ul. KRASZEWSKIEGO 4, MYSŁOWICE, tel , tel. kom NIP , REGON:

Transkrypt

1 DL USŁUGI W BUDOWNICTWIE ŁUKASZ DROBIEC P R O J E K T O W A N I E, E K S P E R T Y Z Y, O P I N I E, N A D Z O R Y ul. KRASZEWSKIEGO 4, MYSŁOWICE, tel , tel. kom NIP , REGON: TEMAT: EKSPERTYZA BUDOWLANA DOTYCZĄCA MOŻLIWOŚCI ZABUDOWANIA BUTLI SYSTEMU STAŁYCH URZĄDZEŃ GAŚNICZYCH W KORYTARZU BUDYNKU BLOK 19 ZLOKALIZOWANYM NA TERENIE PAŃSTWOWEGO MUZEUM AUSCHWITZ-BIRKENAU ZAMAWIAJĄCY: DEKK FIRE SOLUTIONS S.C., ul. Zielona 52, Piaseczno ZAKRES OPRACOWANIA: Ekspertyza dotyczy nośności stropu posadzki w korytarzu parteru Bloku 19 Państwowego Muzeum Auschwitz-Birkenau ZESPÓŁ AUTORSKI: dr inż. Łukasz Drobiec Rzeczoznawca Budowlany w specjalności konstrukcyjno-budowlanej obejmującej projektowanie i kierowanie robotami budowlanymi bez ograniczeń, dec. Nr RZE/X/0021/12 Uprawnienia Budowlane do projektowania i kierowania robotami budowlanymi bez ograniczeń w specjalności konstrukcyjno-budowlanej Nr ewid. SLK/1480/POOK/06 i 744/01 Członek Śląskiej Izby Inżynierów Budownictwa o nr ewid. SLK/BO/0384/03 posiada wymagane ubezpieczenie od odpowiedzialności cywilnej do podpis DATA: czerwiec, 2013

2 SPIS TREŚCI I. Część opisowa Podstawy opracowania Przedmiot Cel i zakres Opis przedmiotowej posadzki Przeprowadzone badania Badania niszczące Badania nieniszczące Badania metodą elektromagnetyczną Badania metodą radarową Nośność posadzki Przyjęte założenia Nośność na przebicie Nośność płyty posadzki na obciążenia użytkowe oraz obciążenia od butli ocena możliwości zabudowania butli Wnioski II. Uprawnienia autora ekspertyzy S t r o n a

3 I. CZĘŚĆ OPISOWA 1. PODSTAWY OPRACOWANIA 1.1. Zlecenie na opracowanie ekspertyzy Karta katalogowa. Butla 80 ltr - 300bar INERGEN Fragment projektu stałych urządzeń gaśniczych w budynku Blok 19 - rysunek rozmieszczenia butli BS :1988. Testing concrete. Part 204: Recommendations on the use of electromagnetic covermeters Wizje lokalne i pomiary na obiekcie Informacje uzyskane od użytkowników obiektu. 2. PRZEDMIOT Przedmiotem niniejszej ekspertyzy jest posadzka na korytarzu parteru bloku 19 Państwowego Muzeum Auschwitz-Birkenau. Widok budynku Blok 19 pokazano na rys. 1. Rys. 1. Widok budynku Blok 19 3 S t r o n a

4 3. CEL I ZAKRES Celem pracy jest określenie możliwości zabudowania na posadzce korytarza parteru układu 67 buli 80ltr-300bar INERGEN systemu stałych urządzeń gaśniczych. W zakres opracowania wchodzą: oględziny obiektu; badania grubości posadzki; elektromagnetyczne i radarowe badania posadzki; ocena nośności posadzki; ocena możliwości zabudowania butli. 4. OPIS PRZEDMIOTOWEJ POSADZKI Przedmiotowy budynek wykonano przed II wojną światową. Budynek wykonano w technologii tradycyjnej, jako murowany z żelbetowymi i drewnianymi (ostatnia kondygnacja) stropami i drewnianą więźbą dachową. Obiekt nie jest podpiwniczony i ma dwie kondygnacje nadziemne oraz strych. Fundamenty i ściany fundamentowe budynku wykonano jako betonowe, a ściany wykonano z cegły ceramicznej pełnej. Administrator obiektu nie dysponuje dokumentacją techniczno-budowlaną. Przed opracowaniem ekspertyzy nie było wiadomo, czy podłoga w korytarzu parteru Bloku 19 jest podłogą na gruncie, czy też pod korytarzem jest niedostępna piwnica. W murach fundamentowych budynku znajduje się ślad po oknie w poziomie piwnic, jednak okno to jest obecnie zamurowane. Według informacji uzyskanych od przedstawiciela administratora w sąsiednich blokach z betonowymi murami fundamentowymi częściowe podpiwniczenie występowało często jedynie pod skrajnym pomieszczeniem przy drzwiach wejściowych (tam, gdzie występuje zamurowane okienko). Wobec braku konkretnych informacji zdecydowano się na wykonanie niszczących i nieniszczących badań posadzki. 4 S t r o n a

5 5. PRZEPROWADZONE BADANIA W ramach badań niszczących wykonano przewierty przez posadzkę korytarza, natomiast w badaniach nieniszczących wykorzystano elektromagnetyczny skaner zbrojenia Hilti PS 200 oraz radarowy system Multidetektor Hilti PS BADANIA NISZCZĄCE W pomieszczeniu dawnych sanitariatów budynku, w ramach innej pracy, wykonano wcześniej przewiert grubym wiertłem (20 mm). Oględziny tego przewiertu wykazały, że grubość posadzki wynosi około 20 cm (wraz z warstwami podłogi) - rys. 2a oraz, że pod posadzką zalega grunt - rys. 2b. a) b) Rys. 2. Istniejący przewiert przez posadzkę w pomieszczeniu dawnych sanitariatów: a) pomiar grubości posadzki, b) widok gruntu pod posadzką 5 S t r o n a

6 Nigdy wcześniej nie wykonywano odkrywek ani przewiertów przez posadzkę korytarza parteru. Ponieważ zachodziło podejrzenie, że pod posadzką może znajdować się pusta przestrzeń (dawne pomieszczenia piwniczne) zdecydowano się na wykonanie badań niszczących. Uzyskano zgodę na wykonanie jedynie kilku przewiertów wiertłem cienkim (8 mm). Łącznie w korytarzu wykonano 5 przewiertów, których lokalizację pokazano na rys. 3. Przewierty wykonano około 15 cm od lica ścian. Nr 3 Nr 4 Nr 5 Nr 1 Nr 2 Rys. 3. Miejsca wykonanych przewiertów posadzki korytarza wiertłami 6 i 8 mm W wykonanych otworach przeprowadzono pomiar grubości posadzki oraz badano obecność i zagęszczenie gruntu przez wbijanie wiertła średnicy 5 mm (rys. 4). Szacowana dokładność pomiaru grubości posadzki to ±5 mm. Na podstawie przeprowadzonych badań ustalono, że grubość posadzki wynosi: w otworze nr 1-16 cm, w otworze nr 2-17 cm, w otworze nr 3-17 cm, w otworze nr 4-18 cm, w otworze nr 5-17 cm. We wszystkich otworach pod posadzką występował grunt. W otworach 1 4 był on dobrze zagęszczony, a jedynie w otworze nr 5 nieco rozluźniony. 6 S t r o n a

7 a) b) Rys. 4. Nowe przewierty przez posadzkę w korytarzu: a) odwiert cienkim wiertłem, b) zgrubne badanie zagęszczenia gruntu 5.2. BADANIA NIENISZCZĄCE W ramach badań nieniszczących przeprowadzono badania obecności zbrojenia w posadzce metodą elektromagnetyczną (urządzenie PS 200) oraz badania grubości podłogi (płytek lastryko na zaprawie) metodą radarową (urządzenie PS 38) BADANIA METODĄ ELEKTROMAGNETYCZNĄ Metoda elektromagnetyczna, służąca do nieniszczących badań lokalizacji zbrojenia w elementach żelbetowych i określania jego średnicy oraz grubości otuliny, polega na analizie zmiany wieloczęstotliwościowego strumienia magnetycznego emitowanego w głąb konstrukcji. W przedmiotowych badaniach wykorzystano ferroscaner Hilti PS 200 (rys. 5). Urządzenie to umożliwia wykonanie skanu obrazu zbrojenia (skany dokładne) z powierzchni min. 15x15 cm i max. 60x60 cm. 7 S t r o n a

8 Dokładność urządzenia ściśle zależy od głębokości położenia prętów, średnicy prętów, precyzji wykonanego skanowania oraz jakości powierzchni betonu. Przy gładkiej, płaskiej powierzchni i prętach zbrojeniowych o przekroju okrągłym usytuowanych prostopadle do kierunku skanowania zakres dokładności ferroscanera Hilti PS 200 w zależności od średnicy zbrojenia i głębokości jego położenia podano w tabl. 1 i tabl. 2. Urządzenie rozróżnia dwa położone obok siebie pręty jeżeli ich rozstaw wynosi 36 mm lub współczynnik rozstaw:otulina wynosi 2:1 (decyduje wartość większa). Pomiar głębokości położenia możliwy jest przy lokalizacji prętów na min. 10 mm. Odległość pręta od krawędzi skanu powinna wynosić min. 30 mm. Zasięg urządzenia zależy od średnicy badanego pręta. Akceptowalną dokładność badań uzyskuje się jednak do głębokości 60 mm. Skaner Hilti PS200 umożliwia określenie średnic prętów konstrukcyjnych według niemieckiej normy DIN 488. Przy jego użyciu nie jest zatem możliwe uzyskanie średnic prętów mniejszych od 6 mm i większych od 36 mm oraz prętów o średnicy 18 i 22 mm (takie pręty nie występują w DIN 488). W wypadku napotkania na pręty φ18, φ22 lub φ<6mm, czy φ>36 mm urządzenie dobiera średnicę o możliwie najlepszej korelacji z algorytmem przeliczeniowym zazwyczaj są to średnice o 1 gradację większe lub mniejsze. W związku z brakiem krajowych wytycznych i norm badania prowadzono zgodnie z normą brytyjską BS :1988 [1.4]. Rys. 5. Ferroscan Hilti PS 200: 1- głowica PS 200 S, 2- panel sterujący PS 200 M, 3- akumulator wraz z ładowarką, 4- kabel służący do przesyłania danych do komputera 8 S t r o n a

9 Średnica [mm] Tabl. 1. Zakres dokładności w badaniach PS 200 przy znanej średnicy zbrojenia Głębokość położenia pręta [mm] ±2 ±3 ±3 ±4 ±5 0 X X X 8 ±2 ±2 ±3 ±4 ±5 0 0 X X 10 ±2 ±2 ±3 ±4 ±5 0 0 X X 12 ±2 ±2 ±3 ±4 ±5 ±10 0 X X 14 ±2 ±2 ±3 ±4 ±5 ± X 16 ±2 ±2 ±3 ±4 ±5 ±10 ±12 0 X 20 ±2 ±2 ±3 ±4 ±5 ±10 ±12 0 X 25 ±2 ±2 ±3 ±4 ±5 ±10 ±12 0 X 28 ±2 ±2 ±3 ±4 ±5 ±10 ±12 0 X 30 ±2 ±2 ±3 ±4 ±5 ±10 ±12 0 X 36 ±2 ±2 ±3 ±4 ±5 ±10 ±12 ± pręt zostanie wykryty, lecz głębokość nie będzie wyliczona X pręt nie zostanie wykryty Tabl. 2. Zakres dokładności w badaniach PS 200 przy nieznanej średnicy zbrojenia Średnica Głębokość położenia pręta [mm] [mm] ±3 ±3 ±4 ±6 ±8 0 X X X 8 ±3 ±3 ±4 ±6 ±8 0 0 X X 10 ±3 ±3 ±4 ±6 ±8 0 0 X X 12 ±3 ±3 ±4 ±6 ±8 ±12 0 X X 14 ±3 ±3 ±4 ±6 ±8 ± X 16 ±3 ±3 ±4 ±6 ±8 ±12 ±14 0 X 20 ±3 ±3 ±4 ±6 ±8 ±12 ±14 0 X 25 ±3 ±3 ±4 ±6 ±8 ±12 ±14 0 X 28 ±3 ±3 ±4 ±6 ±8 ±12 ±14 0 X 30 ±3 ±3 ±4 ±6 ±8 ±12 ±14 0 X 36 ±3 ±3 ±4 ±6 ±8 ±12 ±14 ± pręt zostanie wykryty, lecz głębokość nie będzie wyliczona X pręt nie zostanie wykryty Badania lokalizacji zbrojenia przeprowadzono dnia r. Badania prowadzono bezpośrednio na posadzce korytarza oraz jednego z pomieszczeń. Łącznie wykonano 6 skanów na obszarze około 6,2 m 2. Miejsca badań zaznaczono na rys. 6. Poniżej, na rys. 7-12, zamieszczono protokoły z badań zbrojenia. W protokołach z badań dokładnych zamieszczono obraz uzyskany z badania. W wykonanych skanach oś X skanu jest równoległa do podłużnej osi korytarza. 9 S t r o n a

10 FS FS FS FS FS FS Rys. 6. Miejsca wykonanych skanów urządzeniem Hilti PS S t r o n a

11 Rys. 7. Skan nr FS Rys. 8. Skan nr FS S t r o n a

14 Badania elektromagnetyczne wykazały, że w posadzce do głębokości 13 cm poniżej poziomu podłogi nie występuje zbrojenie. Na skanach widoczne są jednak cienie elementów metalicznych. Jest duże prawdopodobieństwo, że urządzenie odbiera echo zbrojenia położonego poniżej zakresu działania. Wyniki badań niszczących wykazały, że grunt znajduje się cm poniżej poziomu podłogi, ewentualne zbrojenie może więc znajdować się na poziomie -13,5-17 cm. Zgodnie z tablicą 2 zasięg skanera w przepadku prętów średnicy 6 mm wynosi 120 mm, natomiast przy prętach φ8 mm mm BADANIA METODĄ RADAROWĄ Badania radarowe wykonano przy użyciu multidetektora PS 38 firmy Hilti (rys. 13). Zasada działania detektora polega na transmisji do konstrukcji impulsu fali elektromagnetycznej o częstotliwości. Emitowany sygnał przenika przez granicę kolejnych materiałów o różnych właściwościach elektrycznych (np. beton i zbrojenie, beton i pustka powietrzna, beton i zaprawa), w taki sposób, że część przechodzi przez granicę do nowego materiału, reszta zaś ulega rozproszeniu lub odbiciu. Obity sygnał jest następnie rejestrowany przez antenę odbiorczą. Zasięg urządzenia wynosi 120 mm, dokładność lokalizacji obiektu o innych właściwościach elektrycznych ±5 mm. Rys. 13. Multidetektor PS S t r o n a

15 Przeprowadzone badania wykazały, że grubość podłogi (płytki + zaprawa) wynosi około 2,5 3,0 cm (rys. 14). Rys. 14. Badanie urządzeniem PS NOŚNOŚĆ POSADZKI 6.1. PRZYJĘTE ZAŁOŻENIA Grubość betonu posadzki, na podstawie wyników pomiarów, przyjęto równą 0,135 m (najmniejsza zmierzona grubość 16 cm minus grubość podłogi 2,5 cm). Przyjęto, że w posadzce występuje zbrojenie dołem: pręty średnicy o mm przy otulinie 20 mm. Nie prowadzono badań betonu posadzki. Badanie takie wymagałyby pobrania próbek rdzeniowych o średnicy >75 mm z betonu posadzki i ich badanie w maszynie wytrzymałościowej. Uzyskano zgodę na wykonanie jedynie przewiertów wiertłem małej średnicy (8 mm). Nie uzyskano zgody na usunięcie płytek lastriko i zaprawy pod płytkami, co uniemożliwiło wykonanie badań sklerometrycznych. Wobec braku informacji odnośnie wytrzymałości betonu, do obliczeń statyczno-wytrzymałościowych przyjęto beton klasy B15 (C12/15). Beton tej klasy występuje w elementach stropowych bloków A4, A5, A8, które autor opracowania badał w ramach odrębnych zleceń. 15 S t r o n a

16 Przeprowadzone badania wykazały, że posadzka parteru jest posadzką na gruncie. Zamieszczona poniżej analiza nośności zawiera sprawdzenie płyty posadzki na przebicie oraz sprawdzenie naprężeń w płycie posadzki od obciążeń eksploatacyjnych i obciążeń systemem urządzeń gaśniczych. W obliczeniach, wobec braku możliwości wykonania odkrywek, przyjęto najbardziej niekorzystny przypadek - wykonanie posadzki między murowanymi ścianami NOŚNOŚĆ NA PRZEBICIE Ciężar jednej butli, zgodnie z kartą katalogową (rys. 14), wynosi około 140 kg. Na butli instaluje się odpowiedni osprzęt, a same butle mocowane są do ścian za pomocą specjalnych uchwytów. Ostatecznie przyjęto, że maksymalne obciążenie od jednej butli: N Rk = 1,5 kn. Obciążenie obliczeniowe przyjęto równe N Rd = 1,2 1,5 = 1,8 kn. Rys. 14. Fragment karty katalogowej [1.2] 16 S t r o n a

17 Nośność pojedynczej butli pole powierzchni butli: A = 0,056 m 2 wysokość użyteczna przekroju: d = 0,135-0,02-0,004 = 0,111 m Obwód powierzchni, na którą działa siła: u 1 = 0,996 m Obwód powierzchni rozkładu obciążenia pod kątem 45 (zob. rys. 15) u 2 = 1,478 m Średni obwód: u p = 1,236 m Obliczeniowa wytrzymałość betonu na rozciąganie f ctd = 0,73 MPa Sprawdzenie warunku nośności dla pojedynczej butli: N Rd = f ctd u p d = 100,2 kn < N Rd = 1,8 kn Rys. 15. Ustalenie obwodu u 2 dla przypadku jednej butli (u góry) i grupy butli (na dole) Nośność grupy butli pole powierzchni butli: A = 0,056 m 2 wysokość użyteczna przekroju: d = 0,135-0,02-0,004 = 0,111 m Obwód powierzchni, na którą działa siła: u 1 = 4,53 m 17 S t r o n a

18 Obwód powierzchni rozkładu obciążenia pod kątem 45 u 2 = 5,08 m Średni obwód: u p = 4,81 m Obliczeniowa wytrzymałość betonu na rozciąganie f ctd = 0,73 MPa Sprawdzenie warunku nośności dla pojedynczej butli: N Rd = f ctd u p d = 389,7 kn < N Rd = 12,6 kn 6.3. NOŚNOŚĆ PŁYTY POSADZKI NA OBCIĄŻENIA UŻYTKOWE ORAZ OBCIĄŻENIA OD BUTLI Płytę posadzki obliczono w programie ABC Obiekt, przyjmując podparcie płyty podłożem Winklera. Obciążenia użytkowe przyjęto wg tablicy 3. γ k Obc. obl. Tablica 3. Obciążenie użytkowe posadzki Lp Opis obciążenia Obc. char. kn/m 2 f d kn/m 2 1. Obciążenie zmienne (muzea, świątynie, koszary.) 4,00 1,30 0,80 5,20 [4,0kN/m2] Σ: 4,00 1, ,20 Parametry modelu: Rodzaj: Obiekt3D Liczby: węzłów : 4720 elem. płaskich : 4410 materiałów : 1 grubości : 1 typów podpór : 1 węzłow podpartych: 16 typów podłoży : 1 obciążeń : 3 obciążeń ciągłych: 1 Zastosowano trzy schematy obciążenia: ciężarem własnym i ciężarem podłogi, obciążeniem użytkowym (wg tabl. 3) oraz ciężarem butli. Obciążenie od ciężaru buli zadawano jako punktowe (rys. 16) 18 S t r o n a

19 Rys. 16. Posadzka obciążona charakterystycznym ciężarem butli Na podstawie przeprowadzonych obliczeń uzyskano wykres przemieszczeń płyty posadzki (rys. 17) oraz wartości naprężeń (rys. 18 i 19). Rys. 17. Wykres przemieszczeń dla obwiedni 19 S t r o n a

20 Rys. 18. Naprężenia w kierunku X na spodzie płyty Rys. 19. Naprężenia w kierunku Y na spodzie płyty Wartość naprężeń rozciągających (ujemnych) nie przekracza wytrzymałości betonu na rozciąganie, a wartość naprężeń ściskających (dodatnich) nie przekracza wytrzymałości betonu na ściskanie. 20 S t r o n a

21 7. OCENA MOŻLIWOŚCI ZABUDOWANIA BUTLI W celu określenia możliwości zabudowania butli na posadce korytarza parteru budynku Blok 19 usytuowanego na terenie Państwowego Muzeum Auschwitz-Birkenau wykonano badania niszczące, badania nieniszczące oraz przeprowadzono sprawdzające obliczenia statyczno-wytrzymałościowe. Przeprowadzone badania niszczące wykazały, że grubość posadzki wraz z warstwami podłogi wynosi cm. Posadzka jest wykonana na zagęszczonym gruncie (w jednym odwiercie stwierdzono rozluźnienie gruntu - co może być związane z przeprowadzonymi instalacjami oraz dawnym pomieszczeniem piwnicznym). Elektromagnetyczne badania nieniszczące wykazały, że do głębokości 12 cm poniżej poziomu podłogi w posadzce nie występuje zbrojenie. Badania wykazały jednak obecność elementów stalowych poniżej zakresu urządzenia (na głębokości większej niż 12 cm). Radarowe badania nieniszczące wykazały, że grubość warstwy podłogi (płytki lastrykowe oraz zaprawa) wynosi 2,5 3,0 cm. Przeprowadzone obliczenia statyczno-wytrzymałościowe wykazały, że pod obciążeniem pojedynczej butli i grupy butli warunki stanu granicznego na przebicie są zachowane. Obliczenia modelu numerycznego wykazały, że naprężenia w posadzce od ciężaru własnego, obciążenia butlami i obciążenia użytkowego nie przekraczają wytrzymałości betonu na rozciąganie lub ściskanie. Wobec powyższego należy uznać, że butle 80 ltr - 300bar INERGEN mogą być zabudowane na posadzce korytarza parteru budynku blok 19, zgodnie z projektowanym układem [1.3]. Ze względu na nieznaną wytrzymałość płytek lastrykowych oraz zaprawy, na której osadzono te pytki, należy liczyć się z możliwością drobnych lokalnych uszkodzeń podłogi. Dlatego należy rozważyć możliwość zabudowania butli na dodatkowej konstrukcji umożliwiającej dodatkowe rozłożenie obciążenia na większy obszar (np. na kratach pomostowych). 21 S t r o n a

22 8. WNIOSKI Na podstawie przeprowadzonych oględzin, badań i analiz można stwierdzić, że w budynku Blok 19 usytuowanym na terenie Państwowego Muzeum Auschwitz-Birkenau : w korytarzu parteru wykonano posadzkę na gruncie, grubość posadzki waha się w granicach mm ±5 mm, z czego około 2,5 cm to podłoga z płytek lastryko na zaprawie, badania elektromagnetyczne nie wykazały występowania zbrojenia na głębokości do 120 mm poniżej poziomu podłogi. Uzyskane obrazy wnętrza posadzki pozwalają jednak przypuszczać, że w zbrojenie może znajdować się głębiej, obliczenia statyczno-wytrzymałościowe wykazały, że nośność posadzki na przebicie oraz wytrzymałość betonu nie są przekroczone, Butle 80 ltr - 300bar INERGEN mogą być zabudowane na posadzce korytarza parteru zgodnie z projektowanym układem, Ze względu na nieznaną wytrzymałość płytek lastrykowych oraz zaprawy, na której osadzono te pytki, należy liczyć się z możliwością drobnych lokalnych uszkodzeń podłogi. Dlatego należy rozważyć możliwość zabudowania butli na dodatkowej konstrukcji umożliwiającej dodatkowe rozłożenie obciążenia na większy obszar (np. na kratach pomostowych).... dr inż. Łukasz Drobiec Rzeczoznawca Budowlany w specjalności konstrukcyjno-budowlanej obejmującej projektowanie i kierowanie robotami budowlanymi bez ograniczeń, dec. Nr RZE/X/0021/12 Uprawnienia budowlane do projektowania i kierowania robotami budowlanymi bez ograniczeń w specjalności konstrukcyjno-budowlanej Nr ewid. SLK/1480/POOK/06 i 744/01 Członek Śląskiej Izby Inżynierów Budownictwa o nr ewid. SLK/BO/0384/03 posiada wymagane ubezpieczenie od odpowiedzialności cywilnej do S t r o n a

23 II. UPRAWNIENIA AUTORA EKSPERTYZY 23 S t r o n a

24 24 S t r o n a

25 25 S t r o n a

26 26 S t r o n a

27 27 S t r o n a