Używamy cookies i podobnych technologii m.in. w celach: świadczenia usług, reklamy, statystyk. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień Twojej przeglądarki oznacza, że będą one umieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. Pamiętaj, że zawsze możesz zmienić te ustawienia. Szczegóły znajdziesz w Polityce Prywatności.

Zagrożenia dla obiektów budowlanych zlokalizowanych w sąsiedztwie robót wyburzeniowych

02.03.2016

Wybór sposobu i technologii wyburzania uzależniony jest zwykle od konstrukcji likwidowanego obiektu oraz od zagrożeń, jakie może spowodować wyburzanie. Umiejętność przewidywania niekorzystnych zdarzeń jest tu niezwykle ważna.

Rewitalizacja terenów poprzemysłowych niejednokrotnie wymaga likwidacji starych obiektów budowlanych o różnych kon­strukcjach. Wyburzanie to może być realizowane z zastosowaniem specja­listycznych maszyn (wyburzanie me­chaniczne) lub przy użyciu materiałów wybuchowych (metoda wybuchowa).

Zarówno w jednym, jak i drugim przy­padku w czasie robót wyburzeniowych mogą wystąpić zagrożenia dla obiek­tów zlokalizowanych w bezpośrednim sąsiedztwie oraz dla ludzi.

Klasycznym przykładem oddziaływa­nia robót z użyciem materiałów wy­buchowych (MW) na otoczenie jest wyburzanie kominów żelbetowych [5], co przedstawiono na rys. 1 w posta­ci sejsmogramu wzbudzanych drgań oraz zapisu ciśnienia powietrznej fali uderzeniowej (PFU).

 

Rys. 1 Sejsmogram drgań i zapis ciśnienia PFU wzbudzanych w czasie wyburzenia komina żelbetowego z użyciem MW

 

Wyburzanie metodą mechaniczną

Wyburzanie mechaniczne, szczególnie obiektów wysokich, niesie ze sobą za­grożenia dla obiektów w otoczeniu, ze szczególnym uwzględnieniem maszyn i urządzeń zainstalowanych w sąsia­dujących obiektach. Zagrożenia te związane są zarówno z samą pracą maszyn rozbiórkowych, jak i upadkiem z wysokości większych kruszonych elementów konstrukcji.

Bardzo często nie bierze się pod uwa­gę zagrożeń związanych z pracą mło­tów hydraulicznych przy likwidacji fun­damentów żelbetowych zagłębionych w podłożu. Ponieważ prace prowadzo­ne są często w niewielkiej odległości od istniejącej zabudowy mieszkalnej lub biurowej, z założenia eliminuje się użycie MW, decydując się na rozbiór­kę mechaniczną (fot. 1). Przedstawio­ny na rys. 2 fragment sejsmogramu drgań wzbudzonych w czasie pracy młota hydraulicznego wskazuje na bardzo ważny element oddziaływania na obiekty w otoczeniu - czas trwa­nia oddziaływania. W przypadku uży­cia MW jest to krótki (kilkaset milise­kund) impuls, natomiast w przypadku młota mamy do czynienia z oddziały­waniem kilkugodzinnym, a nawet kil­kudniowym. Analizując drgania i ich oddziaływanie na obiekty w otoczeniu, należy brać pod uwagę nie tylko in­tensywność i czas oddziaływania, ale również częstotliwość wzbudzanych drgań, gdyż może dochodzić do re­zonansu elementów konstrukcyjnych (np. stropów). W widocznym na fot. 1 typowym budynku biurowym pra­ca młota hydraulicznego wzbudzała drgania, które przenosiły się na stro­py w budynku, co powodowało silny dyskomfort ludzi w nim pracujących. Drgania nie były szkodliwe dla budyn­ku, a jednak należało ograniczyć od­działywanie robót ze względu na ludzi i zainstalowane w budynku urządzenia (serwerownia).

 

Fot. 1 Wyburzanie fundamentów betonowych w sąsiedztwie budynku biurowego

 

Rys. 2 Sejsmogram drgań wzbudzanych w czasie wyburzania fundamentów z użyciem młotów hydraulicznych

 

Przy mechanicznej rozbiórce, szcze­gólnie obiektów wysokich, istotnym zagrożeniem dla obiektów zlokalizo­wanych w otoczeniu jest upadek du­żych elementów kruszonej konstrukcji na podłoże. Upadek większej masy powoduje wystąpienie drgań, które mogą przenosić się do sąsiadujące­go obiektu budowlanego i oddziaływać na zainstalowane w nim maszyny i urządzenia.

Również w takich przypadkach istot­ną rolę odgrywa czas trwania robót. W warunkach gdy urządzenia zainsta­lowane w sąsiadującym obiekcie nie mogą być wyłączone na czas trwa­nia robót wyburzeniowych, zachodzi konieczność przeprowadzenia badań rozpoznawczych - pomiary tła pracy urządzenia i ewentualnego poziomu oddziaływania drgań na urządzenie. Wbrew pozorom są to prace trud­ne, gdyż ograniczenia dotyczące dopuszczalnego poziomu oddziaływania drgań, wzbudzonych czynnikami ze­wnętrznymi, dla maszyn wysokoobrotowych są podawane przez producen­tów i należy je uwzględnić. W efekcie takich prac bardzo często proponuje się zastosowanie warstw tłumiących w postaci zwijanych taśm gumowych, pryzm słomy i piasku.

Przykładem takich działań może być wyburzenie wież granulacyjnych mocznika w sąsiedztwie budynku, w którym w sposób ciągły pracu­je wysokoobrotowy kompresor C02 (fot. 2).

 

Fot. 2 Wyburzanie wież granulacyjnych mocznika w sąsiedztwie budynku kompresora CO2

 

W fazie przygotowawczej wykonano badania tła pracy kompresora oraz przeprowadzono pomiary drgań wzbu­dzanych przez upadek z wysokości ciężarków o różnej masie na podłoże bez osłony oraz z osłoną tłumiącą (rys. 3). W tej fazie badań wykonano pomiary jednocześnie w podłożu przed obiektem chronionym, na fundamen­cie obiektu i na fundamencie maszyny. Jak wynika z wykresów (rys. 3d), od­działywanie upadku ciężarka z wyso­kości widać wyraźnie tylko na składo­wej pionowej zarówno w górnej, jak i dolnej części fundamentu kompreso­ra. Natomiast na składowej poziomej pojawia się tylko niewielkie zaburzenie tła. Dobrze jest w takich przypad­kach przeprowadzić analizę struktury drgań metodą MP (Matching Pursuit) [9], gdyż pozwala ona na dokładne zlokalizowanie zaistniałych zakłóceń tła w dziedzinie czasu i częstotliwo­ści. Wynik takiej analizy, dla sejsmogramu z rys. 3d, przedstawiono na rys. 4 w postaci map Wignera-Ville'a. Na składowej pionowej wyraźnie wi­dać atom Gabora 0 o częstotliwości 16 Hz, który zdecydowanie góruje nad tłem (atom 1 - 100 Hz, atom 2 - 75 Hz). Natomiast na składowej poziomej brak jest wyraźnego śladu oddziaływania drgań - atom 2 o czę­stotliwości 12 Hz nie wskazuje na wyraźne zakłócenie tła wynikającego z pracy kompresora.

W przypadku gdy planowane roboty wyburzeniowe będą prowadzone przez dłuższy czas, dobrze jest zastosować monitoring drgań w newralgicznych punktach obiektu chronionego i do­brać próg wyzwolenia aparatury, tak by nie zbierać nadmiaru informacji, tylko dokumentować zdarzenia istot­ne dla oceny oddziaływania.

 

Rys. 3 Faza badań przygotowawczych: a) ciężarki zrzucane z wysokości; b) podłoże osłonięte warstwą tłumiącą; c) ciężarek zamocowany na wysięgniku dźwigu; d) przykładowy sejsmogram drgań zarejestrowanych w czasie badań

 

Rys. 4 Mapa Wignera-Ville'a drgań z rys. 3d: a) składowa pionowa z; b) składowa pozioma x

 

Wyburzanie metodą wybuchową

W przypadku robót wyburzenio­wych prowadzonych z użyciem MW mogą wystąpić zagrożenia w postaci rozrzutu odłamków kruszonego mate­riału konstrukcyjnego obiektu budow­lanego, oddziaływania powietrznej fali uderzeniowej (PFU) oraz oddziaływa­nia drgań wzbudzanych zarówno de­tonacją materiału wybuchowego, jak i upadkiem dużej masy na podłoże.

Są to te same zagrożenia, które wy­mieniane są w przypadku robót strza­łowych prowadzonych w górnictwie odkrywkowym. Jednak postawienie między nimi znaku równości jest za­sadniczym błędem bardzo często popełnianym w prognozowaniu stref zagrożenia i dokumentowaniu oraz ocenach oddziaływania robót wybu­rzeniowych na otoczenie. Przykła­dowo prognozowanie intensywności wzbudzanych drgań według zależno­ści uwzględniających tylko takie para­metry, jak masa MW i odległość miej­sca wykonywania robót od obiektów chronionych, są często przyczyną nieodpowiedzialnych działań wykonaw­ców robót, a już stosowanie wzoru z rozporządzenia [7] jest całkowicie pozbawione sensu.

Rozporządzenie Ministra Infrastruk­tury [8] w § 9 pkt 2 zobowiązuje wykonawcę, w przypadku gdy prze­widywana energia wybuchu ładunków wybuchowych detonowanych w jed­nej serii lub przewidywana energia upadku mas przekracza 100 MJ, a odległość otaczających obiektów
budowlanych do najbliżej położonego miejsca odpalania ładunków wybu­chowych lub przewidywanego upad­ku mas jest mniejsza niż 100 m, na obiektach tych dokonuje się pomia­rów drgań generowanych detonacją materiału wybuchowego lub upad­kiem mas oraz filmuje się kamerą wi­deo moment powalenia rozbieranego obiektu budowlanego, jego części lub elementu.Oznacza to, że w ta­kich przypadkach należy podjąć dzia­łania dokumentujące intensywność ewentualnych oddziaływań na obiekty w otoczeniu.

 

Fot. 3 Osłona miejsc założenia ładunków MW

 

Można zaryzykować stwierdzenie, że zagadnienie oddziaływania robót wy­burzeniowych z użyciem MW jest bar­dziej skomplikowane niż w górnictwie odkrywkowym, gdzie w konkretnej kopalni wykonuje się dziesiątki, a cza­sem nawet setki odstrzałów rocznie, można prowadzić badania, wyznaczyć warunki dla bezpiecznego prowadze­nia robót, kontrolować oddziaływanie i korygować ograniczenia. W robotach wyburzeniowych, w większości przy­padków, jest to zdarzenie jednora­zowe (incydentalne), a oddziaływania mogą być czasem nieprzewidywalne. Bardzo ważną rolę w takich przypad­kach odgrywa wiedza, doświadczenie i rozwaga wykonawcy. W tej profesji umiejętność przewidywania zdarzeń jest darem nieocenionym.

Zagrożenie rozrzutem odłamków ma­teriału konstrukcyjnego obiektu bu­dowlanego może zostać ograniczone przez wykonanie odpowiednich osłon miejsc, w których założone zostały ładunki MW (fot. 3). Koniecznym za­bezpieczeniem dla ludzi jest wyzna­czenie strefy zagrożenia i usunięcie osób poza jej obręb. Zasięg oddziały­wania rozrzutu odłamków jest trudny do określenia, dlatego też zwłaszcza na czynnych terenach przemysłowych należy zwrócić szczególną uwagę na informowanie załogi o prowadzonych robotach i zagrożeniach. Oddziaływanie PFU może być wzbu­dzone z jednej strony detonacją MW, a z drugiej może być spowodowa­ne gwałtownie rosnącym ciśnieniem zagęszczanych warstw powietrza w czasie upadku obiektu budowlane­go. Oddziaływanie PFU jest silnie uza­leżnione od technologii wykonywania robót strzałowych i zastosowanych środków strzałowych.

 

Fot. 4 Złamanie komina ceglanego w czasie obalania

 

Jak silny opór stawia powietrze w czasie ruchu obalanego obiektu bu­dowlanego, może świadczyć fakt kilka­krotnego złamania komina ceglanego, co przedstawiono na fot. 4 i rys. 5.

Strefa zagrożenia od PFU nie wykra­cza poza bezpośrednie otoczenie ro­bót, dlatego też dla osób, które zo­stały odsunięte poza strefę rozrzutu, nie stanowi ona większego zagrożenia. Oddziaływaniem o znacznym zasię­gu są drgania parasejsmiczne, któ­re mogą być wzbudzone detonacją MW lub upadkiem bryły obiektu (dużej masy) na podłoże. Drgania te propago­wane są przez podłoże, dlatego trudno ograniczyć ich zasięg. Jedynym roz­wiązaniem jest zredukowanie wpływu źródła drgań, czyli masy detonowane­go MW albo energii uderzenia upada­jącego obiektu, przez budowę wałów lub poduszek amortyzujących upadek, rowów przecinających ciągłość ośrod­ka, w którym propagowane są drgania. Typowe zapisy oddziaływania wyburza­nych obiektów budowlanych z zastoso­waniem MW przedstawiono na rys. 6. Wybór sposobu i technologii wyburzania w większości przypadków jest uzależnio­ny od konstrukcji likwidowanego obiektu budowlanego oraz od zagrożeń, jakie może spowodować proces wyburzania.

Z wyborem technologii wiąże się ro­dzaj oddziaływania procesu wyburza­nia na otoczenie, co jest uzależnione przede wszystkim od lokalizacji ładun­ków MW, ich rodzaju oraz energii, jaką wzbudza w podłożu upadający obiekt budowlany.

Znajomość zagrożeń powodowanych oddziaływaniem robót wyburzenio­wych pozwala z jednej strony na wybór i zastosowanie odpowiednich zabez­pieczeń, a z drugiej na wybór metod pomiarowych, których celem jest udo­kumentowanie tego oddziaływania.

 

Rys. 5 Zapis ciśnienia PFU wzbudzonej ruchem upadającego komina

 

Rys. 6 Typowe zapisy oddziaływania wyburzanych obiektów budowlanych z zastosowa­niem MW (wyburzenie zbiorników żelbetowych)

 

W wyburzeniach stosuje się MW do [3]:
- Obiektów prostych:

-  fundamenty: budowli, maszyn i urządzeń, elektrowni, słupów, kominów itp.,

-  mosty (płyty, filary i przyczółki),

- elementy płaskie (posadzki, stro­py, ściany zbiorników itp.).

- Obiektów o znacznej kubaturze (wielkoprzestrzenne, wielkokubaturowe):

-  budowle górnicze - żelbetowe zwar­te lub żelbetowo-stalowe (płuczki, zbiorniki węgla surowego, zbiorniki produktów gotowych, budynki flo­tacji, suszarnie, łaźnie, lampiarnie, cechownie, sprężarkownie itp.),

-  budowle energetyki (hale maszyn, kotłownie),

-  budowle metalurgii (hale, wieże węglowe, hale pieców), żelbetowe i stalowe,

-  inne.
- Obiektów wysokich:

-  kominy żelbetowe,

-  kominy ceramiczne,

-  wieże różnego typu (kątowe, przesypowe, ciśnień itp.),

-  wieże szybowe żelbetowe,

-  zbiorniki i wysokie silosy o budo­wie mieszanej.

- Obiektów stalowych:

-  obiekty niefundamentowane (kopar­ki, zwałowarki, mosty ruchome itp.),

-  obiekty fundamentowane (wieże szybowe, kozłowe, płuczki, zbior­niki, załadownie, piece, kotły).

- Obiektów okrągłych żelbetowych o niekorzystnym stosunku wyso­kości do szerokości:

-  obiekty związane z górnictwem (np. zbiorniki węgla surowego),

-  obiekty pozagórnicze (silosy wap­na, zboża, cementu),

-  chłodnie kominowe.

- Obiektów nietypowych:

-  silosy i zbiorniki w budynkach,

-  inne obiekty nietypowe,

-  obiekty trudne ze względu na po­łożenie, funkcję lub powiązania z innymi chronionymi obiektami.

- Innych prac strzałowych na po­trzeby budownictwa.

Różnorodność konstrukcji i typów obiektów przeznaczonych do wyburze­nia stanowi nie tylko o trudności pro­jektowania i wykonywania robót, ale również o konieczności dokumentowa­nia oddziaływania na otoczenie. Ważnym elementem działań profilak­tycznych mających na celu ochronę otoczenia przed skutkami wyburzania obiektów budowlanych jest identy­fikacja zagrożeń oraz ich źródeł [4]. Każda technologia stwarza inne za­grożenia o różnej intensywności. Do­datkowym utrudnieniem w procesie identyfikacji i dokumentowania zagro­żeń jest szybkość zachodzących zja­wisk i fakt, że mogą się one nakładać w czasie, co niejednokrotnie istotnie komplikuje analizy i przeprowadzanie ocen (11).

Wymienione wyżej czynniki w istotny sposób wpływają na wybór metody prowadzenia pomiarów intensywności oddziaływania i jego dokumentowania (zagadnienia te będą przedstawione w kolejnym artykule).

 

Rys. 7 Aparatura do pomiaru intensywności drgań - KSMD APN

 

Aparatura stosowana do pomiarów intensywności drgań i ciśnienia PFU

W Polsce najczęściej do prac pomia­rowych przy wyburzeniach z użyciem MW stosuje się aparatury cyfrowe do badania intensywności drgań i ciś­nienia powietrznej fali uderzeniowej: produkcji szwedzkiej UVS 1608, UVS 1504 oraz Vibraloc (fot. 5). Przy pracach długotrwałych (wyburzenia mechaniczne) stosuje się również aparaturę KSMD APN z łącznością bezprzewodową (rys. 7).

Zestawy aparatury wyposażone są standardowo w trójskładowe mierniki drgań i mikrofony do pomiaru ciśnienia powietrznej fali uderzeniowej. Są to mikrofony szerokopasmowe o paśmie przenoszenia od 3 do 8000 Hz i zakre­sie pomiarowym do 2550 Pa (161 dB).
 
 
Fot. 5 Aparatura do pomiaru intensywności drgań i ciśnienia PFU
 

Ocena oddziaływania robót wyburzeniowych na zabudo­wania w otoczeniu

Jak wspomniano, podstawowym za­grożeniem przy robotach wyburze­niowych są drgania wzbudzane deto­nacją MW lub upadkiem dużej masy na podłoże. Najprostszym sposobem oceny jest porównywanie zmierzonych drgań z odpowiednimi skalami, w któ­rych usystematyzowane są skutki działania fal sejsmicznych. Skale ta­kie dzielą się na stopnie, z których każdy ma charakterystykę opisową oraz odpowiadającą tej skali wartość liczbową amplitudy (przemieszczenia, prędkości lub przyspieszenia), skore­lowaną z częstotliwością [8], [9].

Do oceny szkodliwości stosuje się wiele skal i norm. Tak duża ich licz­ba spowodowana jest trudnościami w normatywnym ujęciu wszystkich czynników, jakie mogą mieć wpływ na szkodliwość drgań. Z konieczno­ści więc normy dotyczą określonych typów budynków i uwzględniają tylko część czynników, jakie w danym przy­padku należałoby brać pod uwagę. Po­nadto same nawet drgania określane terminem parasejsmiczne różnią się między sobą charakterystyką swoje­go źródła, np. drgania spowodowane detonacją MW czy upadkiem dużej masy na podłoże różnią się znacznie od tych, które powstają na skutek ruchu komunikacyjnego. Pierwsze na­wet o większych amplitudach trwają krótko i są mniej szkodliwe dla budyn­ków aniżeli drgania spowodowane np. przejazdem drogą ciężkich samocho­dów czy długotrwałą pracą młota hy­draulicznego. Te ostatnie są z reguły mało doceniane przy uwzględnianiu szkód powstałych w budynkach.

Z punktu widzenia ochrony budowli przed szkodliwym wpływem oddziaływań parasejsmicznych kluczowe znaczenie ma ustalenie takich pa­rametrów, które można by uznać za najlepiej powiązane z uszkodzeniami budowli. Wielu autorów za taki pa­rametr uznaje maksymalną prędkość drgań. Fakt ten znajduje również od­zwierciedlenie w prawie wszystkich normach dotyczących oddziaływania wstrząsów na obiekty budowlane.

W większości przypadków ocena od­działywania polega na analizie wyni­ków pomiarów w celu stwierdzenia, czy zostały przekroczone wartości dopuszczalne wskazanego parametru - przykładowo dopuszczalnej prędko­ści drgań. W Polsce do oceny oddzia­ływania drgań została opracowana norma PN-B-02170:1985 [6]. Do przybliżonej oceny oddziaływania drgań na konstrukcje budynków norma ta dopuszcza stosowanie skal wpływów dynamicznych SWD (rys. 8).

 

Rys. 8 Skala SWD-II - wersja dla prędkości drgań

 

Norma zaleca, aby dla istniejącego budynku pomiary wykonywać na fun­damencie lub ścianach nośnych w po­ziomie terenu, oddzielnie dla podłużnej i poprzecznej osi budynku.

Strefy wpływu (rys. 8) mają następu­jącą interpretację: I - drgania nieod­czuwalne przez budynki; II - drgania odczuwalne, ale nieszkodliwe, nastę­puje tylko szybsze zużycie budynku; III - drgania szkodliwe dla budynku, które powodują lokalne zarysowania i spę­kania, przez co osłabiają konstrukcję budynku i zmniejszają jego nośność oraz odporność na dalsze wpływy dy­namiczne; może nastąpić odpadanie wypraw i tynków; IV - drgania o dużej szkodliwości dla budynku, powstają liczne spękania, lokalne zniszczenia murów i innych pojedynczych elemen­tów budynku; V - drgania powodujące walenie się murów, spadanie stropów itp., występuje pełne zagrożenie bez­pieczeństwa ludzi.

Skale SWD zostały opracowane przy założeniu, że drgania oddziałujące na obiekty, o określonych w normie wy­miarach, są długotrwałe (np. kilka godzin dziennie) i uwzględniają efekt zmęczenia.

W tym miejscu pojawia się zasad­niczy problem ze stosowaniem skal SWD do oceny oddziaływania robót wyburzeniowych na budynki w oto­czeniu, nawet gdy wymiarami i kon­strukcją odpowiadają one warunkom opisanym w normie. Należy jeszcze raz przypomnieć, że drgania wzbu­dzone w czasie robót wyburzenio­wych z użyciem MW to zdarzenia krótkotrwałe i incydentalne (jedno­razowe). Dlatego też zastosowanie skal SWD do oceny oddziaływania ma bardzo ograniczony zasięg do budynków mieszkalnych, a oceny na­leży prowadzić zgodnie z określony­mi procedurami.

Diagnozę o wpływie drgań na obiek­ty, z zastosowaniem skal SWD, opiera się na nanoszeniu, na skale, pomierzonych maksymalnych warto­ści prędkości w korelacji z przyna­leżnymi częstotliwościami. Są dwie metody prowadzenia analizy - metoda bezpośrednia i metoda pośrednia. Metoda bezpośrednia - stosowana jest dla drgań ciągłych o charaktery­styce bliskiej harmonicznej, gdzie dwa parametry, mające istotny wpływ na szkodliwość drgań, prędkość i czę­stotliwość, mogą być określane przez naniesienie wyników pomiarów w po­staci maksymalnych wartości pręd­kości i odpowiadającej jej w czasie częstotliwości na skalę szkodliwości SWD i lokalizację tych wyników w po­szczególnych strefach oddziaływa­nia dynamicznego. Jest to analiza na podstawie wartości szczytowych (maksymalnych).

 

Rys. 9 Ocena oddziaływania drgań na budynek - wyburzenie komina

 

Metoda pośrednia - używana jest do oceny drgań złożonych o charakterze impulsowym, do których zaliczane są drgania wzbudzane w czasie ro­bót wyburzeniowych. W takim przy­padku do oceny ich wpływu, według skal SWD, wymagane są rejestracje pełnych przebiegów składowych po­ziomych drgań. Analizę pełnych prze­biegów składowych x, y przeprowadza się przez filtrowanie sygnału filtrem tercjowym. Tak otrzymane wyniki jako histogram wartości maksymalnych prędkości, odpowiadającej częstotli­wości środkowej pasma tercjowego, nanoszone są na skale SWD z przypi­saniem im skutków odpowiadających danej strefie. Dodatkowo w przypadku robót wyburzeniowych prowadzonych z użyciem MW do oceny intensywno­ści drgań należy przyjąć założenie, że są to zdarzenia zarówno krótko­trwałe, jak i jednorazowe i w związku z tym drganiom zakwalifikowanym do odpowiedniej strefy skali SWD można przypisać skutki strefy niższej. Przykładową ocenę oddziaływania robót wyburzeniowych na budynek mieszkalny z zastosowaniem metody pośredniej przedstawiono na rys. 9, ocena kwalifikuje drgania do III strefy skali SWD-II, ale przypisać im należy skutki strefy II, czyli są to drgania odczuwalne, jednak nieszkodliwe dla obiektu.

Roboty wyburzeniowe z użyciem MW najczęściej są prowadzone na tere­nach przemysłowych, gdzie ochronie podlegają przede wszystkim budynki przemysłowe. W większości dla ta­kich budynków nie można stosować skal SWD, dlatego też często do oce­ny oddziaływania stosuje się normę niemiecką DIN 4150 [9], która wyróż­nia taki rodzaj budynku. Wartości do­puszczalne według tej normy przed­stawiono w tab. 1. Częstotliwości drgań na terenach przemysłowych, w większości przypadków, nie prze­kraczają 10 Hz, czyli za bezpieczną prędkość drgań dla zabudowy prze­mysłowej można przyjąć prędkości nawet do 20 mm/s.

 

Tab. 1 Niemiecka skala szkodliwości (DIN 4150)

Rodzaj budynku

Maksymalna prędkość [mm/s]

< 10 Hz

10-50 Hz

50-100 Hz

Przemysłowe, handlowe

20

20-40

40-50

Mieszkalne

5

5-15

15-20

Wrażliwe na drgania (np. zabytkowe)

3

3-8

8-10

 

Od kilku lat do oceny oddziaływania wstrząsów pochodzenia górniczego, a więc zdarzeń sporadycznych, sto­suje się górnicze skale intensywno­ści (GSI) [2]. Ważną zaletą tych skal jest ich nowoczesność i nowe po­dejście do oceny - na podstawie po­miaru drgań i przewidywanych skut­ków. Skutki dla drgań o określonej intensywności zostały wskazane na podstawie licznych obserwacji zda­rzeń. Najnowsza skala (rok 2012) [1] zawiera również ocenę odporności dynamicznej budynków, co pozwala określić, jaki poziom drgań podłoża jest dla obiektów bezpieczny, czyli gwarantuje brak wystąpienia uszko­dzeń. Skalę GSI-2012 z uwzględnie­niem odporności budynków przedsta­wiono na rys. 10.

 

Rys. 10 Skala GSI-2012 [1]

 

Dodać należy, że ewentualny pomiar drgań należy wykonywać na gruncie (w podłożu obiektów budowlanych). Parametry stosowane w skali GSI, to:

- maksymalna amplituda prędkości drgań poziomych PGVHmax, wyzna­czona jako wypadkowa poziomego maksimum długości wektora;

- czas trwania składowej poziomej prędkości drgań tHv, który oznacza przedział czasu zawarty między tymi momentami czasowymi, kie­dy intensywność Ariasa osiąga 5% i 95% swojej wartości.

Skala posiada cztery stopnie, dla których opisano skutki oddziaływa­nia drgań w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej (z obszaru Legnicko-Głogowskiego Okręgu Mie­dziowego; budynki o konstrukcji tra­dycyjnej, murowej, szkieletowo-murowej, szkieletowe, z wielkich bloków, wielkopłytowe), oraz uciążliwości dla ich użytkowników.

W pracy [10] zdefiniowano pojęcie od­porności dynamicznej, dla której jako kryterium oceny przyjęto maksymalne wartości PGAH10 i PGVHmax , charak­teryzujące przebiegi drgań gruntu, w trakcie których nie wystąpią uszko­dzenia elementów konstrukcyjnych budynków objawiające się w postaci zarysowania elementów konstrukcyj­nych.W pracy tej przeprowadzono również analizy obliczeniowe, w wy­niku których podano wartości PGAH10 (przyspieszenia drgań poziomych gruntu) i PGVHmax określające pełną odporność dynamiczną budynków mu­rowych, tj. taką, przy której nie po­jawią się zarysowania w elementach konstrukcyjnych i wykończeniowych. Wyniki obliczeń przedstawiono w tab. 2 [10].

 

Tab. 2 Obliczeniowa odporność dynamiczna budynków murowych na podstawie analizy [10]

 

Odporność dynamiczna

Budynki murowe

pełna

przy której następuje intensy­fikacja istniejących uszkodzeń itd.

przy której następują uszko­dzenia elementów wykończe­niowych itd.

 

PGAH10

mm/s2


PGVHmax

mm/s

PGAH10

mm/s2

PGVHmax

mm/s

PGAH10

mm/s2

PGVHmax

mm/s

Wolno stojące ze ścianami z cegły, wzmocnione

350

do 15

700

do 40

do 1000

do 60

Wolno stojące ze ścianami z cegły, bez wzmocnień

300

10

500

do 30

do 850

do 50

Wolno stojące ze ścianami warstwowymi bez wzmocnień

300

do 10

600

do 40

do 900

do 50

Nowe w zabudowie szeregowej (na ogół ze ścianami warstwowymi)

330

do 12

500

do 30

do 850

do 50

Stare (lata 20. XX w.)

250

10

350

15

450

do 20

Gospodarcze

225

10

350

15

400

do 20

5-kondygnacyjne

350

15

700

40

1000

do 60

 

Wyjaśnienia wymagają pojęcia od­porności dynamicznej pojawiające się w kolejnych kolumnach tab. 2:

- odporność dynamiczna, przy której następuje intensyfikacja istnieją­cych uszkodzeńitd. - odporność, przy której dopuszcza się wystąpie­nie uszkodzeń elementów architek­tonicznych;

- odporność dynamiczna, przy której następują uszkodzenia elementów wykończeniowychitd. - odporność, przy której mogą następować uszko­dzenia elementów wykończeniowych w budynkach w postaci odpadania i zarysowania płytek ściennych, rys wokół ościeżnic drzwi i wokół okien, pęknięć szyb, zarysowań i spękań ścian działowych oraz zarysowań i spękań tynku. Nie następują nato­miast uszkodzenia elementów kon­strukcyjnych [10].

Wartości graniczne PGAH10 i PGVHmax zawarte w tab. 2 dają zupełnie nowe spojrzenie na ocenę oddziaływania robót wyburzeniowych na otoczenie. Stosowanie do oceny normy [6], prze­widzianej dla zdarzeń o charakterze ciągłym, wydaje się nie znajdować już uzasadnienia.

 

Podsumowanie

Wyburzanie obiektów budowlanych jest związane w większości przy­padków z użyciem niewielkich ładun­ków MW, a podstawowe zagrożenie dla otoczenia to drgania wzbudzane upadkiem dużej masy na podłoże. Ponieważ ładunki MW odpalane są przeważnie nad powierzchnią tere­nu, wpływ ich masy jest śladowy. Ewentualnym zagrożeniem może być rozrzut odłamków tworzywa wyburzanego obiektu, fala akustyczna i powietrzna fala uderzeniowa. Wy­eliminowanie tych zagrożeń wymaga odpowiedniego starannego przykrycia miejsca założenia ładunków i wyzna­czenia stref zagrożenia.

Osobnym zagadnieniem są drgania wzbudzane upadkiem dużej masy na podłoże. Zmniejszenie oddziaływania upadku masy na podłoże można uzy­skać przez budowę w miejscu spo­dziewanego uderzenia wałów ziem­nych lub usypanie gruzu. Szczególną uwagę należy zwrócić na ten problem przy wyburzaniu kominów żelbeto­wych i innych konstrukcji, których upadek następuje z dużej wysokości. Analiza możliwości zastosowania, do oceny oddziaływania robót wyburze­niowych na otoczenie, skal GSI czy wartości przedstawionych w tab. 2 pozwala na bardziej realne spojrzenie na to zagadnienie. Należy wziąć pod uwagę fakt, że wyburzenia obiektów budowlanych to zdarzenia jednora­zowe, incydentalne.

Praca zrealizowana w ramach badań statutowych nr 11.11.100.597.

 

dr inż. Józef Pyra

dr inż. Anna Sołtys

dr inż. Jan Winzer

AGH Akademia Górniczo-Hutnicza

 

Literatura

1. A. Barański, L. Kloc, T. Kowal, G. Mutke, Górnicza skala intensywności drgań GSIGZWKW-2012 w odniesieniu do odpor­ności dynamicznej budynków, „Bezpie­czeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie” nr 6 (238)/2014.

2. J. Dubiński, G. Mutke, K. Jaśkiewicz, A. Lurka, Górnicza Skala Intensywno­ści GSI-2004 do oceny skutków drgań wywołanych wstrząsami górniczymi w obszarze LGOM - geneza, skala i we­ryfikacja, Seminarium „Doświadczenia ze stosowania skal GSI-2004", Kraków 2008.

3. J. Lewicki, Zasady i metody bezpiecz­nego wykonywania robót strzałowych w budowie, „Górnictwo i Geoinżynieria", r. 28, z. 3/1, Akademia Górniczo­-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków 2004.

4. J. Lewicki, Prognozowanie wielkości zagrożeń powstałych przy prowadze­niu robót strzałowych w budownictwie, „Górnictwo i Geoinżynieria”, r. 28, z. 3/1, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Kraków 2004.

5. E. Maciąg, J. Lewicki, J. Winzer, Wybu­rzanie żelbetowych kominów elektrowni „Konin" i oddziaływanie upadku ich masy na sąsiednie obiekty,„Czasopismo Tech­niczne, Budownictwo”, z. 3-B/2010, zeszyt 11, str. 119-134.

6. PN-B-02170:1985 Ocena szkodliwości drgań przekazywanych przez podłoże na budynki.

7. Rozporządzenie Ministra Gospodar­ki Pracy i Polityki Społecznej z dnia 1 kwietnia 2003 r w sprawie przechowy­wania i używania środków strzałowych i sprzętu strzałowego w zakładach górniczych (Dz.U. Nr 72, poz. 655), zał. nr 4.

8. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 3 lipca 2003 r. w sprawie roz­biórek obiektów budowlanych wykony­wanych metodą wybuchową (Dz.U. Nr 120, poz. 1135).

9. A. Sołtys, Analiza oddziaływania na oto­czenie drgań wzbudzanych przez robo­ty strzałowe z zastosowaniem metody Matching Pursuit,Wydawnictwa AGH, Kraków 2015.

10. T. Tatara, Odporność dynamiczna obiektów budowlanych w warunkach wstrząsów górniczych, Wydawnic­twa Politechniki Krakowskiej, Kraków 2012.

11. J. Winzer, Dokumentowanie oddziały­wania robót wyburzeniowych na oto­czenie,Konferencja „Technika strzelni­cza w górnictwie i budownictwie", Ustroń 2013.

www.piib.org.pl

www.kreatorbudownictwaroku.pl

www.izbudujemy.pl

Kanał na YouTube