Opis i analiza przyczyn trzech przypadków katastrof konstrukcji murowanych w rewitalizowanych obiektach pofabrycznych w Łodzi.
Łódź przemysłowa, jej rozwój i dzisiejsze perspektywy
W drugiej połowie XX w. ogromne nieraz zespoły łódzkich obiektów przemysłowych przestały pełnić swą podstawową funkcję. Powstał problem zagospodarowania setek obiektów poprzemysłowych stanowiących o dotychczasowym architektonicznym wizerunku Łodzi. Jedyną szansą mogła stać się rewitalizacja tych obiektów zdefiniowana przez J. Tejchmana [1] jako nadanie im nowej funkcji i włączenie ich w obieg współczesnej kultury przy maksymalnym poszanowaniu kompozycji i formy architektonicznej. Na przykładzie Łodzi możemy potwierdzić słuszność tej definicji. Powstał kompleks „Łódzkiej Manufaktury”, finalizują się w fabryce Scheiblera lofty, w „Białej Fabryce” funkcjonuje muzeum włókiennictwa. Można by wymienić dużo więcej przykładów.
Z problemami modernizacji obiektów poprzemysłowych ściśle wiążą się nie tylko zagadnienia funkcjonalne, ale realne zagrożenia zaistniałe w trakcie procesu modernizacji łódzkich fabryk i wnioski z nich wynikające. Ograniczono się do zdarzeń, w których następowały awarie murowanych ścian.
Fot. 1 Widok ściany
Katastrofa ściany w budynku manufaktury
W trakcie prac fundamentowych przy budynku z usytuowanymi na pierwszym piętrze parkingami katastrofie uległ odcinek pozostawionej ściany wewnętrznej wyburzonego budynku niciarni. Ściana po katastrofie została pokazana na fot. 1 i 2.
Fot. 2 Struktura ściany w płaszczyźnie zniszczenia
Przyczyny katastrofy leżały zarówno po stronie technicznej, jak i związane były z przebiegiem prac. Pierwotnie cała ściana przeznaczona była do wyburzenia. Ze względu na walory kulturowe konserwator zdecydował o pozostawieniu odcinka ściany poza nowo projektowanym budynkiem. Prace związane z fundamentowaniem nowego budynku prowadzono z przerwą w strefie zabytkowej ściany. Wykop wykonano jednak na całej długości fundamentu nowego budynku. W trakcie wykonywania robót fundamentowych stwierdzono, że ściana zabytkowa ma fundament z kamieni polnych wsypanych do wykopu i zalanych zaprawą wapienną. Ponadto spód tej ściany znalazł się ok. 0,70 m powyżej dna już wykonanego wykopu. Do dnia, w którym doszło do katastrofy, prowadzono przy ścianie prace przygotowujące do betonowania nowej konstrukcji. W wyniku katastrofy osunął się (w płaszczyźnie ściany) ok. 3-metrowej długości odcinek ściany. Płaszczyzna zniszczenia przebiegała wzdłuż krawędzi zewnętrznego zamurowanego rzędu okien.
Odsłonięcie fundamentu wykonanego z niezespolonych ze sobą kamieni polnych i głazów oraz ściany murowanej z cegły na zaprawie wapiennej o prawie zerowej wytrzymałości w powiązaniu z rozluźnieniem gruntu w tej strefie (pozostawienie niezabezpieczonego wykopu przez dwa miesiące w okresie wiosennym) było bezpośrednią przyczyną katastrofy budowlanej.
Rys. Rysunki planów nadbudowy wschodniego skrzydła budynku z 1899 r.
Katastrofa XIX-wiecznej przędzalni Karola Scheiblera
Głównymi elementami nośnymi konstrukcji budynku są ściany zewnętrzne oraz dwa rzędy żeliwnych słupów na parterze, o średnicy 225 mm, i drewnianych słupów na pozostałych kondygnacjach. Na filarach ścian podłużnych oraz słupach oparte są drewniane podciągi kształtujące poprzeczny układ konstrukcyjny budynku. Na podciągach oparte są drewniane żebra i drewniana podłoga. Rzuty budynku zostały pokazane na rysunku.
Ściany nośne wykonane z cegły ceramicznej pełnej na zaprawie wapiennej miały w poziomie parteru grubość z tynkiem 900 mm. Średnia wytrzymałość cegły określona na podstawie badań wynosiła 6,27 MPa (współczynnik zmienności 29%).
W maju wewnątrz budynku trwały prace polegające na wymianie stolarki okiennej w południowej ścianie na poziomie parteru oraz roboty porządkowe od strony zewnętrznej tej ściany. Do załadunku elementów pozostałych po wyburzeniach ścian działowych (deski, fragmenty kantówek, supremy, gruzu itp.) używano ciężkiego sprzętu, który miał wyjątkowo utrudnione warunki manewrowania.
Krótko po zakończeniu prac porządkowych runęła południowa ściana na odcinku pięciu otworów okiennych. Razem ze ścianą zawaleniu uległy stropy na wszystkich kondygnacjach na szerokości zewnętrznego południowego traktu. Struktura ściany w strefie katastrofy została pokazana na fot. 3c.
a)
b)
c)
Fot. 3 Budynek po katastrofie: a, b – ogólny widok budynku, c – szczegół struktury ściany parteru
Na podstawie analizy zgromadzonego materiału można przypuszczać, iż początek niszczenia filara południowego spowodowany został przez uderzenia ładowarką w ścianę, co spowodowało uszkodzenie zewnętrznej (gorsetowej) mocniejszej części warstwy filara południowego. W konsekwencji doprowadziło to do przeciążenia filara oraz powstania katastrofy budowlanej. Jak wynika z przeprowadzonej analizy, już przy obciążeniu poziomym 60 kN, przyłożonym w poziomie 1,2 m nad poziomem terenu, w filarze ściany południowej powstały siły, które spowodowały zniszczenie filara. Na ten czynnik mechaniczny nałożyła się: zła jakość materiału, z którego został wykonany mur, i odbiegające od zasad sztuki budowlanej wykonanie filara parteru ściany południowej.
Awaria ściany w fabryce Leona Kaufmana
Awaria miała miejsce w modernizowanym czterokondygnacyjnym, niepodpiwniczonym, trzytraktowym budynku pofabrycznym z użytkowym poddaszem. Głównymi elementami nośnymi konstrukcji budynku były ściany zewnętrzne (grubości 720 mm w poziomie parteru) oraz dwa rzędy żeliwnych słupów na parterze, I, II i III piętrze, a także słupów drewnianych na poddaszu. Stropy były drewniane. W trakcie modernizacji wewnątrz budynku wprowadzono nową konstrukcję żelbetową, której płytowo-żebrowe stropy są oparte na wewnętrznych żelbetowych słupach i ścianach podłużnych. Ściany wykonane są z cegły ceramicznej pełnej o średniej wytrzymałości na ściskanie 6,61 MPa i wytrzymałości zaprawy ok. 1,5 MPa.
W sierpniowy dzień nastąpiło zniszczenie wszystkich filarów parteru w ścianie wschodniej – fot. 4. Do momentu zniszczenia filarów wykonane zostały wszystkie prace związane z konstrukcją i większość robót wykończeniowych. Zakończone zostały też roboty związane z wykonaniem nawierzchni od wschodniej strony budynku.
Fot. 4 Zniszczone filary parteru ściany wschodniej
Pierwsze nieznaczne zarysowania filarów zaobserwowano w trakcie osadzania okien, dwa tygodnie przed
katastrofą.
Można stwierdzić, że uszkodzenie filarów ściany wschodniej nastąpiło w konsekwencji nałożenia się kilku czynników:
– duże zróżnicowanie wytrzymałości cegieł i zaprawy;
– głębokie uszkodzenia filarów od wewnątrz w miejscach zdemontowanych mocowań wsporników urządzeń powodowały lokalne obniżenie nośności;
– wymiana uszkodzonych cegieł w zewnętrznej, licowej warstwie ściany bez zastosowania wystarczającego mechanicznego kotwienia nowej warstwy z pozostałą częścią ściany;
– prowadzenie robót drogowych z użyciem ciężkiego sprzętu w bezpośrednim sąsiedztwie ściany wschodniej.
Po zabezpieczeniu ściany filary zostały odbudowane, a budynek przekazano do użytkowania.
Podsumowanie
Ogólnie można stwierdzić, że z powodu nie najlepszego stanu technicznego murowanych ścian w budynkach pofabrycznych należy traktować je w procesie modernizacji ze szczególną troską.
Dane do artykułu zostały zaczerpnięte z opracowanych przez autora ekspertyz.
doc. dr inż. Jan Kozicki
Zdjęcia autora
Literatura
1. J. Tejchman, Metoda konserwacji i restauracji dziedzictwa architektonicznego w zakresie zabytkowych budowli (manuskrypt), Toruń 2009.
2. T. Urban, Rewitalizacja XIX-wiecznych obiektów pofabrycznych, 56. Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN, Kielce–Krynica, wrzesień 2010 r.
3. J. Kozicki, T. Urban, Katastrofa budowlana XIX-wiecznego budynku pofabrycznego, 25. Konferencja Naukowo-Techniczna „Awarie budowlane”, Międzyzdroje, maj 2011 r.
Artykuł oparty na referacie przygotowanym na konferencję „Problemy techniczno-prawne utrzymania obiektów budowlanych” (10–11 stycznia 2012 r.) zorganizowaną przez GUNB.
Początek XIX w. to okres, w którym datuje się powstanie Łodzi przemysłowej. Pionierami łódzkiego przemysłu bawełnianego byli: Karol Saenger (farbiarnia wyrobów wełnianych), Krystian Fryderyk Wendisch (pierwsza duża przędzalnia bawełny), Tytus Kopisch (produkcja lniarska), Ludwik Geyer (pierwszy wielki w przemyśle bawełnianym). Jednak największymi magnatami przemysłu bawełnianego w Łodzi byli Karol Scheibler i Ludwik Grohman oraz Izrael Kalmanowicz Poznański. W połowie lat 40. XIX w. w pełni funkcjonowały przędzalnia i tkalnia fabryki Grohmana w rejonie ulic Tylnej i Targowej. Karol Scheibler otrzymał od magistratu Łodzi parcelę przy Wodnym Rynku (dzisiejszy plac Zwycięstwa), na której w 1885 r. ruszyła pierwsza w pełni zmechanizowana przędzalnia. Trzeci „król bawełny” Izrael K. Poznański swą wielką działalność rozpoczął w roku 1871 od budowy tkalni na działce przy ul. Ogrodowej.
