Informacje o katastrofach i awariach budowlanych są cennym źródłem wiedzy o kondycji budowli i jakości stosowanych w budownictwie rozwiązań, a także potrzebie unikania błędów.
Analizy uszkodzeń, awarii i katastrof budowlanych prowadzone są w wielu krajach od dawna. Wnioski z tych prac służą do doskonalenia technik i technologii programowania, projektowania, realizacji, użytkowania, ubezpieczania i wyceny obiektów budowlanych. Służą również m.in. do doskonalenia i nowelizacji przepisów technicznych, norm projektowania, wytycznych i instrukcji wykonywania i odbioru obiektów budowlanych oraz do doskonalenia wiedzy technicznej i podnoszenia kwalifikacji zawodowej i organizacyjnej projektantów, wykonawców, użytkowników i rzeczoznawców, a także zakresu i form ubezpieczania działalności budowlanej oraz doskonalenia eksploatacji i wyceny obiektów budowlanych.
Tabl. 1. Liczba zagrożeń, katastrof i awarii w podziale na przyczyny ich powstania
Liczba zagrożeń, awarii i katastrof zaistniałych w 2009 r. 503
|
Awarie i katastrofy niewynikające ze zdarzeń losowych, powstałe na skutek: – błędów projektowych – złego stanu technicznego – wadliwego wykonawstwa – błędów w trakcie rozbiórki – wadliwej eksploatacji – innych |
105
18 34 24 10 15 5 |
|
|
Awarie i katastrofy zaistniałe z przyczyn losowych
– spowodowane silnym wiatrem
– wywołane wybuchem gazu
– wywołane osuwiskiem – spowodowane pożarem – spowodowane uderzeniem samochodu w budynek – wywołane innymi zjawiskami (śnieg, powódź, wybuch kotła) |
398
248
46
42 38 12 12 |
województwo wielkopolskie, łódzkie, Podhale
w tym 20 po wybuchu gazu propan-butan i 6 po wybuchu metanu
|
Prace na temat zagrożeń i uszkodzeń budowlanych prowadzone w różnych krajach oraz przez wiele organizacji międzynarodowych to m.in.:
– monitoring patologii budownictwa;
– naukowo-techniczne konferencje i sympozja międzynarodowe i krajowe;
– prace krajowych i międzynarodowych komisji specjalistycznych, takich organizacji jak: CIB-FIB, RILEM, CICIND, PZITB itp.;
– wydawnictwa zwarte naukowo-techniczne o zasięgu krajowym i międzynarodowym;
– artykuły naukowo-techniczne w prasie naukowo-technicznej różnych krajów;
– specjalistyczne, periodyczne wydawnictwa na temat patologii i awarii budowlanych.
W Polsce problem awarii i katastrof budowlanych jest przedmiotem:
– okresowych (od 1962 r.) analiz zagrożeń, awarii i katastrof budowlanych;
– wydawnictw książkowych na temat błędów i awarii konstrukcji betonowych, murowanych, stalowych i mieszanych;
– konferencji naukowo-technicznych obejmujących wybrane zagadnienia zagrożeń, uszkodzeń, awarii i katastrof budowlanych;
– sympozjów i konferencji specjalistycznych, np. „Badanie przyczyn i zapobieganie awariom konstrukcji budowlanych”, „Awarie budowlane”, „KONTRA”, „Problemy rzeczoznawstwa budowlanego”, „Warsztat pracy projektanta konstrukcji”;
– artykułów i publikacji w prasie technicznej na temat różnych przypadków stanów zagrożenia, uszkodzeń i awarii konstrukcji budowlanych;
– zarządzeń i raportów różnych organizacji naukowo-technicznych oraz władz administracyjnych i normalizacyjnych;
– szkolenia studentów wyższych szkół technicznych i podobnych o profilu budowlanym;
– doskonalenia inżynierów, projektantów i wykonawców, właścicieli, użytkowników oraz menedżerów budowlanych;
– szkolenia nadzoru budowlanego.
Ogólną liczbę awarii i katastrof budowlanych z danych Instytutu Techniki Budowlanej (ITB) oraz z rejestru katastrof prowadzonego w Głównym Urzędzie Nadzoru Budowlanego (GUNB) podaje rys. 1.
Baza danych ITB zawiera dane od 1989 r. do 2006 r., natomiast rejestr GUNB jest prowadzony od 1995 r., a więc od czasu gdy ustawa – Prawo budowlane wprowadziła obowiązek prowadzenia takiego rejestru (obecnie Rejestr Katastrof Budowlanych).
Rys. 1. Liczba katastrof z danych ITB oraz katastrofy z rejestru GUNB
Rys. 2. Awarie i katastrofy budowlane w 2009 r. wynikłe z przyczyn błędów ludzkich (w %)
Dane w bazie ITB są wprowadzane z dokumentów (ankiet), jakie GUNB udostępnia ITB, i uzupełniane są o dane z innych źródeł (własne ekspertyzy ITB, rzeczoznawcy, urzędy, firmy, czasopisma i konferencje techniczne itp., dlatego baza danych ITB zawieraja większą liczbę rekordów niż rejestry GUNB). W zestawieniu wyraźnie widoczny jest wzrost liczby awarii i katastrof w 2008 r. w porównaniu z latami 2005–2007. Przyczyn większej liczby awarii i katastrof można upatrywać w tym, że w ostatnich latach miały miejsce liczne huragany i ulewy. Spowodowały one m.in. zawalenie często wyeksploatowanych, zużytych, nieużytkowanych i porzuconych obiektów budowlanych.
Przyczyny katastrof i awarii budowlanych w 2009 r.
Katastrofy zebrane przez GUNB zostały podzielone na dwie kategorie:
– do kategorii I zaliczono katastrofy niewynikające ze zdarzeń losowych, których w 2009 r. było 105,
– do kategorii II zaliczono katastrofy zaistniałe z przyczyn losowych, których było 398.
Do katastrof zaistniałych z przyczyn losowych zaliczono zarówno awarie i katastrofy powstałe m.in. na skutek:
– działania sił natury (silne wiatry, powodzie, obfity śnieg, uderzenia pioruna), jak również
– wybuchów gazu, uderzenia samochodu w budynek, wybuchów kot-łów.
Podział awarii i katastrof ze względu na przyczyny ich powstania podano na rys. 2 i 3.
Zagrożenia, awarie i katastrofy uzyskane ze wszystkich wymienionych źródeł w podziale na przyczyny podano w tabl. 1.
Awarie i katastrofy powstałe z przyczyn ludzkich stanowiły ok. 19% ogólnej liczby katastrof i awarii. Podstawową ich przyczyną było złe wykonawstwo (21%) oraz zły stan techniczny (32%) obiektów budowlanych. Znaczący udział miały również błędy projektowe (16%) oraz wadliwa eksploatacja (16%).
Katastrofy powstałe z przyczyn losowych stanowiły ok. 81% ogólnej liczby awarii i katastrof mających miejsce w 2009 r.
Wśród awarii i katastrofy zaistniałych w 2009 r. z przyczyn losowych większość spowodowana była silnym wiatrem. Katastrofalne skutki powodują nie tylko znaczne prędkości wirującego powietrza, ale również bardzo duże siły ssące i gwałtowne spadki ciśnienia wewnątrz wirów. Powyższe czynniki powodują całkowite lub częściowe zniszczenia fragmentów obiektów budowlanych.
Intensywność ww. zjawisk ocenia się, biorąc pod uwagę prędkości wzbudzanych wiatrów – określone na podstawie dokonanych zniszczeń.
Udział procentowy poszczególnych awarii i katastrof wynikających ze zdarzeń losowych podano na rys. 4.
Rys. 3. Awarie i katastrofy budowlane w 2009 r. wynikłe z przyczyn losowych
Rys. 4. Katastrofy i awarie w 2009 r. według rodzaju zdarzeń losowych
Przyczyny awarii i katastrof w ostatnich 50 latach
Zestawienie przyczyn błędów ludzkich – projektowych, wykonawczych i eksploatacyjnych – z ostatnich 50 lat podano na rys. 5–7.
Do najczęstszych przyczyn projektowych awarii i katastrof należały: złe założenia projektowe, niedbałość projektantów i niedostateczny stan wiedzy.
Najczęstsze przyczyny złego wykonawstwa stanowiły: niedbałość wykonawców, niedostateczny stan wiedzy, odstępstwo od projektu oraz niedostateczne kwalifikacje.
W zakresie eksploatacji awarie i katastrofy występowały najczęściej z powodu niedostatecznego nadzoru, niedbałości użytkowników oraz obciążeń wyjątkowych, a następnie z niedostatecznego stanu wiedzy i nadmiernych obciążeń.
Podsumowanie
Analizy wykazały, że w trzech ostatnich latach zaobserwowano znaczne zwiększenie liczby katastrof i awarii budowlanych spowodowanych przyczynami losowymi. W 2003 r. takich katastrof i awarii było ok. 100 (60%), w roku 2006 zwiększyły się one do ok. 200 (70%), w 2007 r. było ich ok. 450 (ok. 80%), w 2008 r. – już ponad 900, a w 2009 r. – 398.
Klimatolodzy uważają, że gwałtowne zjawiska przyrodnicze typu trąby powietrzne i tym podobne są skutkiem globalnego ocieplenia.
Rys. 5. Przyczyny złego projektowania wywołujące awarie i katastrofy w ostatnich 50 latach
Rys. 6. Awarie i katastrofy w ostatnich 50 latach powstałe z powodu złego wykonawstwa
Na katastrofy i awarie spowodowane zdarzeniami losowymi wynikającymi z sił natury wpływ człowieka jest nieznaczny, ponieważ w fazie projektowania nie uwzględnia się odpowiednich obciążeń wywołanych ekstremalnymi zjawiskami.
Celowe jest zatem podjęcie działań przyspieszających wdrożenie pakietu Eurokodu 1 (dotyczącego obciążeń) do obowiązujących przepisów.
Przyjęcie zwiększonych parametrów nie zabezpieczy całkowicie przed skutkami przejścia trąby powietrznej, ale w znacznym stopniu zabezpieczy dachy budynków przed bardzo dużym wiatrem.
Katastrofy i awarie spowodowane wybuchami gazu płynnego od lat stanowią coraz większy udział w katastrofach i awariach spowodowanych wybuchem gazu.
Najpoważniejsze w skutkach awarie i katastrofy powstały w domach jednorodzinnych zasilanych z butli gazowych, gdzie problem wentylacji pomieszczeń w zasadzie nie jest jeszcze właściwie rozwiązany.
W odniesieniu do awarii i katastrof spowodowanych wybuchem gazu płynnego należałoby rozważyć obligatoryjne zobowiązanie użytkowników gazu płynnego do stosowania w pomieszczeniach łatwo dostępnych i stosunkowo tanich czujników – wykrywaczy tego gazu. Jeżeli nie byłoby to możliwe, należałoby rozważyć nagłaśnianie w mediach lub na stronach internetowych zalet stosowania tego typu zabezpieczeń.
Najczęstszymi przyczynami powstawania awarii i katastrof zależnymi od uczestników procesu inwestycyjnego były:
Niewłaściwe projektowanie elementów stropów i masywnych elementów z betonu, ścian warstwowych w budynkach, zamocowania elementów elewacyjnych do konstrukcji, projektowanie niedostatecznych połączeń, stosowanie nieodpowiednich materiałów, stosowanie dylatacji konstrukcji wielkoprzestrzennych, błędy w projektowaniu modernizacji budynków, nadbudów, remontów i wzmocnień, a także przyjmowanie złych obciążeń i schematów statycznych konstrukcji.
Problemy dotyczyły szczególnie:
– stropów i słupów żelbetowych i stalowych, szczególnie w obiektach halowych i magazynowych;
– stalowych i żelbetowych słupów energetycznych;
– hal stalowych o różnych rozmiarach, a także dźwigów stalowych w obiektach o wielofunkcyjnym przeznaczeniu;
– żelbetowych ścian szczelinowych przy głębokich posadowieniach budynków;
– kolektorów i budowli wodnych zarówno podziemnych, jak i naziemnych;
– składowisk różnego typu;
– wielofunkcyjnych obiektów żelbetowych;
– pawilonów handlowych, magazynowych i gospodarczych;
– mostów i wiaduktów różnych technologii;
– żelbetowych garaży wielopiętrowych;
– sufitów podwieszanych w obiektach kubaturowych o różnym przeznaczeniu;
– ścian wewnętrznych i elewacyjnych budynków;
– żelbetowych i stalowych zbiorników oraz basenów;
– sprężonych stropów żelbetowych;
– hal widowiskowych i wielofunkcyjnych;
– stalowych i żelbetowych wież telekomunikacyjnych;
– żelbetowych i stalowych silosów na materiały sypkie;
– izolacji wodnych, termicznych i akustycznych obiektów o różnym przeznaczeniu;
– elementów wykończeniowych: tynki, okładziny, podłogi, ślusarki itp.
Rys. 7. Awarie i katastrofy w ostatnich 50 latach powstałe z powodu złej eksploatacji
Niewłaściwe wykonawstwo robót betonowych, połączeń elementów żelbetowych i drewnianych, spojeń i połączeń elementów stalowych, rusztowań i usztywnień roboczych, izolacji wodnych i akustycznych, robót wykończeniowych i uzupełniających, obiektów plombowych, rozbiórek i uzupełnień, remontów i modernizacji, nadbudów, posadzek, lekkich ścian działowych, elementów okiennych i drzwiowych itp.
Problemy dotyczyły szczególnie:
– żelbetowych i stalowych zbiorników i silosów na ciecze i materiały sypkie;
– żelbetowych ścian szczelinowych i fundamentów, przy zabudowie plombowej;
– kolektorów i budowli wodnych, zapór i jazów;
– kominów i budowli wieżowych, żelbetowych i murowanych;
– ścian, słupów i stropów z pustaków z betonu i materiałów podobnych;
– budowli szkieletowych i żelbetowych garaży piętrowych, podziemnych i wolno stojących;
– budowli plombowych w miastach;
– żelbetowych i stalowych wież telekomunikacyjnych i energetycznych;
– konstrukcji sprężonych o zróżnicowanym przeznaczeniu;
– dachów i stropodachów o różnych konstrukcjach;
– hal stalowych o różnym przeznaczeniu;
– budowli podziemnych;
– izolacji przeciwwodnych, cieplnych i akustycznych w budynkach;
– balkonów i elementów wykończeniowych budynków;
– budynków gospodarczych i domów jednorodzinnych.
Niewłaściwa eksploatacja obiektów użytkowanych przez nierealizowanie przeglądów i zaleceń z nich wynikających, niszczenie lub usuwanie części lub całych elementów, doprowadzanie do niszczenia i korozji, a także zagrożenia bezpieczeństwa, dopuszczanie do pożarów i wybuchów, błędy podczas realizowania napraw i dokonywania zmian eksploatacyjnych.
Dotyczyły one szczególnie:
– stalowych i żelbetowych wież o różnym przeznaczeniu;
– budynków gospodarczych i magazynowych o różnej technologii;
– budynków zabytkowych i użytku publicznego o zróżnicowanej konstrukcji;
– stropów i sufitów podwieszanych w obiektach kubaturowych;
– żelbetowych i stalowych zbiorników i silosów na ciecze i materiały sypkie;
– hal stalowych, połączeń elementów w dźwigarach;
– pawilonów handlowych i wielofunkcyjnych o zróżnicowanej technologii i konstrukcji;
– obiektów nieużytkowanych, a szczególnie zabytkowych;
– mostów i wiaduktów żelbetowych, stalowych i murowanych;
– obiektów specjalnych.
W ostatnich latach zarejestrowano znacznie więcej katastrof i awarii budowlanych. Złożyły się na to głównie silne wiatry (huragany) oraz opady deszczy.
Z zestawień statystycznych dla 2009 r. nie wynikają zasadnicze wnioski czy tendencje, które można byłoby pozytywnie weryfikować, stosując matematyczne narzędzia statystyczne. Również w latach wcześniejszych w różnego rodzaju zestawieniach statystycznych generowanych ze zgromadzonych danych o zagrożeniach, awariach i katastrofach budowlanych nie można pokazać wyraźnych trendów i tendencji, które można by potwierdzić, stosując statystyczne testy istotności.
Przedstawione informacje dotyczą bardzo różnych obiektów budowlanych i bardzo zróżnicowanych zdarzeń. Przykładowo – runęły duża hala stalowa i drewniana stodoła i każda z nich w zestawieniach stanowi jeden obiekt budowlany. Pierwszy obiekt został zaliczony do konstrukcji stalowych, a drugi do konstrukcji drewnianych.
Wśród obiektów, które zarejestrowane są w bazie, bardzo dużą liczbę stanowią budynki gospodarcze: stodoły, obory, składy, garaże itp. Wiele obiektów było starych, wyeksploatowanych, nieużytkowanych, porzuconych, a także zabytkowych (nieużytkowanych).
Inną grupę rejestrowanych przypadków stanowią katastrofy z przyczyn czysto losowych: huragany, ulewy, uderzenie samochodu w budynek, wybuchy gazu, pożary i inne nietypowe zjawiska.
Kilkudziesięcioletnie doświadczenie ze zbieraniem i gromadzeniem danych o katastrofach budowlanych i tworzeniem zestawień statystycznych upoważnia do formułowania różnego rodzaju uwag, spostrzeżeń i wniosków. Bez krytycznej oceny stanu istniejących zasobów, a także zasad ich zbierania i wykorzystywania nie można myśleć o dokonaniu pozytywnych zmian.
Analizując dane statystyczne GUS (tabl. 3–5) oraz zarejestrowane (nie w pełni) awarie i katastrofy, można powiedzieć, że awaryjność polskiego budownictwa wynosi od ok. 2 ·10-5 do ok. 2 ·10-4. Jest to awaryjność odpowiadająca poziomowi występującemu w innych krajach.
Informacje o katastrofach i awariach budowlanych są cennym źródłem wiedzy o kondycji budowli i jakości stosowanych w budownictwie rozwiązań, a także potrzebie unikania błędów w różnych fazach procesu inwestycyjnego i eksploatacyjnego.
Informacje te powinny być zbierane, analizowane i wykorzystywane dla polepszenia jakości obiektów budowlanych. Powinny być również wykorzystywane przy ustalaniu przepisów zarówno technicznych, jak i organizacyjno-administracyjnych, a także w działalności rzeczoznawczej.
prof. dr hab. inż. Leonard Runkiewicz
Instytut Techniki Budowlanej, Politechnika Warszawska
Literatura
1. Raporty GUNB na temat katastrof budowlanych w latach od 1995 do 2009, materiały konferencyjne, „Awarie budowlane”, Międzyzdroje, Wydawnictwo Uczelniane, Zachodniopomorski. Uniwersytet Technologiczny, Szczecin, 1996–2011.
2. Raporty Instytutu Techniki Budowlanej na temat awarii i katastrof budowlanych od 1962 r., Biblioteka ITB, Warszawa.
3. Materiały konferencyjne, Problemy rzeczoznawstwa budowlanego, Biblioteka ITB.
W najbliższych numerach miesięcznika rozpoczniemy prezentacje cyklu artykułów poświęconych konkretnym przypadkom awarii i katastrof budowlanych.
