Innowacyjne środki i efektywne metody poprawy bezpieczeństwa i trwałości obiektów budowlanych i infrastruktury transportowej w strategii

Transkrypt

1 Innowacyjne środki i efektywne metody poprawy bezpieczeństwa i trwałości obiektów budowlanych i infrastruktury transportowej w strategii zrównoważonego rozwoju Łódź, października 2011

2 POLITECHNIKA ŁÓDZKA ul. Żeromskiego 116, Łódź Biuro Projektu Innowacyjne środki i efektywne metody poprawy bezpieczeństwa i trwałości obiektów budowlanych i infrastruktury transportowej w strategii zrównoważonego rozwoju POLITECHNIKA ŁÓDZKA Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Al. Politechniki 6, Łódź EGZEMPLARZ BEZPŁATNY

3 Słowo wstępne W styczniu 2010 roku rozpoczęliśmy realizację projektu w Programie Operacyjnym Innowacyjna Gospodarka (POIG), pod tytułem: Innowacyjne środki i efektywne metody poprawy bezpieczeństwa i trwałości obiektów budowlanych i infrastruktury transportowej w strategii zrównoważonego rozwoju. Projekt jest wykonywany przez Konsorcjum 10 uczelni i jednostek naukowo-badawczych. Rolę Lidera Konsorcjum pełni Politechnika Łódzka. Te kilkanaście miesięcy, jakie minęły od rozpoczęcia projektu, to tylko około 1/3 czasu przeznaczonego na jego realizację, ale już teraz musimy przyjrzeć się wynikom i uściślić założenia. Pod względem merytorycznym projekt jest podzielony na 8 pakietów tematycznych (PT 1 do PT 8). Każdy pakiet jest prowadzony przez Kierownika Pakietu, natomiast poszczególne zadania, ujęte w pakiecie, są wykonywane przez zespoły badawcze różnych uczelni bądź jednostek naukowo-badawczych. Ten podział został zachowany w publikacji, którą Państwu przedstawiamy. Streszczenia są opublikowane w wersjach nadesłanych przez Autorów. Dlatego niektóre z nich są bardzo skrótowe, a inne nieco szersze. Szczegóły prac Autorzy przedstawią w wystąpieniach konferencyjnych. Jako Lider Konsorcjum wyrażamy nadzieję, że to pierwsze spotkanie wszystkich wykonawców projektu pozwoli na wymianę doświadczeń, uściśleniu kierunków dalszych badań i przyczyni się do sukcesu całego przedsięwzięcia. Kierownik Projektu Maria Kamińska 3

4 Spis treści O projekcie...7 PT 1 Nowoczesne metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności konstrukcji...11 Badania i obliczenia konstrukcji budowlanych metodami probabilistycznymi...12 Gwóźdź M., Machowski A., Żwirek P. Badanie belek żelbetowych wzmocnionych przy użyciu naprężonych laminatów CFRP...13 Kotynia R., Lasek K., Staśkiewicz M. Określenie rezerw bezpieczeństwa strefy przypodporowej słupów wewnętrznych ustrojów płytowo słupowych po jej zniszczeniu przez przebicie...14 Starosolski W., Pająk Z., Wieczorek B. Metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności żelbetowych konstrukcji zespolonych...17 Zybura A., Gromysz K., Jaśniok M. Procedury w procesie inwestycyjnym rewitalizacji zabytkowych budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej...19 Terlikowski W., Marecki A. Ocena obciążenia śniegiem konstrukcji budowlanych w czasie ich dotychczasowego użytkowania...21 Żurański J. Dane do procedury oceny i zapewnienia komfortu wibracyjnego ludziom przebywającym w budynkach...22 Kawecki J., Stypuła K. PT 2 Zaawansowane metody projektowania konstrukcji ze względu na trwałość, uwzględniające zasady zrównoważonego rozwoju...25 Nośność i stan wytężenia wypełnionych betonem rur z kompozytu szklano-bazaltowego...26 Korzeniowski P., Abramski M. Modelowanie rys dyskretnych w elementach betonowych...28 Bobiński J., Tejchman J. Dyskretne modele do symulacji procesu pękania betonu...30 Kozicki J., Tejchman J. Modelowanie elementów betonowych w obszarze dynamicznym...32 Marzec I., Tejchman J. Analiza efektu skali w elementach betonowych ze zbrojeniem...34 Syroka E., Tejchman J. Obliczanie dwuskalowe w elementach betonowych...36 Nitka M., Tejchman J. Wyznaczanie kompatybilności materiałowych układów złożonych...37 Garbacz A. Badania niezniszczące elementów betonowych poddanych degradacji mechanicznej...39 Wilde K., Rucka M. Ocena niezawodności podstawowych elementów betonowych metodą powierzchni odpowiedzi...41 Górski J., Winkelmann K. Zastosowanie elementów nieskończonych do diagnostyki ultradźwiękowej masywnych elementów...42 Jasina K. Symulacje numeryczne propagacji fal ultradźwiękowych w ujęciu metody elementów spektralnych...45 Chróścielewski J., Witkowski W., Jasina M. Włókna bazaltowe jako zbrojenie betonu...47 Moszczyński D., Sowa Ł., Walendziak R., Waśniewski T. 4

5 PT 3 Innowacyjne materiały budowlane i metody ich projektowania w aspekcie wymaganych cech użytkowych i trwałości...51 Wpływ temperatury na przebieg procesu hydratacji zaczynów cementowych...52 Gawęda I., Jabłoński M., Gawin D. Kinetyka reakcji AAR - różne modele matematyczne, wpływ temperatury i wilgotności...55 Winnicki A., Norys F. Mechaniczno-chemiczny model degradacji żelbetu w warunkach agresywnych...56 Zybura A., Krykowski T., Jaśniok T., Słomka-Słupik B., Szweda Z., Jaśniok M. Modelowanie odkształceń wywołanych reakcją alkalia-krzemionka za pomocą ciśnienia żelu...58 Grymin W., Gawin D., Pesavento F. Wpływ wybranych środków napowietrzających na porowatość, wytrzymałość i mrozoodporność betonu...60 Konca P., Koniorczyk M. PT 4 Recykling materiałów i elementów budowlanych, materiały alternatywne...63 Betony konstrukcyjne na kruszywach z recyklingu...64 Kliszczewicz A. Trwałość mieszanek mineralno-cementowo-emulsyjnych w nawierzchniach drogowych...65 Szydło A., Skotnicki Ł., Kuźniewski J. Rodzaj asfaltu a jego parametry spienienia...66 Iwański M., Chomicz-Kowalska A. Wtórne wykorzystanie całych elementów konstrukcyjnych...67 Brol J. Zastosowanie siatek tekstylnych do zbrojenia elementów betonowych...68 Węglorz M. Wytrzymałość betonu o wysokim punkcie piaskowym...69 Moszczyński D., Czkwianianc A. PT 5 Nowatorskie metody inżynierii bezpieczeństwa pożarowego...71 Badanie emisji gazów toksycznych podczas pożaru w pomieszczeniach obudowanych płytami kartonowo-gipsowymi...72 Ościłowska B., Tuśnio N. Wpływ prędkości przepływu mieszaniny powietrzno-dymowej na czułość czujek dymu...73 Wnęk W., Kubica P., Domżał A. Wpływ wentylacji interwencyjnej na dobór procedur ratowniczych oraz bezpieczeństwo prowadzenia ewakuacji...74 I., Lipiński S., Marciniak A., Adamski A. Zastosowanie modelu strefowego do analizy wpływu środka ogniochronnego materiału palnego na zmiany środowiska pożaru w układzie dwóch pomieszczeń...75 Półka M., Konecki M., Tuśnio N., Jaskólski W. Wnioski szczegółowe dla sporządzania wytycznych wynikające z przeglądu i analizy instrukcji bezpieczeństwa pożarowego...76 Woliński M., Ogrodnik G. Zasady stosowania inżynierii bezpieczeństwa pożarowego do projektowania systemów wentylacji pożarowej tuneli drogowych...77 Sztarbała G., Krajewski G. PT 6 Innowacyjne metody tworzenia i wykorzystywania komputerowej reprezentacji wiedzy w inżynierii lądowej, kształtowanie infrastruktury transportowej z uwzględnieniem strategii zrównoważonego rozwoju...79 Technologie reprezentacji wiedzy i narzędzia ekspertowe w gospodarowaniu infrastrukturą mostową...80 Banakiewicz A., Bień J., Gładysz M., Kamiński T., Król D., Kużawa M., Rawa P., Znamirowski M. 5

6 Metody badań cech dynamicznych w diagnostyce obiektów infrastruktury mostowej i kolejowej...81 Zwolski J., Bień J., Kużawa M., Kamiński T., Krużyński M., Kwiatkowska E. Stanowisko badawcze - wyniki badań testowych z wykorzystaniem emisji akustycznej oraz skanera 3D...82 Trąmpczyński W. Nośność nawierzchni drogowych...83 Szydło A., Mackiewicz P. Komputerowe wspomaganie oceny stanu technicznego wysypisk z wykorzystaniem SSN...84 Lefik M., Krasiński M., Wiśniewska I. Zastosowanie SSN-IAC sprzężonej z bazą danych do opisu sieci rzecznej i kanalizacyjnej w Łodzi...85 Michalska B., Krasiński M., Lefik M. Typowe błędy infrastruktury drogowej i możliwości ich eliminacji - analizy wypadków...86 Kustra W., Budzyński M., Gaca S. Typowe błędy infrastruktury drogowej i możliwości ich eliminacji - identyfikacja i kierunki działań...88 Gaca S., Kieć M., Michalski L. PT 7 Oszczędność energii i problemy zrównoważonego rozwoju w budownictwie...91 Wybrane metody optymalizacyjne w budownictwie energooszczędnym...92 Węglorz A., Książek M., Żmijewski K. Metody oceny budynków użyteczności publicznej z pasywnymi systemami wykorzystania energii słonecznej pod kątem oszczędności energii oraz komfortu cieplnego i wizualnego ludzi...94 Nowak H., Nowak Ł., Śliwińska E., Staniec M. Metody badań i oceny komfortu akustycznego budynków mieszkalnych...96 Szudrowicz B., Iżewska A. Mikroklimat pomieszczeń przy zastosowaniu różnych rozwiązań konstrukcyjno-instalacyjnych...98 Piotrowski J., Telejko M., Koruba D., Zender-Świercz E. PT 8 Użytkowanie i ochrona środowiska w strategii zrównoważonego rozwoju Ograniczanie ładunków zanieczyszczeń zrzucanych przez przelewy burzowe kanalizacji ogólnospławnej Zawilski M., Brzezińska A., Sakson G. Identyfikacja wycieku z wysypiska na podstawie danych z monitoringu Lefik M., Wiśniewska I., Wojciechowski M. Zmniejszenie strat w miejskich systemach dystrybucji wody Jodłowski A. Podstawy teoretyczne metodyki wymiarowania separatorów wirowych Sawicki J. Zastosowanie termoporometrii DSC w badaniach struktury gruntów ilastych Kozłowski T., Walaszczyk Ł. Zrównoważone zarządzanie wodami deszczowymi w mieście kwantyfikacja zagrożeń i potencjał ekologiczny łódzkich rzek Stolarska M., Szklarek S., Włodarczyk J., Zalewski M. 6

7 O projekcie Projekt Innowacyjne środki i efektywne metody poprawy bezpieczeństwa i trwałości obiektów budowlanych i infrastruktury transportowej w strategii zrównoważonego rozwoju realizowany jest w ramach strategicznych programów badań naukowych i prac rozwojowych Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka na lata (Poddziałanie POIG). Projekt współfinansowany jest przez Unię Europejską z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego zgodnie z umową o dofinansowanie nr POIG /09-00 z późniejszymi aneksami. Realizacja projektu rozpoczęła się r. a zakończenie przewidywane jest r. Całkowita wartość projektu wynosi ,84 zł, a wartość dofinansowania z Unii Europejskiej to ,57 zł. Cele Celem ogólnym Projektu jest wsparcie działalności naukowej na potrzeby przedsiębiorców, przez podaż najnowocześniejszych rozwiązań technologicznych dla gospodarki. Strategiczny cel projektu zostanie osiągnięty poprzez przeprowadzenie prac badawczo rozwojowych oraz koncepcyjnych w obszarach i zagadnieniach szczególnie istotnych dla rozwoju gospodarki kraju. Prace badawcze są prowadzone ze szczególnym uwzględnieniem kwestii oszczędności energii, wykorzystania alternatywnych materiałów, rozwoju metod obliczeniowych i rehabilitacji obszarów zdegradowanych. Realizacja projektu powinna sprzyjać w szczególności: innowacyjności i konkurencyjności przedsiębiorstw poprzez możliwość adaptacji wyników i rezultatów badań do zastosowań praktycznych, wzrostowi konkurencyjności polskiej nauki, zwiększeniu znaczenia roli nauki w rozwoju gospodarczym, zwiększeniu udziału innowacyjnych produktów polskiej gospodarki w rynku międzynarodowym, tworzeniu trwałych i lepszych miejsc pracy, wzrostowi wykorzystania technologii informacyjnych i komunikacyjnych w gospodarce. Projekt jest w pełni spójny z celami ogólnymi POIG, jest również kompatybilny z celami szczegółowymi POIG, zakładającymi m.in.: zwiększenie innowacyjności przedsiębiorstw, wzrost konkurencyjności polskiej nauki, zwiększenie roli nauki w rozwoju gospodarczym, zwiększenie udziału innowacyjnych produktów polskiej gospodarki w rynku międzynarodowym. Celem szczegółowym projektu jest realizacja badań naukowych w dziedzinach takich jak: budownictwo, ochrona środowiska, inżynieria środowiska, transport, bezpieczeństwo obywateli. Są to kluczowe dziedziny i dyscypliny naukowe, które zgodnie z Krajowym Programem Badań Naukowych i Prac Rozwojowych (KPBNiPR) mają największy wpływ na szybki rozwój cywilizacyjno-gospodarczy kraju i budowę gospodarki opartej na wiedzy. Oznacza to, że projekt jest zgodny z celami I Osi priorytetowej POIG, która zakłada wsparcie prowadzenia badań naukowych i prac rozwojowych służących budowie gospodarki opartej na wiedzy, realizowanych przez konsorcja naukowo przemysłowe. Projekt jest formą upowszechniania dobrych praktyk, w zakresie współpracy nauki z gospodarką. Projekt spełnia kryterium wsparcia dla dużego multi i transdyscyplinarnego projektu badawczego. Do udziału w projekcie zostaną włączeni studenci i doktoranci, a prowadzone badania naukowe staną się podstawą prac magisterskich (inżynierskich) i doktorskich. Zakres projektu Planowane w ramach projektu działania zakładają m.in.: zapewnienie odpowiedniej bazy badawczej, w tym aparatury naukowo-badawczej, a z drugiej ukierunkowanie już istniejących zasobów na prowadzenie badań w dziedzinach priorytetowych dla rozwoju kraju, umożliwienie rozwiązywania problemów badawczych na poziomie uznawanym za wysoki przez międzynarodowe środowiska naukowe oraz zdolność do tworzenia rozwiązań, które nadają się do zastosowania w praktyce społeczno-gospodarczej (przedsiębiorstwach, edukacji i administracji publicznej), zwiększenia innowacyjności gospodarki, poprzez zwiększenie liczby skomercjalizowanych wyników prac B+R oraz ich wdrożeń przez przedsiębiorców, 7

8 zwiększenie potencjału wiedzy kapitału ludzkiego jako siły napędowej wzrostu gospodarczego i służącemu zrównoważonemu rozwojowi społeczeństwa. Projekt jest zgodny z celami Działania 1.1. POIG Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na wiedzy bowiem rozwiązywanie zagadnień merytorycznych objętych projektem ma duże znaczenie dla szybkiego rozwóju cywilizacyjno-gospodarczego kraju, w szczególności zdynamizowanie zrównoważonego rozwoju gospodarczego, rozwoju budownictwa mieszkalnego, użyteczności publicznej i infrastruktury sieciowej i drogowej dla poprawy jakości życia polskiego społeczeństwa. Pakiety tematyczne Prace badawczo-rozwojowe są prowadzone w ramach 8 wyodrębnionych Pakietów Tematycznych (PT): PT 1 Nowoczesne metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności konstrukcji PT 2 Zaawansowane metody projektowania konstrukcji ze względu na trwałość, uwzględniające zasady zrównoważonego rozwoju PT 3 Innowacyjne materiały budowlane i metody ich projektowania w aspekcie wymaganych cech użytkowych i trwałości PT 4 Recykling materiałów i elementów budowlanych, materiały alternatywne PT 5 Nowatorskie metody inżynierii bezpieczeństwa pożarowego PT 6 Innowacyjne metody tworzenia i wykorzystywania komputerowej reprezentacji wiedzy w inżynierii lądowej, kształtowanie infrastruktury transportowej z uwzględnieniem strategii zrównoważonego rozwoju PT 7 Oszczędność energii i problemy zrównoważonego rozwoju w budownictwie PT 8 Użytkowanie i ochrona środowiska w strategii zrównoważonego rozwoju Projekt spełnia kryterium wsparcia dla dużych multi i transdyscyplinarnych projektów badawczych. Równocześnie do udziału w projekcie są włączeni studenci i doktoranci, a prowadzone badania naukowe stanowią podstawy prac magisterskich (inżynierskich) i doktorskich. Rezultaty Oczekiwane rezultaty Projektu to: wdrożenia przemysłowe powstałe w wyniku realizacji strategicznych programów badawczych, komercjalizacja wybranych wyników badań B+R, wykonanych w jednostce naukowej, utworzenie nowych miejsc pracy (EPC), utworzenie nowych etatów badawczych, zgłoszenia patentowe jako efekt realizacji przedsięwzięcia, publikacje naukowe, stopnie naukowe uzyskane przez osoby realizujące projekt, wyniki prac badawczych, które zostaną odpłatnie udostępnione (sprzedane) zainteresowanym podmiotom na zasadach rynkowych, wyniki prac badawczych, które nieodpłatnie zostaną udostępnione wszystkim zainteresowanym podmiotom (osobom) Konsorcjum Projekt jest realizowany przez konsorcjum 10 jednostek naukowo-badawczych. Liderem Projektu jest: 1. Politechnika Łódzka ul. Żeromskiego Łódź, a jednostką bezpośrednio odpowiedzialną za zarządzanie projektem: Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska PŁ Al. Politechniki 6, Łódź. Pozostałe jednostki realizujące projekt to: 2. Politechnika Śląska z siedzibą w Gliwicach, ul. Akademicka 2, Gliwice 3. Politechnika Gdańska z siedzibą w Gdańsku, ul. Narutowicza 11/12, Gdańsk Wrzeszcz 4. Politechnika Świętokrzyska z siedzibą w Kielcach, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, Kielce 8

9 5. Politechnika Krakowska z siedzibą w Krakowie, ul. Warszawska 24, Kraków 6. Politechnika Wrocławska z siedzibą we Wrocławiu, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, Wrocław 7. Politechnika Warszawska z siedzibą w Warszawie, Pl. Politechniki 1, Warszawa 8. Szkoła Główna Służby Pożarniczej z siedzibą w Warszawie, ul. Słowackiego 52/54, Warszawa 9. Uniwersytet Łódzki z siedzibą w Łodzi, ul. Narutowicza 65, Łódź 10. Instytut Techniki Budowlanej z siedzibą w Warszawie, ul. Filtrowa 1, Warszawa 9

10

11 PT 1 Nowoczesne metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności konstrukcji

12 PT 1. Nowoczesne metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności konstrukcji Badania i obliczenia konstrukcji budowlanych metodami probabilistycznymi Marian Gwóźdź Politechnika Krakowska, Kraków, margwo@pk.edu.pl Andrzej Machowski Politechnika Krakowska, Kraków Paweł Żwirek Politechnika Krakowska, Kraków, pzwi@pk.edu.pl (Streszczenie) Losowy charakter obciążeń i nośności obiektów budowlanych można wykazać już w prostych badaniach statystycznych. Przyczyny losowości występującej na każdym etapie procesu budowlanego są albo naturalne, bądź wynikają z działalności uczestników cyklu inwestycyjnego. Przyczyny naturalne wynikają z właściwości mechanicznych materiałów budowlanych oraz charakteru działań środowiskowych np. wiatru, śniegu, oblodzenia, temperatury i innych. Przyczyny ludzkie wynikają z różnych uproszczeń modelowych, przybliżonych metod analizy konstrukcji oraz zróżnicowanych metod realizacji projektów budowlanych. Analiza niezawodności nawet najprostszych obiektów budowlanych, wskazuje na zróżnicowane rodzaje losowości. Konsekwencją losowego charakteru obciążeń, nośności i błędów obliczeń jest dość oczywiste stwierdzenie, że deterministyczne metody analizy niezawodności konstrukcji są niewystarczające. Deterministyczne miary bezpieczeństwa można zastąpić miarami probabilistycznymi, wyprowadzonymi z rozwiązania zagadnień optymalizacyjnych. Integracja gospodarcza z Unią Europejską spowodowała konieczność dostosowania procedur i standardów, w tym norm projektowania, do jednolitych wymagań europejskich. Stawia to ośrodki i zespoły naukowe w Polsce przed nowymi zadaniami m. in. w zakresie wdrożenia europejskich norm projektowania konstrukcji budowlanych. W roku 1975 Komisja Wspólnoty Europejskiej ustaliła program działań w zakresie budownictwa. Celem programu było usunięcie barier technicznych w handlu pomiędzy krajami wspólnoty i harmonizacja specyfikacji technicznych. W ramach tego programu, najsilniejsze ośrodki badawcze państw członkowskich UE prowadziły wieloletnie prace nad realizacją eurokodów konstrukcyjnych, oznaczonych symbolami: EN 1990, EN 1991,... EN Łącznie opracowano 59 norm, zredagowanych w dziesięciu zakresach tematycznych. Są to normy nowoczesne, zawierające szczegółowe procedury obliczeniowe, adresowane głównie do autorów projektów budowlanych. Polska, tak jak inne kraje Europy Środkowej, w realizacji programu opracowania eurokodów nie uczestniczyła. Z tego powodu aktualnie występuje w Polsce niedostatek opracowań, weryfikujących w wymiarze regionalnym eurokody (załączniki krajowe PN-EN); brakuje także popularnych podręczników o charakterze komentarzy do eurokodów. Podjęte badania w ramach pakietu tematycznego T. 1.1 mają przyczynić się do wypełnienia wskazanej wyżej luki w zakresie objętym rekomendacjami eurokodu PN-EN 1990 i eurokodu PN-EN 1993 (łącznie 21 norm), ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień niezawodności szkieletów stalowych budynków. Dużo miejsca w badaniach poświęca się interpretacji i weryfikacji podstawowych zaleceń europejskich w oparciu o dostępne wyniki krajowych badań statystycznych własnych i obcych w zakresie: cech mechanicznych i geometrycznych materiałów i elementów konstrukcyjnych, imperfekcji stalowych szkieletów, a także wyrywkowo obciążeń klimatycznych. Kraków,

13 PT 1. Nowoczesne metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności konstrukcji Badanie belek żelbetowych wzmocnionych przy użyciu naprężonych laminatów CFRP Renata Kotynia Poltechnika Łódzka, Łódź, renata.kotynia@p.lodz.pl Krzysztof Lasek Poltechnika Łódzka, Łódź, krzysztof.lasek@p.lodz.pl Michał Staśkiewicz Poltechnika Łódzka, Łódź, michal.staskiewicz@p.lodz.pl Celem badań przeprowadzonych w Laboratorium Badawczym Katedry Budownictwa Betonowego była analiza efektywności wzmocnienia belek żelbetowych przy użyciu naprężonych laminatów z włókien węglowych. Analizowano wpływ zastosowania zaprawy klejowej do zespolenia taśmy z powierzchnią betonu oraz wpływ wstępnego wytężenia belek przed wzmocnieniem na efekt wzmocnienia zarówno w stanie granicznym użytkowalności, jak i nośności. W tym celu część belek wzmacniano pod ciężarem własnym, który stanowił około 25% nośności belki nie wzmocnionej, a pozostałe elementy wzmacniano pod utrzymywanym w sposób stały obciążeniem, odpowiadającym około 75% wytężeniu. Pozostałe parametry zmienne to: stopień naprężenia taśmy CFRP, obecność zaprawy klejowej lub jej brak oraz sposób kotwienia końców taśmy na spodniej powierzchni belek. Badania obejmują 3 jednoprzęsłowe, podparte przegubowo belki żelbetowe o przekroju mm i rozpiętości 6000 mm w osiach podpór. Belki wzmocnione były pojedynczą taśmą CFRP naprężoną i zakotwioną przy pomocy systemu S&P, składającego się z siłownika hydraulicznego oraz stalowych blach kotwiących. Jedną belkę wzmocniono taśmą bez kotwienia jej końców za pomocą mechanicznych kotew stalowych, na końcowych odcinkach taśmy wykonano jednostopniową gradację siły naprężającej do zera, co oznacza, że te fragmenty taśmy przyklejono w sposób bierny. Badania wykazały wysoką efektywność wzmocnienia żelbetowych belek wzmocnionych czynnie wahającą się od 1,9 do 2,2 nośności elementu nie wzmocnionego, podczas gdy przy wzmocnieniu biernym stopień wzmocnienia wynosi od 1,4 do 1,6 nośności belki żelbetowej (przy odkształceniach kompozytu w chwili odspojenia od 5 do 7 ). Na ogół powodem zniszczenia wzmocnionych belek była utrata przyczepności miedzy kompozytem i betonem postępująca od środkowej części elementu w kierunku podpór. Wzmacnianie zginanych elementów żelbetowych przy użyciu naprężonych taśm kompozytowych typu CFRP jest bardzo skuteczne zarówno w stanie granicznym nośności, jak i użytkowalności, zwłaszcza gdy elementy wzmacniane są silnie obciążone przed wzmocnieniem. Możliwe jest znaczące ograniczenie odkształceń i ugięć wzmacnianego elementu oraz znaczne zwiększenie jego sztywności. 13

14 PT 1. Nowoczesne metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności konstrukcji Określenie rezerw bezpieczeństwa strefy przypodporowej słupów wewnętrznych ustrojów płytowo-słupowych po jej zniszczeniu przez przebicie Włodzimierz Starosolski Politechnika Śląska, Gliwice, wlodzimierz.starosolski@polsl.pl Zbigniew Pająk Politechnika Śląska, Gliwice, zbigniew.pajak@polsl.pl Barbara Wieczorek Politechnika Śląska, Gliwice, barbara.wieczorek@posl.pl 1. Inspiracja W świetle dotychczasowych badań, dość dobrze poznane są własności mechaniczne oraz praca statyczna betonu i zbrojenia w strefie przypodporowej ustrojów płytowo-słupowych, dla których opracowane są metody obliczeń i zasady projektowania. Praca tego typu stref konstrukcji w zakresie obciążeń bliskich obciążeniom niszczącym wymaga jednak precyzyjnego zrozumienia z uwagi na konsekwencje dla bezpieczeństwa tego rodzaju struktur. Zniszczenie strefy podporowej ustrojów płytowo-słupowych przez przebicie powoduje, że w trakcie opadania stropu odrywane jest ku górze zbrojenie górne znajdujące się nad rzutem słupa. Jedynymi elementami zdolnymi powstrzymywać rozwój katastrofy jest zbrojenie dolne, które nie jest odrywane a przeciwnie dociskane do betonu słupa i płyty. Dla umożliwienia opracowania procedur obliczeniowych umożliwiających prawidłową ocenę wartości zapasów nośności strefy podporowej po zniszczeniu przez przebicie, przeprowadzone zostaną badania żelbetowych modeli połączenia płyta-słup w skali naturalnej. Badania te dodatkowo pozwolą na wnioskowanie, kiedy i jakie zbrojenie dolne prowadzone w strefie podporowej jest w stanie zatrzymać dalszy rozwój jej zniszczenia po przebiciu. 2. Realizacja W ramach dotychczasowych prac przygotowano projekt rozbudowy stanowiska badawczego celem dostosowania jego parametrów do wymogów planowanych badań (rys.1). Projekt zrealizowano i przeprowadzono badania testowego modelu połączenia płyta-słup. W kontekście przeprowadzonych badań i otrzymanych wyników opracowano program dalszych badań w zakresie, których analizowane będą różne położenia słupa względem środka płyty (rys.4) - usytuowanie osiowe (model I), na mimośrodzie jednokierunkowym (model II) oraz mimośrodzie dwukierunkowym (model III). Opracowano i wdrożono dalsze modyfikacje stanowiska badawczego, których celem było zapewnienie pionowego prowadzenia wypychanego słupa niezależnie od niesymetrycznie działających sił. Rys. 1. Widok stanowiska badawczego 14

15 PT 1. Nowoczesne metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności konstrukcji W zakresie prowadzonych badań przyjęto jednakowe parametry dla wszystkich modeli. Każdy model składa się z kwadratowej płyty żelbetowej o wymiarach mm i słupa o przekroju mm i wysokości 500 mm (rys. 3). Zbrojenie modeli wykonane zostało w postaci dwóch równoległych siatek zbrojeniowych. W każdym modelu zostało zastosowane zbrojenie dolne, krzyżujące się nad słupem ze stali zbrojeniowej klasy C (ε µk >7) wg EC 2 o średnicy φ16 mm. Rys.2. Schemat obciążania modeli Rys. 3. Widok modelu badawczego Obciążenie modeli realizowano poprzez siłę skupioną przykładaną do podstawy słupa, według schematu przedstawionego na rysunku 2. Płytę mocowano za pomocą śrub do stanowiska przytwierdzonego do płyty wielkich sił (rys. 2). Dolne zbrojenie krzyżujące się nad słupem wypuszczone zostało poza obrys modelu i zakotwione w specjalnym uchwycie przymocowanym do wzmocnionego stanowiska badawczego. Podstawowym parametrem zmiennym różniącym modele jest umiejscowienie słupa (rys. 4), a w konsekwencji miejsce przyłożenia wymuszonego obciążenia. Rys. 4. Modele płyt żelbetowych: a) model I - słup osiowo, b) model II - słup mimośrodowo w jednym kierunku, c) model III - słup mimośrodowo w dwóch kierunkach Modele zaprojektowano tak, aby w pierwszej kolejności nastąpiło ich przebicie, a płyta nie uległa zniszczeniu giętemu. Zbrojenie na zginanie wyznaczono jak dla rzeczywistej konstrukcji płytowo-słupowej o siatce słupów 6 6 m z dodatkowym obciążeniem eksploatacyjnym równym 5 kn/m2. Zbrojenie krzyżujące się nad słupem zaprojektowano do przeniesienia dwukrotnej siły powodującej przebicie. W trakcie badań mierzono w sposób automatyczny ugięcia linii środkowych górnych powierzchni płyt oraz dokonywano pomiaru przemieszczeń słupa w funkcji wywieranej siły. Dodatkowo dokonywano inwentaryzacji zarysowań górnej powierzchni płyty. Po skończonym badaniu, strefy przysłupowe rozkuto i dokonano oględzin krzyżujących się nad słupem prętów zbrojeniowych wykonując pomiary kątów pochylenia i promieni zagięcia prętów. Wykonane pomiary pozwoliły na określenie zależności pomiędzy przyłożonym obciążeniem, a przemieszczeniem słupa oraz analizę deformacji górnej powierzchni płyty w czasie z uwzględnieniem wartości si- 15

16 PT 1. Nowoczesne metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności konstrukcji ły. Wyznaczono wartość siły w chwili przebicia oraz wartość siły, przy której nastąpiło zerwanie prętów krzyżujących się nad słupem. 3. Planowane rezultaty Na podstawie wykonanych i planowanych dalszych badań oraz przeprowadzonych analiz obliczeniowych zostanie zaproponowany w analizowanym zakresie techniczny model obliczeniowy, który stanowić będzie podstawę proponowanych procedur diagnostycznych do określenia nośności stref podporowych słupów wewnętrznych w monolitycznych ustrojach płytowo-słupowych po przebiciu. Ocena faktu istnienia rezerw nośności lub jej braku po zniszczeniu strefy podporowej przez przebicie pozwoli na ocenę bezpieczeństwa konstrukcji eksploatowanych, a także uszkodzonych w skutek błędów projektowych, przeciążenia lub innych czynników. 16

17 Metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności żelbetowych konstrukcji zespolonych Adam Zybura Politechnika Śląska, Gliwice, adam.zybura@polsl.pl Krzysztof Gromysz Politechnika Śląska, Gliwice, krzysztof.gromysz@polsl.pl Mariusz Jaśniok Politechnika Śląska, Gliwice, mariusz.jasniok@polsl.pl 1. Wprowadzenie i zakres badań Bezpieczeństwo żelbetowych konstrukcji zespolonych zależy głównie od zdolności przenoszenia naprężeń stycznych w zespoleniu dwóch betonów oraz od korozyjnego stanu zbrojenia. Wstępne badania laboratoryjne wskazały [1, 2], że zdolność przenoszenia naprężeń stycznych może być oceniana na podstawie badania parametrów dynamicznych konstrukcji zespolonych, a korozyjny stan zbrojenia w oparciu o elektrochemiczne pomiary szybkości korozji zbrojenia. Badanie zdolności przenoszenia naprężeń stycznych w zespoleniu dwóch betonów sprowadzi się do porównania parametrów drgań konstrukcji uzyskanych w wyniku badań doświadczalnych konstrukcji rzeczywistych z wynikami rozwiązań modelu matematycznego. Z kolei ocena korozyjnego stanu zbrojenia będzie polegała na analizie wyników badań polaryzacyjnych stało i zmiennoprądowych przeprowadzonych metodą pomiaru oporu polaryzacji (LPR) i metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS), według opracowanego elektrycznego modelu układu stal-beton. Budowany model matematyczny konstrukcji zespolonej, uwzględniający stan zespolenia dwóch warstw betonu oraz występowanie rys pionowych od zginania i wytężenie zbrojenia, jest opisywany nieliniowymi równaniami różniczkowymi. W celu opisu silnie nieliniowych elementów tego modelu prowadzone są badania statyczne płyt zespolonych oraz badania drgań swobodnych tych konstrukcji. Z kolei właściwości modelu zbliżone do liniowych są wyznaczane przy pomocy doświadczalnej analizy modalnej, która bazuje na założeniu stałej sztywności i tłumienia konstrukcji Badania są prowadzone na fragmentach stropów zespolonych w skali naturalnej i obejmą stropy znajdujące się w różnym stanie technicznym. Żądany stan techniczny konstrukcji jest wymuszany w sposób kontrolowany przykładanym obciążeniem statycznym. Struktura budowanego w ten sposób modelu matematycznego odpowiada rzeczywistym żelbetowym konstrukcjom zespolonym. Szybkość korozji zbrojenia określa się podczas laboratoryjnych badań polaryzacyjnych stało i zmiennoprądowych (LPR i EIS) na zbrojonych betonowych elementach próbnych o zróżnicowanym układzie wkładek, a także na elementach mechanicznie zarysowanych. W celu wywołania korozji zbrojenia elementy próbne są poddane oddziaływaniu agresywnych czynników środowiskowych. W ramach badań największy nacisk jest położony na prawidłową identyfikację zasięgów prądów polaryzacyjnych na zbrojeniu, co stanowi podstawę miarodajnego określenia szybkości korozji, umożliwiającej bezpośrednią ocenę trwałości konstrukcji. Zakończenie prac scharakteryzowanych powyżej umożliwi osiągnięcie celu, jakim jest opracowanie wytycznych pozwalających na ocenę bezpieczeństwa i użytkowalności istniejących żelbetowych konstrukcji zespolonych ze względu na zdolność przenoszenia naprężeń stycznych w zespoleniu oraz stopień zaawansowania korozji zbrojenia. 2. Przebieg badań PT 1. Nowoczesne metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności konstrukcji W ramach realizacji projektu przeprowadzono zarówno prace teoretyczne jak i badania doświadczalne. Ponadto dokonano planowanych zakupów oprogramowania oraz specjalistycznego wyposażenia. W ramach części dotyczącej oceny zespolenia prowadzono prace w trzech obszarach. Pierwszy koncentrował się na ustaleniu kryteriów utraty nośności przez zespolenie, drugi dotyczył budowy modelu zespolenia dwóch betonów, a trzeci koncentrował się na kalibracji modelu. Bazując na wstępnych wynikach badań płyt poddanych obciążeniom statycznym zdefiniowano sprężysty model konstrukcji zespolonej, który sprowadza się do liniowego równania różniczkowego trzeciego rzędu względem czasu i wykorzystuje definicje dwóch ciał reologicznych: Kelvina Voighta do opisu właściwości żelbetu i Maxwella do opisu właściwości zespolenia. Model ten został wykalibrowany na podstawie analizy modalnej. Nieliniowe właściwości warstwy kontaktowej zostały uwzględnione przez zastąpienie stałych współczynników w równaniach różniczkowych funkcjami. Zmiennymi tych funkcji jest amplituda drgań, ponieważ jak ustalono, ten parametr odpowiada za nieliniowe właściwości płyt. Ponadto wykazano eksperymentalnie, że im większą nieliniowością cechuje się zespolenie 17

18 PT 1. Nowoczesne metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności konstrukcji tym mniejszą wykazuje ono zdolność do przenoszenia naprężeń stycznych. Przeprowadzone badania doświadczalne i teoretyczne wskazują, że najskuteczniejszą metodą badania tych nieliniowości jest określanie zmian tłumienia płyt przy gasnących drganiach swobodnych. W drganiach tych bowiem zmienia się amplituda, a wraz z nią uwidaczniają parametry nieliniowe. Prace polegające na wyznaczeniu tłumienia drgań oraz parametrów statycznych i dynamicznych prowadzono z wykorzystaniem zakupionych programów LMS Test Lab Modal i LMS Test. Xpress Envelope. Rezultaty prac bieżąco przedstawiano w publikacjach [6, 7]. Aktualnie trwają prace polegające na kalibracji modelu tłumienia drgań oraz budowane są procedury badań pozwalające określać stan zespolenia. W ramach części zadania dotyczącej diagnostyki korozyjnej zbrojenia w pierwszym etapie dokonano podsumowania aktualnego stanu wiedzy dotyczącego diagnostyki i monitoringu obiektów żelbetowych por. [3, 4]. Następnie zaprojektowano i wykonano betonowe elementy próbne zbrojone pojedynczymi prętami o zróżnicowanych średnicach i grubościach otulin. Testowano optymalne warunki prowadzenia badań polaryzacyjnych zbrojenia w betonie, przy użyciu zróżnicowanych powierzchni przeciwelektrod. Wykonano badania elektrochemiczne wpływu, na kształt widma impedancyjnego pojedynczego pręta zbrojeniowego w betonie, geometrii układu pomiarowego (szerokości przeciwelektrody i długości pręta). Równolegle były prowadzone prace nad modelem układu stal-beton do badań korozji zbrojenia metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS). Model uwzględniając elektrochemiczne charakterystyki objętościowe betonu otuliny oraz elektrodowe prętów zbrojeniowych będzie umożliwiał również symulację wpływu geometrii badanego układu stal-beton. Opisany efekt uzyskano dzięki równoległemu łączeniu tzw. elementarnych schematów zastępczych oraz wprowadzaniu elektrochemicznych charakterystyk stali i betonu przeliczanych przez współczynniki przestrzennej geometrii układu. Pierwsze wyniki badań impedancyjnych zbrojenia o zróżnicowanej długości w betonie wraz z modelem układu stal-beton wyjaśniającym obserwowane zjawisko zaprezentowano w pracy [5]. 3. Osiągnięte cele, wyniki, rezultaty Zrealizowano pierwszy kamień milowy polegający na opracowaniu modelu konstrukcyjnego tłumienia drgań żelbetowych elementów zespolonych z uwzględnieniem tłumienia w powierzchni zespolenia i rysach pionowych. Praca nad tym modelem polegała na syntezie, w badaniach statycznych, cech sprężystych i niesprężystych połączenia warstw dwóch betonów. Następnie, bazując na opisie fenomenologicznym cechy te zostały uwzględnione w modelu tłumienia drgań. W trakcie realizacji są prace związane z drugim kamieniem milowym (IV kw r.), którego celem jest wykonanie badań laboratoryjnych szybkości korozji zbrojenia oraz parametrów tłumienia drgań i sztywności żelbetowych elementów zespolonych. Literatura: [1] GROMYSZ K. Badanie sztywności zespolenia warstw betonu żelbetowych stropów deskowych. 56 Konferencja Naukowa KILiW PAN i KN PZITB. Kielce Krynica, września 2010, s [2] GROMYSZ K.: Równoważenie sił podłużnego ścinania w zespoleniu żelbetowych stropów obciążonych statycznie, Inżynieria i Budownictwo, nr 3, 2010, s [3] ZYBURA A., JAŚNIOK M., JAŚNIOK T.: Ocena trwałości i monitoring obiektów żelbetowych, 56 Konferencja Naukowa KILiW PAN i KN PZITB, Kielce Krynica, wrzesień 2010, t. 1 część problemowa, s [4] ZYBURA A., JAŚNIOK M., JAŚNIOK T.: O trwałości, diagnostyce i obserwacji konstrukcji żelbetowych, Inżynieria i Budownictwo, nr 10, 2010, s [5] JAŚNIOK M.: Examining and Modelling the Influance of Lenghts of Rebars in Concrete to Shapes of Impedance Spectra, European Symposium on Polymers in Sustainable Construction, Czarnecki Sympsium, September 6 7th, 2011, Warsaw, pp , PDF version pp [6] GROMYSZ K.: Dissipative forces in joint surface of composite steel reinforced cencrete floors. 7th International Conference Analytical Models and New Concepts in Concrete and Masonry Structures AMCM 2011, June 13 15, 2011 Kraków, s oraz materiały na CD. [7] GROMYSZ K: Model tarcia wewnętrznego w poziomym zespoleniu żelbetowych płyt. Zeszyty naukowe Politechniki Rzeszowskiej nr 276, Budownictwo i Inżynieria Środowiska z 58 (3/11/II), s

19 Procedury w procesie inwestycyjnym rewitalizacji zabytkowych budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej Wojciech Terlikowski Politechnika Warszawska, Warszawa, w.terlikowski@il.pw.edu.pl Andrzej Marecki Politechnika Warszawska, Warszawa, amarecki@onet.eu. 1. Proces inwestycyjny rewitalizacji budynków zabytkowych Cel i przedmiot badań PT 1. Nowoczesne metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności konstrukcji Celem badań prowadzonych przez autorów referatu było opracowanie jasnych procedur w procesie inwestycyjnym rewitalizacji zabytkowych budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej. Procedury te są konieczne, do stworzenia jednoznacznych, eksperckich algorytmów postępowania i zasad diagnozowania, projektowania, napraw, wzmocnień i modernizacji zabytkowych budynków, w odniesieniu do kształtowania ich nowej formy i funkcji, możliwych do zaadaptowania przez istniejący układ konstrukcyjny. Specyfika działań rewitalizacyjnych zabytkowych budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej Realizacja rewitalizacji budynku zabytkowego, związana często z jego nowym programem funkcjonalno- -użytkowym, dostosowanym do współczesnych wymagań i obowiązujących przepisów, wymaga rozwiązania licznych problemów konstrukcyjno architektonicznych, praktycznie we wszystkich częściach rehabilitowanego budynku. Skala działań konstrukcyjnych i technologicznych, wynika również z programu konserwatorskiego, który podporządkowuje zabiegi i działania budowlane, mające na celu dostosowanie obiektu do nowych funkcji użytkowych, z działaniami zachowawczo-zabezpieczającymi, wzmacniającymi, konserwacyjnymi, nienaruszającymi substancji historycznej. Dokumentacja konserwatorska stanowi podstawę do opracowania programu prac konserwatorskich, w tym również robót budowlanych, który obligatoryjnie wymagany jest przy wydawaniu pozwolenia na prowadzenie prac przy zabytkach wpisanych do rejestru. Zakres prac zwiazanych z opracowaniem programu konserwatorskiego jest indywidualnie przyjmowany i wynika z rangi obiektu przyjętej formy ochrony ustawowej, jego wieku, materiałów użytych do budowy, stanu degradacji budowli, wniosków z diagnostyki, planowanego programu użytkowego oraz postulatów konserwatorskich. Uzgodniony program konserwatorski poparty wnioskami z pomiarów inwentaryzacyjnych i analizy historyczno architektonicznej, powinien określić dozwolone techniki budowlane, dopuszczalny zakres zmian konstrukcyjnych oraz wskazać dozwolone materiały budowlane w procesie rehabilitacji. Budowlane zadanie rehabilitacyjne, będące częścią rewitalizacji, jest jednocześnie zamierzeniem ekonomicznym, którego celem jest programowe wykorzystanie wartości historycznej, zabytkowego obiektu mieszkalnego lub użyteczności publicznej, jako wartości dodanej, wyróżniającej lub promującej na rynku nieruchomości produkt planowanej inwestycji. Ten subiektywny, intuicyjny czynnik, wpływający na wartość rynkową, odgrywa znaczącą rolę w ukierunkowaniu zamierzeń inwestycyjnych. Racjonalne wyeksponowanie i wykorzystanie atrakcyjnych cech budowlanego produktu finalnego, wynikających z jego wartości historyczno zabytkowych, wymaga uwzględnienia w procesie projektowo-budowlanym: substancji materialnej (kubaturowej), wartości historycznej i funkcji użytkowej. Współczesne projekty obligatoryjnie podlegają unijnym wymaganiom funkcjonalnym i technicznym i bezwzględnie muszą spełniać postulaty dotyczące obsługi osób niepełnosprawnych oraz zagwarantować bezpieczeństwo konstrukcji i jej użytkowania, a także m. in. bezpieczeństwo pożarowe. Badania zabytkowych budynków i zalecenia konserwatorskie Badania budynków zabytkowych i ich diagnozowanie są zajęciami złożonymi, interdyscyplinarnymi, indywidualnie dopasowanymi do konkretnych obiektów, zależnymi od wielu czynników oddziaływujących na te obiekty obecnie i w czasie historii procesów ich projektowania, realizacji budowy i użytkowania. Postępowanie diagnostyczne jest istotna częścią badań budynku zabytkowego, których efektem, w połączeniu z realizacją ustaleń konserwatorskich, jest realizacja programu rewitalizacji tego zabytku. Zakres i charakter badań 19

20 PT 1. Nowoczesne metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności konstrukcji zabytkowych obiektów budowlanych, w tym będących przedmiotem niniejszego opracowania zabytkowych budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej wynika ze stanu zachowania obiektu oraz programu inwestorskiego. W wyniku szczegółowej diagnostyki obiektu zabytkowego określony zostaje stan techniczny zabytkowych budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej. Wynikają z tego szczegółowe wskazania dotyczące zakresu rehabilitacji konstrukcji budynków napraw, wzmocnień, zmian konstrukcyjnych i innych zabiegów technicznych, które są niezbędne do zapewnienia konstrukcji wymaganej trwałości i nośności, dla zagwarantowania bezpiecznej eksploatacji obiektu w warunkach określonych przez przyjęty i uzgodniony program użytkowo funkcjonalny. 2. Procedury w procesie inwestycyjnym rewitalizacji budynków zabytkowych Proces rewitalizacji budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej pod względem strukturalnym jest budowlanym procesem inwestycyjnym, w którym odnajdujemy sprecyzowane obszary działań inwestora, projektanta, wykonawcy i administracji (urząd konserwatorski, urząd nadzoru budowlanego itp.). Sprawna realizacja rewitalizacyjnego zadania inwestycyjnego powinna przebiegać zgodnie z systemem sieci powiązań przedstawionych na poniższym schemacie. Literatura: [1] Prawo Budowlane, Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r., tekst jednolity Dz. U r. Nr 156, poz z późniejszymi zmianami; [2] Ustawa z dnia 23 lipca 2003 r. o ochronie zabytków i opiece nad zabytkami, Dz. U. 2003, Nr 162, poz z późniejszymi zmianami; [3] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, Dz. U. Nr 75, poz. 690 z późniejszymi zmianami; [4] KIETLIŃSKI W., J. JANKOWSKA, C. WOŹNIAK, Proces inwestycyjny w budownictwie, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007 r.; [5] Rozporządzenie Ministra Kultury z dnia 9 czerwca 2004 r. w sprawie prowadzenia prac konserwatorskich, restauratorskich, robót budowlanych, badań konserwatorskich i architektonicznych, a także innych działań przy zabytku wpisanym do rejestru zabytków oraz badań archeologicznych i poszukiwań ukrytych lub porzuconych zabytków ruchomych, Dz. U. z dnia 30 czerwca 2004 r. 20

21 Ocena obciążenia śniegiem konstrukcji budowlanych w czasie ich dotychczasowego użytkowania 1. Wprowadzenie PT 1. Nowoczesne metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności konstrukcji Jerzy Żurański Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa, j.zuranski@itb.pl Rozpatruje się diagnozowaną konstrukcję, która była od pewnego czasu użytkowana i będzie użytkowana w przyszłości. Ocena ekstremalnych wartości obciążenia śniegiem musi obejmować, z jednej strony, historię obciążeń, którym konstrukcja była dotychczas poddana, a zwłaszcza obciążeń ekstremalnych, a także ocenę obciążenia, które wystąpiło w czasie jej ewentualnej awarii, jeżeli była. Z drugiej strony musi zawierać prognozę obciążeń na czas jej dalszej eksploatacji. W przypadku diagnozy eksploatacyjnej powinna ona zawierać: ustalenie wartości obciążeń śniegiem przyjętych w obliczeniach projektowych diagnozowanej konstrukcji ustalenie wartości obciążeń ekstremalnych, którym konstrukcja była poddana w czasie jej dotychczasowego użytkowania prognozowane wartości obciążeń ekstremalnych, którym może być poddana w dalszym, przewidywanym czasie użytkowania. Diagnoza powypadkowa (poawaryjna) wchodzi w zakres diagnozy eksploatacyjnej jednak powinna być wykonana w szerszym ujęciu. Dotyczy to zwłaszcza obciążenia wiatrem. W niniejszym streszczeniu są poruszone zagadnienia oceny obciążenia śniegiem. 2. Obciążenie śniegiem konstrukcji w dotychczasowym czasie jej użytkowania Do analizy obciążenia konstrukcji, które wystąpiło w czasie jej użytkowania w przeszłości, konieczna jest najpierw analiza wartości obciążenia śniegiem gruntu, zarejestrowanych w pobliżu rozpatrywanej konstrukcji w ciągu całego czasu jej użytkowania. Po ustaleni1u zimy, podczas której wystąpiło ekstremalne obciążenie śniegiem, należy rozpatrzeć szczegółowo przebieg zjawisk meteorologicznych w ciągu tej zimy. Do tych zjawisk, mających wpływ na kształtowanie się pokrywy śnieżne na dachu, należą przede wszystkim: dobowa suma opadu, prędkość i kierunek wiatru oraz temperatura powietrza, a także przenikanie ciepła przez dach. Korzystając z tych danych, zarejestrowanych przez najbliższą stację meteorologiczną, lub kilka, jeżeli są w pobliżu rozpatrywanej konstrukcji, należy ustalić, jaki mógł być rozkład śniegu na dachu wówczas, gdy pochodzące od niego obciążenie było największe. Istotne znaczenie ma tu znajomość przebiegu ciężaru pokrywy śnieżnej na gruncie. Przykłady takich przebiegów są podane w pracy [1]. Zgodnie z normą ISO [2], jeżeli mimo wystąpienia ekstremalnego obciążenia, przewyższającego wartości przyjęte w obliczeniach projektowych, konstrukcja nie wykazuje żadnych oznak znaczących uszkodzeń, pogorszenia lub degradacji i wykazuje zdolność funkcjonowania to może być dopuszczona do dalszej eksploatacji. Wówczas należy dokonać obliczeń sprawdzających z uwzględnieniem najnowszych postanowień normowych oraz wyników analiz danych pomiarowych obciążenia śniegiem gruntu z najbliższej stacji. W referacie przedstawiono przykład takiej oceny obciążenia śniegiem. Literatura: [1] ŻURAŃSKI J. A., Sobolewski A.: Obciążenie śniegiem w Polsce. Prace Naukowe Instytutu Techniki Budowlanej, Monografie. Warszawa 2009 [2] ISO 13822: 2001 Bases for design of structures Assessment of existing structures. 21

22 Dane do procedury oceny i zapewnienia komfortu wibracyjnego ludziom przebywającym w budynkach Janusz Kawecki Politechnika Krakowska, Kraków, jkawec@pk.edu.pl Krzysztof Stypuła Politechnika Krakowska, Kraków, kstypula@pk.edu.pl 1. Cel realizacji tematu Zasadniczym celem realizacji tematu jest opracowanie i zweryfikowanie metodyki oceny i zapewnienia wymaganego komfortu wibracyjnego ludziom przebywającym w budynkach i odbierającym drgania w sposób bierny. Coraz częściej w otoczeniu istniejących budynków już występują albo projektuje się źródła drgań. Ich eksploatacja generuje drgania przekazywane przez podłoże na fundamenty budynków stanowiąc ich wymuszenie kinematyczne. Ludzie przebywający w budynkach narażeni są wówczas na działania dynamiczne. Problemem podjętym w opisywanym temacie jest opracowanie procedur oceny i zapewnienia komfortu wibracyjnego ludziom przebywającym w budynkach, którzy odbierają drgania w sposób bierny nie mając bezpośredniego wpływu na źródło drgań. Rozwiązaniem problemu będzie: wybranie spośród znanych kryteriów oceny wpływu drgań takich, które będą wiarygodnie opisywać wymagania odnośnie do zapewnienia ludziom niezbędnego komfortu, zweryfikowanie tych kryteriów podczas pomiarów dynamicznych In situ, opracowanie praktycznie przydatnych procedur oceny komfortu wibracyjnego (zadanie diagnostyki), podanie zasad dobierania odpowiednich środków technicznych prowadzących do redukcji drgań. 2. Dotychczasowe efekty realizacji tematu Badania kryteriów oceny komfortu wibracyjnego Ocenę wpływu drgań na ludzi w budynkach przeprowadza się na podstawie wartości parametrów określonych w normie [1]. Już wcześniej autorzy wykazali, że spośród dwóch podanych tam metod godna rekomendacji w pracach diagnostycznych i projektowych jest metoda oparta na pomiarze widma wartości skutecznej (RMS) przyspieszenia (lub prędkości) drgań w pasmach 1/3 oktawowych. Jest ona zgodna z rekomendowaną w normie ISO [2]. Umożliwia ona wskazanie przedziału częstotliwości, w którym naruszone są wymagania odnośnie do zapewnienia ludziom niezbędnego komfortu wibracyjnego i ułatwia wybór środków technicznych, które mają doprowadzić do potrzebnej redukcji drgań odbieranych przez człowieka w budynku. Kryteria stosuje się porównując wartości parametrów charakteryzujących drgania wyznaczone na podstawie analizy wyników pomiarów z wartościami zapewniającymi wymagany komfort wibracyjny. Przy wyznaczaniu wartości odpowiadających zapewnieniu niezbędnego komfortu wibracyjnego należy uwzględniać wpływ czynników, na które człowiek odbierający drgania jest wrażliwy. Na podstawie studiów literatury i norm za najważniejsze uznano: przeznaczenie pomieszczenia w budynku, porę występowania drgań, charakter drgań i powtarzalność, kierunek działania drgań i pozycję ciała człowieka podczas odbioru drgań. Trzeba też odnotować, że w ocenie wpływu drgań na ludzi w budynku przedstawiana jest również metoda, w której parametrem oceny jest tzw. dawka wibracji (VDV). Opisano ją zarówno w [2] jak i w [3]. Brak jest jednak porównania rezultatów ocen uzyskanych z zastosowaniem tych metod. Takie porównania w odniesieniu do wyników pomiarów pozyskanych na obiektach w skali naturalnej przeprowadza się w ramach realizacji tematu badawczego. Rozpatrywane źródła drgań PT 1. Nowoczesne metody oceny bezpieczeństwa i użytkowalności konstrukcji W ujęciu systemowym problem można ująć za pomocą następujących elementów: źródło drgań droga propagacji drgań obiekt odbierający drgania. W rozpatrywanym przypadku źródłem drgań są wpływy pochodzenia komunikacyjnego, obiektem odbierającym drgania jest człowiek w budynku, drogę propagacji drgań wyznaczają: podłoże między źródłem drgań a budynkiem i budynek. Intensywność drgań wywołanych wpływami komunikacyjnymi i przekazywanych na ludzi w budynkach zależy od wielu czynników, które analizowano i za istotne uznano: 22