragmentach powierzchni doczołowych rur występowały ślady

617

ocynkowania. Jak poprzednio, spoina została połoŜna tylko na obwodzie zewnętrznym

łączonych fragmentów rury, a następnie jej lico zostało zeszlifowane.

Zalegające na zadaszeniu masy śnieŜne w rejonie wejścia do obiektu spowodowały

przeciąŜenie kolejnego wiązara. Jak w poprzednio opisanym przypadku, uszkodzenie wiązara

miało miejsce w pasie dolnym, w pobliŜu środka jego rozpiętości, a ocena złącza nie

odbiegała od juŜ wcześniej opisanych.

W ramach zaistniałych innych uszkodzeń konstrukcji prętowych stwierdzono wyboczenie

dwóch prętów wykratowania zlokalizowanych na sąsiednich powierzchniach bocznych

dźwigara kratowego (rys. 7).

Rys. 7. Wyboczenia prętów wykratowania ścian bocznych - roŜne ujęcia

Innym widocznym skutkiem awarii były zniszczenia blach trapezowych. Pod znacznym

obciąŜeniem śniegiem doszło do utraty nośności blach w obszarze zalegania worków

śnieŜnych. Tylko fakt, Ŝe część przegiętych blach trapezowych wsparła się na niŜej połoŜonej

konstrukcji dźwigarów kratownicowych zapobiegł efektowi zarwania się poszycia zadaszenia

(rys. 8 i 9).

Rys. 8. Zniszczenie blach pokrycia - strona lewa

Rys. 9. Zniszczenie blach pokrycia - strona prawa

4. Warunki ś rodowiskowe podczas awarii

Wszystkie przedstawione powyŜej uszkodzenia wystąpiły pod koniec okresu zimowego,

w marcu 2005 roku. Na powierzchniach zadaszeń zalegały, od ponad dwudziestu dni, grube

warstwy pokrywy śnieŜnej, które wciąŜ powiększały się podczas kolejnych opadów oraz

silnych zamieci śnieŜnych.

618

W okresie powstania uszkodzeń konstrukcji nośnej grubość pokrywy śnieŜnej zalegającej

na zadaszeniach była większa niŜ grubość charakterystyczna dla tej strefy klimatycznej

o około 10 %. Wartości grubości pokrywy śnieŜnej na obiekcie zostały potwierdzone przez

porównawcze informacje uzyskane z Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej, który

w odległości kilku kilometrów posiada swoją stację kontrolno – pomiarową.

Skontrolowany cięŜar objętościowy pokrywy śnieŜnej zalegającej na obiektach był

równieŜ o około 10% większy od podanego w normie obciąŜenia śniegiem [1].

NaleŜy dodać, Ŝe w okresie awarii występował silny wiatr wpływający na dodatkowe

obciąŜenie, wywołujący równocześnie zamiecie śnieŜne. Temperatury powietrza w czasie

powstawania awarii wahały się w okolicach 10 stopni poniŜej zera.

5. Przyczyny uszkodze ń konstrukcji

Podstawową przyczyną powstałych awarii dwóch dźwigarów kratowych była niska jakość

połączeń spawanych, które uległy zniszczeniu pod wpływem istniejących obciąŜeń. We

wszystkich przypadkach do uszkodzeń doszło w miejscach, gdzie projektant nie przewidział

w projekcie wykonawczym wykonania połączeń spawanych. Połączenia takie miały znaleźć

się

w sąsiednich polach wykratowania omawianych dźwigarów.

W przypadku wyboczonych prętów wykratowania przyczyną okazał się błąd prefabrykacji

dźwigarów, polegający na zastosowaniu rur o mniejszej średnicy do wykonania tych prętów.

Kolejny prezentowany przypadek uszkodzenia awaryjnego spowodowany był

przeciąŜeniem blach pokrycia zalegającymi masami śniegu w obrębie worka śnieŜnego.

Bezpośrednią przyczyną tego było niedoszacowanie nośności przekroju blach trapezowych

w tym rejonie. Świadczył o tym bezpośrednio fakt, Ŝe blachy poza obszarem wspomnianego

worka śnieŜnego oprócz duŜego ugięcia spręŜystego nie wykazywały Ŝadnych objawów

utraty stateczności i nośności.

6. Ogl ę dziny konstrukcji

Podczas przeglądu pozostałej konstrukcji stwierdzono w wielu miejscach, nie

przewidzianych projektem, doczołowe styki spawane rurowych prętów pasów dolnych

dźwigarów przestrzennych.

Stwierdzono równieŜ zmiany w zakresie średnic rur zastosowanych do wykonania pasa

dolnego, jak i wykratowania. W niektórych przypadkach stwierdzono równieŜ zmiany ich

grubości, co było widoczne na niezaślepionych końcach rur pasów dolnych.

ZastrzeŜenia budził fakt nadmiernych ugięć blach trapezowych poszycia, jak i płatwi

zimnogiętych.

Jakość wykonania uszkodzonych styków spawanych, stwierdzone niezgodności

z projektem oraz zaistniała sytuacja dały podstawę do przypuszczeń co do niskiej jakości

pozostałych elementów. W związku z powyŜszym podjęto decyzję o wykonaniu

dodatkowych wyrywkowych badań kontrolnych obejmujących sprawdzenie jakości spoin,

grubości rur oraz materiału, z którego zostały one wykonane. Zdecydowano o potrzebie

dodatkowego sprawdzenia opracowania projektowego, które było podstawą wykonania

konstrukcji.

619

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: