OCENA NOŚNOŚCI KONSTRUKCJI WIĘŹBY DACHOWEJ PO ZMIANIE POKRYCIA NA DACHÓWKĘ DACHU BUDYNKU SĄDU OKRĘGOWEGO W KATOWICACH PRZY

Transkrypt

1 Nr: 1114/02/12 Zadanie: EKSPERTYZA TECHNICZNA Temat: Inwestor: OCENA NOŚNOŚCI KONSTRUKCJI WIĘŹBY DACHOWEJ PO ZMIANIE POKRYCIA NA DACHÓWKĘ DACHU BUDYNKU SĄDU OKRĘGOWEGO W KATOWICACH PRZY Ul. ANDRZEJA 16/18 SEGMENT WSCHODNI Opracował: Nr działki: 198/1 Skarb Państwa Sąd Okręgowy w Katowicach Katowice ul. Francuska 38 konstrukcja mgr inŝ. Mariusz CZYSZEK nr upr. 1384/94 inŝ. Michał ŁUKWIŃSKI Gliwice, marzec 2012r. 1

2 PRZEDMIOT OPRACOWANIA Przedmiotem opracowania jest konstrukcja więźby dachowej budynku Sądu Okręgowego w Katowicach przy ul. Andrzeja 16/18 segment wschodni. CEL I ZAKRES OPRACOWANIA Celem opracowania jest ocena stanu technicznego i nośności konstrukcji istniejącej więźby dachowej, po zmianie pokrycia dachu z blachy cynkowej na dachówkę ceramiczną w tzw. koronkę. Tak przyjętemu celowi określono następujący zakres pracy: Opis konstrukcji dachu Oględziny i ocena stanu technicznego Sporządzenie zestawienia obciąŝeń na połać dachową Sporządzenie modeli obliczeniowych powtarzalnych elementów nośnych przedmiotowej konstrukcji wg przeprowadzonej inwentaryzacji ObciąŜenie konstrukcji wg zestawienia obciąŝeń Obliczenie wytęŝenia konstrukcji dla normowych kombinacji zadanych obciąŝeń Propozycja wzmocnienia konstrukcji w przypadku przekroczenia jej nośności OPIS KONSTRUKCJI DACHU Więźba dachowa o konstrukcji płatwiowo-kleszczowej wieszarowej, kąty nachylenia połaci 45 oraz 51. Rozstaw wiązarów pełnych od 3,40m do 4,70m, rozstaw wiązarów pustych od 0,80m do 0,95m. Rozpiętość pomiędzy płatwiami stopowymi do 8,50m. Wiązary pełne z dwiema parami kleszczy na połączeniu zastrzałów z wieszakiem oraz pod płatwiami połaciowymi. W miejscach, w których standardowy układ wiązarów ulega zakłóceniu konstrukcja stęŝona jest dodatkowo za pomocą mieczy, dodatkowych podparć oraz stęŝeń krzyŝowych. 2

3 Przekroje poszczególnych elementów zmierzone podczas inwentaryzacji przeprowadzonej w dniu r.: - ściąg/podwalina 18x20 cm do 18x24 cm - zastrzał 15x18 cm - wieszak 16x16 cm - płatew kalenicowa 16x18 cm - płatew połaciowa 16x18 cm - płatew stopowa 16x18 cm - krokiew 14x16 cm - krokiew koszowa 14x20 cm - miecz 16x16 cm - słup 16x16 cm - kleszcz 2x 8x18 cm Rys. 1. Schemat ogólny typowego wiązara głównego 3

4 STAN TECHNICZNY KONSTRUKCJI Stan techniczny konstrukcji został oceniony jako bardzo dobry. Więźba dachowa zaimpregnowana, brak widocznych uszkodzeń mechanicznych konstrukcji, brak zbutwiałych elementów, brak zacieków i zagrzybień. Delikatne zawilgocenia występują tylko w kilku miejscach wynikają one z nieszczelności pokrycia dachowego. Elementy więźby nie wykazują widocznych ugięć, przemieszczeń lub wyboczeń. Brak moŝliwości sprawdzenia zabezpieczenia przeciwpoŝarowego konstrukcji więźby podczas inwentaryzacji wymagana informacja z potwierdzeniem odpowiednią dokumentacją przez inwestora. ZESTAWIENIE OBCIĄśEŃ - ObciąŜenia stałe k Obc. obl. Lp Opis obciąŝenia Obc. char. kn/m 2 γ f d kn/m 2 1. Dachówka ceramiczna 0,59 1, ,78 2. Folia 0,01 1, ,01 3. Łacenie [5,5kN/m3*(1m/0,9m + 0,06 1, ,08 1m/0,3m)*0,04m*0,06m] 4. Pełne deskowanie [5,5kN/m3*0,025m] 0,14 1, ,18 Σ: 0,80 1, ,05 - ObciąŜenie śniegiem Dach o nachyleniu połaci 45 Lp Opis obciąŝenia Obc. char. 1. ObciąŜenie śniegiem połaci bardziej obciąŝonej dachu dwuspadowego wg PN-80/B-02010/Az1/Z1-1 (strefa 2 -> Qk = 0,9 kn/m2, nachylenie połaci 45,0 st. -> C2=0,600) [0,540kN/m2] Dach o nachyleniu połaci 51 Lp Opis obciąŝenia Obc. char. 1. ObciąŜenie śniegiem połaci bardziej obciąŝonej dachu dwuspadowego wg PN-80/B-02010/Az1/Z1-1 (strefa 2 -> Qk = 0,9 kn/m2, nachylenie połaci 51,0 st. -> C2=0,360) [0,324kN/m2] kn/m 2 kn/m 2 γ f k d Obc. obl. 0,54 1,50 0,00 0,81 Σ: 0,54 1, ,81 kn/m 2 kn/m 2 γ f k d Obc. obl. 0,32 1,50 0,00 0,48 Σ: 0,32 1, ,48 4

5 - ObciąŜenie wiatrem Dach o nachyleniu połaci 45 Lp Opis obciąŝenia Obc. char. 1. ObciąŜenie wiatrem połaci nawietrznej dachu wg PN- B-02011:1977/Az1/Z1-3 (strefa I, H=300 m n.p.m. -> qk = 0,30kN/m2, teren A, z=h=24,0 m, -> Ce=1,26, budowla zamknięta, wymiary budynku H=24,0 m, B=10,0 m, L=50,0 m, kąt nachylenia połaci dachowej alfa = 45,0 st. -> wsp. aerodyn. C=0,475, beta=1,80) [0,323kN/m2] kn/m 2 kn/m 2 γ f k d Obc. obl. 0,32 1,50 0,00 0,48 Σ: 0,32 1, ,48 k Obc. obl. k Obc. obl. Lp Opis obciąŝenia Obc. char. kn/m 2 γ f d kn/m 2 1. ObciąŜenie wiatrem połaci zawietrznej dachu wg PN- -0,27 1,50 0,00-0,41 B-02011:1977/Az1/Z1-3 (strefa I, H=300 m n.p.m. -> qk = 0,30kN/m2, teren A, z=h=24,0 m, -> Ce=1,26, budowla zamknięta, wymiary budynku H=24,0 m, B=10,0 m, L=50,0 m, kąt nachylenia połaci dachowej alfa = 45,0 st. -> wsp. aerodyn. C=-0,4, beta=1,80) [- 0,272kN/m2] Σ: -0, ,41 Dach o nachyleniu połaci 51 Lp Opis obciąŝenia Obc. char. kn/m 2 γ f d kn/m 2 1. ObciąŜenie wiatrem połaci nawietrznej dachu wg PN- 0,38 1,50 0,00 0,57 B-02011:1977/Az1/Z1-3 (strefa I, H=300 m n.p.m. -> qk = 0,30kN/m2, teren A, z=h=24,0 m, -> Ce=1,26, budowla zamknięta, wymiary budynku H=24,0 m, B=10,0 m, L=50,0 m, kąt nachylenia połaci dachowej alfa = 51,0 st. -> wsp. aerodyn. C=0,565, beta=1,80) [0,384kN/m2] Σ: 0,38 1, ,57 k Obc. obl. Lp Opis obciąŝenia Obc. char. kn/m 2 γ f d kn/m 2 1. ObciąŜenie wiatrem połaci zawietrznej dachu wg PN- -0,27 1,50 0,00-0,41 B-02011:1977/Az1/Z1-3 (strefa I, H=300 m n.p.m. -> qk = 0,30kN/m2, teren A, z=h=24,0 m, -> Ce=1,26, budowla zamknięta, wymiary budynku H=24,0 m, B=10,0 m, L=50,0 m, kąt nachylenia połaci dachowej alfa = 51,0 st. -> wsp. aerodyn. C=-0,4, beta=1,80) [- 0,272kN/m2] Σ: -0, ,41 5

6 MODEL KONSTRUKCJI Wykonano 3 modele obliczeniowe konstrukcji więźby dachowej. Dwa z nich sporządzone zostały dla połaci o nachyleniu 45 (układ podstawowy, naroŝe dachu), jeden dla połaci o nachyleniu 51 (układ podstawowy). Przekroje oraz rozstaw elementów konstrukcyjnych zostały dobrane na podstawie pomiarów inwentaryzacyjnych. W elementach połączonych przegubowo zastosowano tzw. zwolnienia, a wszystkie punkty podparcia zamodelowano jako podpory przegubowe. Tak sporządzony układ został obciąŝony obciąŝeniami stałymi (wg zestawienia obciąŝeń stałych), oraz normowymi obciąŝeniami klimatycznymi tj. obciąŝenie śniegiem oraz wiatrem. Przeprowadzono obliczenia wytrzymałościowe zadanych układów korzystając z normowych kombinacji wyŝej opisanych obciąŝeń z uwzględnieniem współczynników bezpieczeństwa. Cechy materiałowe przyjęto jak dla drewna klasy C24. WYKAZ ZASTOSOWANYCH NORM PN-82/B ObciąŜenia budowli. Zasady ustalania wartości. PN-82/B ObciąŜenia budowli. ObciąŜenia stałe. PN-80/B-02010/Az1 ObciąŜenia w obliczeniach statycznych ObciąŜenie śniegiem. PN-77/B-02011/Az1 ObciąŜenia w obliczeniach statycznych ObciąŜenie wiatrem. 6

7 OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE WYNIKI MODEL 1 połać o nachyleniu 45 - układ podstawowy Rys. 2. Rzut - model 1 Rys. 3. Widok bok - model 1 7

8 Rys. 4. Widok przód - model 1 Rys. 5. Widok ogólny - model 1 8

9 Rys. 6. Wyniki wytrzymałościowe - model 1 Dla przyjętych załoŝeń nośność przekroczona o 9% 9

10 Wzmocnienie 1 rozpór Wzmocnienie 2 zwiększenie przekroju płatwi połaciowych Rys. 7. Wyniki wytrzymałościowe - model 1 ze wzmocnieniem Dla przyjętych wytęŝenie konstrukcji wynosi: - dla wzmocnienia 1: 70% - dla wzmocnienia 2: 95% 10

11 MODEL 2 połać o nachyleniu 51 - układ podstawowy Rys. 8. Rzut - model 2 Rys. 9. Widok bok - model 2 11

12 Rys. 10. Widok przód - model 2 Rys. 11. Widok ogólny - model 2 12

13 Rys. 12. Wyniki wytrzymałościowe - model 2 Dla przyjętych załoŝeń wytęŝenie 97% 13

15 MODEL 3 połać o nachyleniu 45 - naroŝe dachu Rys. 14. Rzut - model 3 Rys. 15. Widok bok1 - model 3 15

16 Rys. 16. Widok bok2 - model 3 Rys. 17. Widok ogólny - model 3 16

17 Rys. 18. Wyniki wytrzymałościowe - model 3 Dla przyjętych załoŝeń nośność przekroczona o 14% 17

19 WNIOSKI I ZALECENIA Stan konstrukcji więźby dachowej oceniono jako bardzo dobry. Podczas oględzin nie stwierdzono zagrzybień, zawilgoceń, ubytków, uszkodzeń mechanicznych oraz ugięć i wyboczeń elementów konstrukcyjnych. Stwierdzono brak moŝliwości oceny zabezpieczenia przeciwpoŝarowego konstrukcji wymagana dokumentacja inwestora. W związku z bardzo dobrym stanem konstrukcji obliczenia przeprowadzono dla elementów o rzeczywistych, zinwentaryzowanych przekrojach. Obliczenia i analiza wytrzymałościowa przeprowadzona na 3 róŝnych przestrzennych modelach konstrukcji więźby dachowej wykazała moŝliwość jej przeciąŝenia po zmianie pokrycia z blachy cynkowej na dachówkę ceramiczną. Dla poszczególnych modeli uzyskano wytęŝenie konstrukcji od 97% do 114%. Wyniki te wskazują na brak moŝliwości zmiany pokrycia, bez uprzedniego wzmocnienia konstrukcji. Zaleca się, w miejscach gdzie istnieje taka moŝliwość (płatwie na tym samym poziomie), zastosowanie rozporów poziomych pomiędzy płatwiami połaciowymi, natomiast w przypadku braku takiej moŝliwości zwiększenie przekroju płatwi poprzez dokręcenie do bocznej powierzchni elementu drewnianego o szerokości 5cm i wysokości dopasowanej do wysokości elementu wzmacnianego. Obliczenia i analiza przeprowadzona na modelach wzmocnionych w ten sposób wykazała ich wytęŝenie na poziomie 67% do 87% dla wzmocnienia rozporem oraz 88% do 100% dla zwiększenia przekroju pławi połaciowych. 19

20 Schematy wzmocnienia przedstawiono na rysunkach poniŝej. W miejscach występowania niezaburzonych układów standardowych projektuje się wzmocnienie w postaci rozporu o przekroju 14x14cm umieszczonego w środku rozpiętości między wiązarami pełnymi. Rozpór naleŝy zamontować za pomocą stalowych, ocynkowanych złączy kątowych równoramiennych mocowanych ocynkowanymi wkrętami do drewna 4,5x80mm (2x8 sztuk na jedno połączenie blacha drewno). W miejscach, w których układ podstawowy zostaje zaburzony brak moŝliwości uŝycia rozporu, przewidziano wzmocnienie w postaci dokręcania drewnianego elementu o szerokości 2cali (5cm) na całej długości powierzchni bocznej płatwi połaciowej. Połączenie elementu wzmacniającego z płatwią za pomocą gwoździ w fazie montaŝu, a następnie dokręcenie ocynkowanych wkrętów do drewna 6x100mm - po 3 wkręty co 25cm. Z uwagi na ograniczoną długość dostępnych elementów, ewentualne łączenie wykonać w odległości około 1/4 rozpiętości pomiędzy podporami (wiązarami pełnymi). Wszystkie elementy projektuje się z drewna klasy C24, zabezpieczone przez korozją biologiczną oraz przeciwpoŝarowo. Rys. 20. Wzmocnienie konstrukcji zwiększenie przekroju. 20

21 Rys. 21. Wzmocnienie konstrukcji rozpór. CAŁOŚĆ OPRACOWANO Z ZASTOSOWANIEM LEGALNEGO OPROGRAMOWANIA KOMPUTEROWEGO: - Microsoft WORD - Certyfikat legalności nr X Robot Office Analysis Numer seryjny 539A PF01A - Pakiet SpecBud - Numer seryjny 29E Przedmiotowe opracowanie jest chronione prawem autorskim ustawa z dnia 4 lutego 1994r (Dziennik ustaw nr 24 z dn. 23 lutego 1994r). Zwielokrotnianie egzemplarzy, odsprzedaŝ, lub jakiekolwiek inne wprowadzenie do obrotu oraz opracowanie bez zgody autorów jest zabronione. 21