AWARIE KONSTRUKCJI MUROWYCH. dr inż. Monika Siewczyńska

Transkrypt

1 AWARIE KONSTRUKCJI MUROWYCH dr inż. Monika Siewczyńska

2 Podstawowe określenia Rysa rozspojenie nie przechodzące przez całą grubość konstrukcji murowanej Pęknięcie rozspojenie przechodzące przez całą grubość konstrukcji Rozwarcie rysy odstęp między krawędziami mierzony prostopadle Głębokość rysy zasięg wgłąb muru Długość rysy długość mierzona wzdłuż przebiegu Kształt rysy kształt jej śladu, np. prosta, zakrzywiona Położenie rysy współrzędne początku i końca Przebieg rysy układ, np. pionowa, przez spoiny

3 Wymagania normowe Należy sprawdzać ściany usztywniające ze względu na stan graniczny użytkowalności graniczne wartości kąta odkształcenia postaciowego Osiągnięcie kąta odpowiada pojawieniu się ukośnych rys ukośnych 0,1 do 0,3 mm Zbrojenie kratownicami w spoinach wspornych zmniejsza kąt odkształcenia postaciowego towarzyszący pojawieniu się pierwszych rys

4 Przyczyny powstawania uszkodzeń Zużycie naturalne zmęczenie długotrwałą pracą Środowisko zewnętrzne: zawilgocenie nierównomierne osiadanie gruntu podmywanie fundamentów wahania temperatur zanieczyszczenia atmosferyczne (kwaśne deszcze) czynniki biologiczne (grzyby, bakterie, owady)

5 Przyczyny powstawania uszkodzeń Wadliwa eksploatacja: przeciążenie stropów niewykonywanie bieżących napraw i konserwacji konstrukcji niewykonywanie zaleceń protokołów kontroli okresowej wykonywanie samodzielnych przeróbek zmiana warunków użytkowania obiektu instalowanie maszyn wywołujących drgania

6 Przyczyny powstawania uszkodzeń Błędy projektowe i wykonawcze: niewłaściwe rozpoznanie podłoża gruntowo-wodnego niewłaściwy dobór elementów murowych i zapraw przekroczenie stanów granicznych nośności i użytkowalności wadliwe rozwiązanie izolacji przeciwwodnych i przeciwwilgociowych Sytuacje wyjątkowe: pożar powódź huragan szkody górnicze działania wojenne

7 Morfologia rys Podział rys i spękań: pozorne - występujące na okładzinach i wyprawach spowodowane zmianą stateczności konstrukcji związane ze zjawiskami fizykochemicznymi (skurcz, pęcznienie, termiczne, wilgotnościowe) przeciążeniowe

8 Rysy związane z podłożem Dwa podstawowe mechanizmy zarysowań związanych z deformacją podłoża: W środkowej części budynku W skrajnej części budynku

9 Geologiczna niejednorodność podłoża Istnienie starych fundamentów Niewłaściwe lokalne wzmocnienie przy naprawie Dodatkowe obciążenie wznoszonego obok budynku

10 Brak dylatacji między starym, a nowym budynkiem Niewłaściwe zabezpieczenie stateczności skarpy Niewłaściwe zabezpieczenie wykopów Utrata stateczności skarpy

11 Siły wysadzinowe Szkody górnicze

12 Poziome odkształcenie podłoża związane ze szkodami górniczymi Leje górnicze

13 Różna głębokość posadowienia fundamentów ścian podłużnych i poprzecznych Niewłaściwe wykonanie posadowienia na różnej głębokości

14 Uszkodzenie fundamentów, np. korozja pali, utrata sztywności ław Brak dylatacji rozległego budynku posadowionego na jednorodnym gruncie

15 Naturalne zdylatowanie między bryłami o różnych ciężarach Niewystarczająca szerokość szczeliny dylatacyjnej

16 Osiadanie podłoża na skutek zagęszczenia i dodatkowego obciążenia gruntu wywołanego ruchem pojazdów Zmiana warunków wodnych w gruncie

17 Ruch podłoża w następstwie wysuszenia spowodowanego korzeniami drzew Skurcz lub pęcznienie ilastego podłoża związane ze zmiana jego wilgotności

18 Zmiana zwierciadła wody gruntowej Zarysowanie ścian działowych spowodowane ugięciem stropu

19 Zarysowanie ścian działowych z otworami Zarysowanie ścian działowych wspornikowych

20 Rysy w ścianach działowych spowodowane różnym osiadaniem ścian nośnych

21 Przeciążenie Może być wywołane wadliwym: projektowaniem wykonawstwem modernizacją zmianą funkcji obiektu

22 Skupiony docisk w miejscach oparcia belek Zbyt mała głębokość zamocowania stropu

23 Niewłaściwe zakotwienie ściągów wzmacniających Nadbudowa

24 Nierównomierne przekazywanie obciążeń od stropów większe obciążenie ścian poprzecznych Przeciążenie stropodachu

25 Przekazywania części rozporu dachowego na ścianę szczytową Wypieranie ściany przez przeciążone sklepienie

26 Przeciążenie nadproży belkami stropowymi Osłabienie muru na skutek jego przemurowania

27 Osłabienie muru przez wykonanie nowych drzwi Przeciążenie filarków międzyokiennych

28 Nadmierne wygięcie ściany przy mimośrodowym obciążeniu Rozwarstwienie ścian szczelinowo-mijankowych

29 Zwiększone boczne parcie gruntu Zmiana naporu gruntu przy pogłębianiu piwnic

30 Niewłaściwe przewiązanie murów kamiennych Nieprawidłowy układ elementów murowych

31 Ruchy termiczne Spowodowane: niewłaściwym rozwiązaniem konstrukcyjnym w miejscu łączenia dwóch materiałów brakiem dylatacji między murem, a stropem

32 Podwyższona temperatura spalin w kominie przewiązanym ze ścianą Ruchy termiczne powodujące oddzielenie komina od ściany

33 Lokalne źródło ciepła Wydłużenie belek stropu na skutek pożaru

34 Brak dylatacji rozszerzającego się stropodachu Ruchy termiczno-skurczowe gzymsu

35 Niezdylatowane płyty dachowe Ruchy termiczne stropodachu

36 Brak izolacji termicznej nadproży Brak dylatacji budynku

37 Niezdylatowana elewacyjna część ściany warstwowej Ruchy termiczne ściany elewacyjnej z bloczków o innej rozszerzalności termicznej niż ściany poprzeczne

38 Nacisk rozszerzającego się sąsiedniego budynku przy braku dylatacji Wypełnienie szczeliny dylatacyjnej w górnej części

39 Połączenie żelbetowej płyty balkonowej ze ścianą ceramiczną Rysa w słabym połączeniu ścian wskutek wygięcia zewnętrznej silnie nasłonecznionej ściany

40 Ograniczenie odkształceń termicznych warstwy licowej ściany warstwowej w wyniku zbyt gęstego rozmieszczenia kotew

41 Skurcz i pęcznienie Nowe wyroby ceramiczne chłoną wilgoć z powietrza, co powoduje ich pęcznienie rzędu: 0,2 do 0,65 mm/m; Wilgotność naturalna ustala się po ok. 3 miesiącach Nowe wyroby wapienno-piaskowe kurczą się o 0,1 do 0,35 mm/m

42 Żelbetowa belka zakotwiona w murze Skurcz żelbetowego nadproża i podciągów opartych na murowanym słupie

43 Skurcz wieńca stropodachu Skurcz zdylatowanego wieńca opartego na murze bez dylatacji

44 Skurcz nowej części muru przy przemurowaniu Skurcz ściany z różnych materiałów

45 Skurcz niezdylatowanego budynku z cegły wapienno-piaskowej Skurcz w ścianie działowej z bloczków gazobetonowych

46 Skurcz w ścianie ze słupami żelbetowymi lub kamiennymi wstawkami wokół okien Ruchy skurczowe przy połączeniach zewnętrznych ścian ceramicznych z wewnętrznymi silikatowymi

47 Zarysowanie ściany wskutek pęcznienia ocieplającego betonu żużlowego Pęcznienie dolnej części ściany przy zawilgoceniu

48 Wpływy dynamiczne i wyjątkowe Wpływy dynamiczne dzieli się na: przenoszone przez podłoże przekazywane bezpośrednio na konstrukcję przenoszone przez powietrze

49 Źródło wpływów dynamicznych Tereny górnicze charakter parasejsmiczny (ukośne i krzyżujące się zarysowania) Urządzenia technologiczne Wybuchy gazu Uderzenia pojazdów Szczególnie podatne są budynki bez żelbetowych wieńców.

50 Obciążenia dynamiczne Efekt zagęszczenie gruntu i osiadanie budynku (z wyjątkiem gruntów spoistych) Istotna jest częstotliwość drgań maksymalne osiadanie 8-42 Hz Przejazd pojazdów 2,6-30 Hz, najczęściej 8-16 Hz Redukcja trwałości użytkowej budynków o 35% przy > 7500 pojazdów na dobę

51 Obciążenie sejsmiczne lub parasejsmiczne Obciążenie technologiczne

52 Ruch transportu drogowego i kolejowego Wybuch

53 Uderzenie mechaniczne Huragany, uderzenia drzew

54 Naprawa konstrukcji Rozpoznanie przyczyny uszkodzenia Określenie aktualnego stanu wytężenia Propozycja skutecznego rodzaju naprawy lub wzmocnienia

55 Monitorowanie rys Powinno obejmować: Układ i przebieg rys na powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej Rozwarcie, głębokość i długość, przesuw jej krawędzi, punkty zakończenia rozwidleń Zmiany kierunków

56 Metody monitoringu Lupą z podziałką mierzy się rozwarcie rys (min. 0,05 0,1 mm) wymiar surowy Głębokość rysy mierzy się cienką blaszką z kalibracją

57 Metody monitoringu Ruch rys bada się najczęściej za pomocą plomb kontrolnych, tensometrami lub sprawdzając przesunięcia między reperami

58 Metody monitoringu Badania geotechniczne Analiza warunków wodno-gruntowych, temperatury, wilgotności powietrza na zewnątrz i wewnątrz budynku Badania termowizyjne

59 Sposoby napraw Eliminujące główne przyczyny Zmieniające przestrzenną sztywność budynku Odtwarzające pierwotny stan techniczny Ingerujące w statyczny schemat pracy konstrukcji Powinno się uwzględniać ekonomiczną efektywność naprawy oraz techniczne możliwości wykonania.

60 Wzmacnianie podłoża Kosztowne i pracochłonne Niestarannie wykonane może być przyczyną jeszcze większego zagrożenia bezpieczeństwa Istnieje ryzyko przesztywnienia wzmacnianego fragmentu względem pozostałej części

61 Metody wzmacniania podłoża Wymiana odcinkami gruntu pod fundamentem wraz z zagęszczaniem Zmiana warunków wodnych w podłożu, np. zmiana poziomu wód gruntowych, lokalne osuszenie gruntu Zmiana struktury gruntu przez iniekcje Zmiana konstrukcji fundamentów

62 Iniekcja podłoża pod fundamentem Zabezpieczenie podłoża przy pogłębianiu piwnic

63 Zabezpieczenie wykopu w sąsiedztwie Wykonanie szczeliny wibroizolacyjnej

64 Wzmocnienie osłabionego fundamentu Zszywanie pęknięć prętami stalowymi

65 Iniekcja rys Najczęściej służy do uszczelniania jako środek uzupełniający główne wzmocnienie Bezcelowa w przypadku rys o zmiennej rozwartości, nieustabilizowanych i zanieczyszczonych (zaolejonych) Dobór na podstawie zgodności współpracy z elementami muru

66 Rodzaje iniektów Cementowe (rysy powyżej 2 mm) i mikrocementowe (rysy mniejsze niż 0,1 mm), skuteczność zależy od c/w Polimerowo-cementowe (powyżej 0,2 mm) większa przyczepność, mniejszy moduł sprężystości Cementowe spienione dobra penetracja, mniejsza gęstość Epoksydowe i poliuretanowe (powyżej 0,2 mm) droższe, ale o dużej wytrzymałości przy jednoczesnej dużej podatności na odkształcenia

67 Przemurowanie ścian Stosowane w celu odtworzenie pierwotnego wiązania spękanych (powyżej 5 mm) fragmentów ścian. Wykonuje się odcinkami, obustronnie, ze strzępiami Często konieczne jest czasowe podstemplowanie ściany Mogą pojawić się rysy skurczowe na połączeniu starego i nowego muru

68 Zasięg stref przemurowywania

69 Zbrojenie Zapewnia przenoszenie sił rozciągających, ścinających lub ściskających i zwiększenie sztywności muru Stosowane odcinkowo lub na całej długości ściany Korzystniej stosować pręty o mniejszej średnicy (3-5 mm) łatwiej rozmieścić zbrojenie, powstają mniejsze siły w murze wskutek odkształceń termicznych, mniejsza koncentracja naprężeń stycznych

70 Wzmocnienie muru prętami Wzmocnienie płaskownikami stalowymi zamocowanymi sworzniami sprężonymi

71 Tynki zbrojone Utworzenie konstrukcji zespolonej murowożelbetowej Stosowane do ścian o rysach nieregularnych Jedno- lub dwustronnie, fragmentami lub na całej powierzchni Wykonywane z zapraw wapienno-cementowych, cementowych, polimerobetonowych nanoszonych ręcznie lub przez torkretowanie

72 Tynk zbrojony

73 Stężenie cięgnami Przenoszą dodatkowe siły rozciągające, sprężają element Ograniczają dalszy rozwój rys, zespalają uszkodzone fragmenty Ściągi pionowe zwiększają wytrzymałość ściany na ścinanie

74 Sprężenie ścian ze sklepieniem Gorsety stalowe w budynkach na terenach górniczych

75 Stężenie cięgnami Efektywność zależy od skuteczności wprowadzenia i utrzymania odpowiedniej siły w ściągu. Na straty tej siły wpływają: Pełzanie muru Pęcznienie muru na skutek zawilgocenia Odkształcenie termiczne ściągów i muru Sposób zakotwienia i naciągania cięgien

76 Negatywne skutki nadmiernego sprężania ściany

77 Wzmacnianie za pomocą wieńców Najbardziej kompleksowy sposób zwiększający odporność budynku na zarysowania Stosuje się wieńce żelbetowe lub stalowe W budynkach spękanych należy tymczasowo ściągnąć budynek ściągami i wykonać iniekcję rys Wieniec powinien obiegać całą kondygnację Wieńce mogą być powiązane słupami

78 Wieńce wzmacniające

79 Dylatowanie Wykonuje się w miejscach naturalnych dylatacji w strefach nagromadzenia rys Stosowane gdy ustabilizowanie ruchów podłoża jest zbyt kosztowne lub niemożliwe Należy uwzględnić zmianę schematu statycznego przeciętych ścian (wykonanie stężeń)

80 Wykonanie szczeliny dylatacyjnej Usztywnienie zdylatowanych ścian

81 Zmiana schematu statycznego Zmniejszenie smukłości przez usztywnienie ścian Zwiększenie sztywności połączeń ścian ze stropami (drewnianymi belkowymi) Wprowadzenie ściągów w konstrukcjach rozporowych

82 Usztywnienie szczytowej ściany Zwiększenie sztywności stropów płytą żelbetową

83 Ściągi w konstrukcjach rozporowych

84 Rola muru Tradycyjnie w murach występowały głównie naprężenia ściskające W konstrukcjach szkieletowych mur jest elementem wypełniającym poddany głównie obciążeniom poziomym

85 Ściany wypełniające Wykonać uciąglenie stropów nad podporami pośrednimi i sztywne zamocowanie na podporach skrajnych Możliwie najmniejsza strzałka ugięcia stropów pod ścianami Unikać otworów w środkowej części ścian lub zazbroić wokół nadproży lub wykonać otwór na całą wysokość ściany

86 Ściany wypełniające Wykonywać ściany od najwyższej do najniższej kondygnacji Oddzielić ściany od stropu poniżej przekładką z papy lub folii Grubość szczeliny podstropowej powinna zapewnić możliwość ugięcia górnego stropu bez oparcia na ścianie wypełnienie materiałem trwale elastycznym o odporności ogniowej i izolacyjności akustycznej

87 Ściany wypełniające Zaleca się wypełnianie spoin pionowych Unikać bruzd i innych osłabień

88 Zaprawy naprawcze do rekonstrukcji cegieł i spoinowania Zbliżona lub niższa wytrzymałość niż elementy naprawiane Zbliżona nasiąkliwość Powinny twardnieć w warstwach o dowolnej grubości Dobra przyczepność do podłoża Niski skurcz lub lekka ekspansja Duża trwałość, mrozoodporność, odporność na czynniki atmosferyczne, mikroorganizmy i starzenie

89 Zaprawy naprawcze do rekonstrukcji cegieł i spoinowania Zbliżona rozszerzalność termiczna Największy udział składników naturalnych, tradycyjnych Łatwe w użyciu Bezpieczne dla zdrowia

90 Technologia murowania Stosowanie małonasiąkliwych cegieł zmniejsza ryzyko wysuszenia zaprawy podczas nakładania bez zmniejszenia przyczepności Dobranie zaprawy do cegły pod względem wytrzymałości i przepuszczalności Właściwa temperatura podczas murowania (> +5 C)

91 Klamry spinające Przemurowanie

92 Etapowe pogłębianie fundamentów Kotwienie ścian wychylonych z pionu

93 Wzmacnianie filarów międzyokiennych koszulkami z prętów stalowych lub kątowników i płaskowników Wzmacnianie słupów murowanych obejmami ze zbrojonej zaprawy, żelbetu lub stali

94 Wzmacnianie nadproży Wymiana nadproża

95 Naprawa i wzmacnianie stropu odcinkowego Wzmocnienie sklepienia półkolistego

96 Dziękuję za uwagę