W artykule przedstawiono przykłady uszkodzeń konstrukcji żelbetowych, które wystąpiły w czasie ich wznoszenia oraz użytkowania, a także sposoby ich naprawy.
Niepowodzenia budowlane, takie jak uszkodzenia, awarie, katastrofy obiektów budowlanych, wynikają z błędów ludzkich popełnianych w czasie projektowania, wykonawstwa i użytkowania oraz ze zdarzeń losowych – huraganowych wiatrów, powodzi, pożarów, osuwisk, wybuchów gazu, intensywnych opadów, wyładowań atmosferycznych, wstrząsów, wypadków komunikacyjnych.
Awaria budowlana definiowana jest jako uszkodzenie najczęściej konstrukcji nośnej, powodujące zaburzenie w eksploatacji, a także zagrożenie dla życia ludzkiego. Awaria wymaga z reguły podjęcia stosownych działań w celu likwidacji jej skutków, zabezpieczenia, naprawy, a czasem wzmocnienia całego obiektu lub jego elementów.
Analizy przypadków awarii, a także katastrof stanowią cenny materiał dla tworzenia następnie stosownych procedur i przepisów technicznych pozwalających na coraz skuteczniejsze zapobieganie tym niepożądanym zdarzeniom.
Dla projektantów, inwestorów i użytkowników są źródłem wiedzy, jak unikać błędów w różnych fazach procesu inwestycyjnego i eksploatacji.
Konstrukcje żelbetowe – przykłady awarii
Awaria żelbetowego budynku płytowo-słupowego podczas jego wznoszenia
Pięciokondygnacyjny budynek o konstrukcji płytowo-słupowej (fot. 1) ze względu na wysoki poziom wody gruntowej posadowiono na monolitycznej żelbetowej skrzyni fundamentowej [1].
Fot. 1. Widok budynku podczas budowy
Podłoże gruntowe pod płytą fundamentową skrzyni stanowiły średniozagęszczone piaski drobne i średnie, zalegające do głębokości ok. 11 m poniżej poziomu terenu. Poziom wody gruntowej stabilizował się 2,4 m powyżej poziomu posadowienia skrzyni. Wykop pod skrzynię zabezpieczono stalowymi grodzicami założonymi do głębokości 9 m poniżej przyległego terenu (rys. 1).
Rys. 1. Sposób posadowienia skrzyni fundamentowej; 1 – ścianka szczelna, 2 – beton podkładowy 10 cm, 3 – izolacja z mat bentonitowych, 4 – płyta fundamentowa 50 cm, 5 – słupy, 6 – ścianki dobetonowane przez wykonawcę (strzałkami zaznaczono kierunki napływu wody do wykopu)
Konstrukcje żelbetowe – usterki. Fot. 2. Wycieki wody przez dno i ściany skrzyni
Rys. 2. Rozmieszczenie pali jet grouting i przekrój przy słupie wewnętrznym
Po wykonaniu skrzyni wystąpiły przecieki wody gruntowej przez powstałe zarysowania w płycie dennej i ścianach (fot. 2). Na skutek wyporu wody gruntowej cała skrzynia uniosła się o ok. 40 mm. W celu zrównoważenia sił wyporu z ciężarem konstrukcji wewnątrz skrzyni wykonano dodatkową żelbetową wannę – dno o grubości 35 cm i ściany o grubości 20 cm. Następnie kontynuowano budowę. Po zabetonowaniu stropu 3. piętra doszło do nierównomiernych osiadań, ugięć dna skrzyni i zarysowań skrajnych słupów w poziomie skrzyni. Było to spowodowane naruszeniem struktury gruntu podczas odpompowywania wody z wykopu w czasie betonowania skrzyni. Niezbędne było wzmocnienie posadowienia za pomocą pali iniekcyjnych jet grouting (rys. 2) i naprawa uszkodzonych słupów stalowymi gorsetami.
>>> Pale stalowe w konstrukcjach fundamentowych
>>> Usterki i błędy w procesie budowlanym
>>> Konstrukcja żelbetowa monolityczna – praktyczne porady
Awaria betonowej ściany trójwarstwowej w budynku wielkopłytowym
W czterokondygnacyjnym budynku mieszkalnym, zrealizowanym z wielkopłytowych elementów regionalnego systemu MG III A, od nośnej, trójwarstwowej ściany szczytowej parteru oderwała się warstwa fakturowa i spadła na przylegający teren [2]. Nastąpiło to nagle, w sposób wcześniej niesygnalizowany (fot. 3). Konstrukcję ściany przedstawiono na rys. 3. Wszystkie ramiona wieszaków kotwiących warstwę fakturową do warstwy nośnej uległy zerwaniu na skutek kruchego pękania w obszarze warstwy z wełny mineralnej. Wszystkie przełomy zerwanych ramion wieszaków miały charakter przełomów kruchych, z bardzo małym udziałem obszarów plastycznych (fot. 4).
Fot. 3. Widok ściany szczytowej budynku po oderwaniu się warstwy fakturowej
Rys. 3. Konstrukcja ściany trójwarstwowej; rozmieszczenie wieszaków
Konstrukcje żelbetowe – usterki. Fot. 4. Zerwane pręty części wieszaka zakotwionego w warstwie fakturowej
Główną przyczyną oderwania się warstwy fakturowej była korozja międzykrystaliczna stali H13N4G9, która w wyniku obróbki plastycznej (wyginanie) oraz braku przesycenia uzyskuje niejednorodną strukturę (austenit i martenzyt odkształceniowy). Procesy korozyjne w warunkach eksploatacji płyt warstwowych były dodatkowo intensyfikowane przez środowisko – zawilgoconą izolację termiczną z wełny mineralnej. Do wystąpienia tej groźnej sytuacji niewątpliwie przyczynił się także brak szpilek w analizowanym elemencie. Świadczy to o niskiej jakości produkcji i ukrytych wadach prefabrykowanych elementów ściennych.
W dalszej części artykułu:
- Awarie stropodachów budynków wielkopłytowych
- Awarie stref podporowych konstrukcji prefabrykowanych
- Awarie spowodowane odkształceniami termiczno-skurczowymi
- Awarie spowodowane korozją
Cały tekst znajdziesz w numerze 1/2023 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”.
 |
Zbigniew Pająk Politechnika Śląska |
Literatura
1. Z. Pająk, M. Jaśniok, Stan awaryjny i sposób wzmocnienia żelbetowej konstrukcji budynku podczas wznoszenia, XXV Konferencja Naukowo-Techniczna „Awarie Budowlane”, Szczecin –Międzyzdroje, 24–27 maja 2011 r.
2. Z. Pająk, Analiza przyczyn oderwania się fakturowej warstwy betonowej ściany wielkopłytowej, „Inżynieria i Budownictwo” nr 3/2010.
