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, 41-400 MYSŁOWICE, tel. 32 318 18 65, tel. kom. 505 807 349 NIP 222-042-69-14, REGON: 241545767 TEMAT: ZAŁĄCZNIK NR 1 DO EKSPERTYZY BUDOWLANEJ DOTYCZĄCEJ STANU TECHNICZNEGO I MOŻLIWOŚCI ADAPTACJI BUDYNKU PRZY UL. PLAC WOLNOŚCI 5 W MYSŁOWICACH NA POTRZEBY URZĘDU MIEJSKIEGO BADANIA KONSTRUKCJI BUDYNKU ZAMAWIAJĄCY: Gmina Miasto Mysłowice ZAKRES OPRACOWANIA: W załączniku zamieszczono wyniki badań stropów oraz więźby dachowej budynku ZESPÓŁ AUTORSKI: dr inż. Łukasz Drobiec 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 31.07.2012.. podpis DATA: grudzień, 2011
SPIS TREŚCI I. BADANIA PŁYT STROPOWYCH W DAWNYCH SALACH LEKCYJNYCH... 3 1. Badanie zbrojenia płyt metodą elektromagnetyczną... 3 2. Badania betonu metodą sklerometryczną... 10 II. Badania wilgotności więźby dachowej... 13 III. ODkrywki... 15 1. Zakres odkrywek... 15 2. Odkrywka stalowej belki... 15 2. Odkrywka rysy na płycie stropowej, Grubość płyty... 16 3. Odkrywka pręta zbrojeniowego... 17 4. Odkrywka warstw podłogowych... 18 2 S t r o n a
I. BADANIA PŁYT STROPOWYCH W DAWNYCH SALACH LEKCYJNYCH 1. BADANIE ZBROJENIA PŁYT METODĄ ELEKTROMAGNETYCZNĄ W celu określenia średnic i rozkładów zbrojenia w płytach stropowych wykonano nieniszczące badania elektromagnetyczne przy użyciu ferroscanera PS 200 (rys. 1). Urządzenie to umożliwia wykonanie skanu obrazu zbrojenia z powierzchni min. 15x15 cm i max. 60x60 cm oraz badaniu grubości otuliny na odcinku do 20 m. Dokładność urządzenia PS 200 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 w zależności od średnicy zbrojenia i głębokości jego położenia podano w tablicy 1 i 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 głębokości co najmniej 10 mm. Odległość pręta od krawędzi skanu powinna wynosić minimum 30 mm. Rys. 1. Ferroscan 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 3 S t r o n a
Tablica 1. Zakres dokładności w badaniach PS 200 przy znanej średnicy zbrojenia Średnica [mm] Głębokość położenia pręta [mm] 20 40 60 80 100 120 140 160 180 6 ±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 ±10 0 0 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 ±13 0 0 pręt zostanie wykryty, lecz głębokość nie będzie wyliczona X pręt nie zostanie wykryty Tablica 2. Zakres dokładności w badaniach PS 200 przy nieznanej średnicy zbrojenia Średnica [mm] Głębokość położenia pręta [mm] 20 40 60 80 100 120 140 160 180 6 ±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 ±12 0 0 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 ±16 0 0 pręt zostanie wykryty, lecz głębokość nie będzie wyliczona X pręt nie zostanie wykryty Urządzenie PS 200 umożliwia określenie średnic prętów konstrukcyjnych wg 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 4 S t r o n a
urządzenie dobiera średnicę o możliwie najlepszej korelacji z algorytmem przeliczeniowym zazwyczaj są to średnice o 1 gradację większe lub mniejsze. Badania lokalizacji i średnicy zbrojenia oraz grubości otuliny betonowej przedmiotowego stropu przeprowadzono dnia 20.12.2011 r. Badaniom poddano płyty stropu nad piętrem w sali oznaczonej numerem 11. Lokalizację wykonanych skanów, z podaniem indywidualnego numeru skanu, zamieszczono na rys. 2. Łącznie wykonano 4 skany na obszarze ponad 1,44 m 2. Rys. 2. Miejsca badań - sala 11 na I piętrze Poniżej zamieszczono protokoły z badań zbrojenia. W protokołach zamieszczono obraz zeskanowanego zbrojenia oraz w formie tabelarycznej podano średnice i głębokości otuliny oraz położenie prętów względem lokalnego układu współrzędnych. Orientację (kierunek) wykonanych skanów pokazano na rys. 2. Oś pionową obrazu zbrojenia zamieszczonego w protokołach oznaczono jako Y, natomiast oś poziomą jako X. 5 S t r o n a
ZAŁĄCZNIK NR 1 6 S t r o n a
7 S t r o n a
8 S t r o n a
9 S t r o n a
Przeprowadzone badania wykazały, że w płytach stropowych pomieszczenia nr 11 zbrojenie wykonano z prętów o średnicy 6 mm w rozstawie co 2 10 cm (średnio 5 cm). Otulina zbrojenia waha się w granicach 19 45 mm (średnio około 20 mm). Nie stwierdzono występowania zbrojenia rozdzielczego. 2. BADANIA BETONU METODĄ SKLEROMETRYCZNĄ Badania wytrzymałościowe betonu płyt stropowych zabudowanych w sali nr 11 budynku przy ul. Plac Wolności 5 w Mysłowicach przeprowadzono dnia 20.12.2011 r. nieniszczącą metodą sklerometryczną, przy użyciu młotka Schmidta typu N (rys. 3). Badania przeprowadzono zgodnie z normą PN-EN 12504-2:2002/Ap1:2004. Rys. 3. Młotek Schmidta typu N W zastosowanej metodzie sklerometrycznej wykorzystuje się zależności między powierzchniową wytrzymałością a sprężystymi cechami betonu stwardniałego. W trakcie badań rejestruje się tzw. liczbę odbicia L, tj. wyskalowaną odległość na jaką odbije się od sprężystej powierzchni ciężarek (młotek), uderzający w element zawsze z tą samą energią. Dodatkowo określono procentowy współczynnik zmienności ν L wytrzymałości betonu, średnią liczbę odbicia L śr, odchylenie standardowe s L oraz oszacowano średnią wytrzymałość betonu. 10 S t r o n a
Badania metodą sklerometryczną wykonano za pomocą młotka Schmidta typu N o numerze 34-142356. Przed pomiarami i po ich zakończeniu, sprawdzono przyrząd na kowadełku kontrolnym, otrzymując każdorazowo liczbę odbicia 81. Badaniom poddano beton płyt stropowych w czterech punktach pomiarowych. Badania wykonywano w miejscach, w których powierzchnia była gładka, wolna od raków i śladów korozji. Badane powierzchnie oczyszczono i wygładzono kamieniem ściernym. W każdym miejscu pomiarowym dokonywano 9 uderzeń młotkiem Schmidta, każdorazowo odczytując liczbę odbicia. Punkty pomiarowe były oddalone od siebie o nie mniej niż 25 mm. Miejsca badań zaznaczono na rys. 4. Rys. 4. Miejsca badań sklerometrycznych 11 S t r o n a
Wyniki pomiarów sklerometrycznych zamieszczono poniżej w dzienniku. Na podstawie uzyskanej liczby odbicia podano średnią wartość liczby odbicia, odchylenie standardowe, współczynnik zmienności oraz oszacowano średnią wytrzymałość betonu na ściskanie. DZIENNIK POMIARÓW SKLEROMETRYCZNYCH MŁOTKIEM SCHMIDTA TYPU "N" Obiekt: Data badania: Budynek przy ul. Plac Wolności 5, Mysłowice 20.12.2011 Element: Nr młotka: Strop nad piętrem - sala nr 11 N-34 142356 Wiek betonu: Odczyt na kowadle: 110 lat L k = 81 Odczyt Odczyt Odczyty liczb odbicia L ija średni śr. Lp. Kąt sprow. α L iα L i(α=0) (L i-l śr) 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 90 42 36 37 29 35 35 38 39 39 36,7 * - 36 37-35 35 38 39 39 - - - 37,0 32,9 0,0 2 90 36 41 37 41 38 34 32 32 38 36,6 * 36 41 37 41 38 34 32 32 38 - - - 36,6 32,4 0,4 3 90 28 34 35 43 38 39 33 39 41 36,7 * - 34 35-38 39 33 39 41 - - - 37,0 32,9 0,0 4 90 38 38 33 41 38 39 35 38 41 37,9 * 38 38 33 41 38 39 35 38 41 - - - 37,9 33,8 0,7 Średnia liczba odbicia L śr 32,98 Odchylenie standardowe S l 0,60 współczynnik zmienności v l [%] 1,83 wytrzymałość betonu 15,13 MPa * Liczby odbicia po odrzuceniu odczytów różniących się od średniego o więcej niż 5 jednostek Średnia liczba odbicia w badaniach elementów wyniosła 32,9. Na podstawie uzyskanych wyników badań sklerometrycznych można jedynie szacować wytrzymałość betonu. Dokładne określenie klasy betonu wymagałoby pobrania próbek rdzeniowych (minimum 6) i zbadanie ich w maszynie wytrzymałościowej, a następnie na podstawie wyskalowanej krzywej odczytanie rzeczywistej wytrzymałości betonu w miejscu badań sklerometrycznych. Pomimo 12 S t r o n a
niewykonania badań niszczących, na podstawie liczby odbicia i uzyskanych współczynników zmienności można zgrubnie przyjąć, że beton badanych elementów spełnia kryteria klasy C12/15 (B15). II. BADANIA WILGOTNOŚCI WIĘŹBY DACHOWEJ W ramach nieniejszej pracy przeprowadzono badania wilgotności wybranych elementów więźby dachowej. Badania przeprowadzono przy użyciu przyrządu WRD 100 firmy Tanel (rys. 5). Rys. 5. Przyrząd WRD 100 do badań wilgotności drewna Badania prowadzono w miejscach, gdzie drewno konstrukcji było suche (słupy) oraz w miejscach wilgotnych lub wykazujących ślady po zawilgoceniach (płatwie, murłaty i krokwie). W miejscach suchych zmierzona wilgotność wahała się w granicach 15,7% 17,4% (rys. 6), natomiast pomiar w obszarach zawilgoceń wykazał wilgotność drewna na poziomie 19,0% 19,2% (rys. 7). 13 S t r o n a
Rys. 6. Badanie wilgotności drewna w suchych elementach Rys. 7. Badanie wilgotności drewna w miejscach zawilgoceń 14 S t r o n a
III. ODKRYWKI 1. ZAKRES ODKRYWEK W ramach przeprowadzonych badań konstrukcji wykonano odkrywki: stalowej belki nośnej pod żelbetowe płyty stropów, wzdłuż rysy na żelbetowej płycie stropowej, pręta zbrojeniowego żelbetowej płyty stropu, warstw podłogowych stropu. 2. ODKRYWKA STALOWEJ BELKI We wszystkich dawnych salach lekcyjnych zabudowano po dwie belki stalowe stanowiące podporę pod jednokierunkowo zbrojoną żelbetową płytę stropową. W sali nr 11 na pierwszym piętrze dokonano odkrywki takiej belki. Stwierdzono, że belki wykonano w postaci stalowych dwuteowników o wysokości 350 mm, szerokości dolnej stopki 140 mm i grubości dolnej stopki 14 mm. Belka jest oblana zaprawą cementową i otulona siatką Rabitza. Widok odkrywki belki pokazano na rys. 8. Rys. 8. Odkrywka stalowej belki nośnej w sali nr 11 15 S t r o n a
Na podstawie tablic zamieszczonych w pracy profesora Kazimierza Czaplińskiego ("Konstrukcje budowlane z dawnych tworzyw żelaznych" XXIII Ogólnopolska Konferencja Warsztat Pracy Projektanta Konstrukcji, Szczyrk 2008, tom I s. 147-214) przyjąć należy, że w obiekcie zastosowano austriackie dwuteowniki normalne z końca XIX w. nr 35 o polu powierzchni F = 103,57 cm 2 i momentach bezwładności I x = 19695 cm 3 oraz I y = 871 cm 3. 2. ODKRYWKA RYSY NA PŁYCIE STROPOWEJ, GRUBOŚĆ PŁYTY W większości dawnych sal lekcyjnych zaobserwowano wystąpienie zarysowania w środku szerokości stropu (w środku długości belek stalowych). Postanowiono wykonać odkrywkę stropu w takiej rysie. Odkrywkę wykonano w sali nr 11 na pierwszym piętrze. Stwierdzono, że w miejscach zarysowań wykonano dylatację płyt stropowych. W dylatacji umieszczono przekładkę z papieru. Widok dylatacji pokazano na rys. 9. Rys. 9. Odkrywka w rysie wzdłuż dylatacji płyty stropowej 16 S t r o n a
3. ODKRYWKA PRĘTA ZBROJENIOWEGO Przeprowadzone nieniszczące badania elektromagnetyczne zbrojenia (patrz cz. I Załącznika) umożliwiają określanie średnicy, rozstawu i otulenia prętów zbrojeniowych. Na podstawie tych badań nie jest możliwe określenie gatunki i klasy stali zbrojeniowej. Klasę stali postanowiono określić zgrubnie na podstawie użebrowania prętów. Dokładne określenie wytrzymałości stali wymagałoby jednak pobrania próbek i zbadania w maszynie wytrzymałościowej. Po wykonaniu odkrywki stwierdzono, że płyta żelbetowa zbrojona jest prętami gładkimi. W okrywce dokonano pomiaru średnicy zbrojenia i potwierdzono wynik badań elektromagnetycznych - średnica prętów to 6 mm. Widok odkrywki zbrojenia pokazano na rys. 10. Wykonano przewiert przez płytę ustalając jej grubość na 10 cm. Rys. 10. Odkrywka zbrojenia płyty stropowej 17 S t r o n a
4. ODKRYWKA WARSTW PODŁOGOWYCH W celu poprawnego przyjęcia obciążeń w Załączniku nr 2 dokonano odkrywki warstw podłogowych. Widok odkrywki pokazano na rys. 11. Stwierdzono, że podłoga składa się z następujących warstw (licząc od góry): wykładzina PCV, płyta wiórowa grubości 25 mm, parkiet z klepek o grubości 25 mm, zasypka z popiołu, utwardzona powierzchniowo cementem - grubość 50 mm. Rys. 11. Odkrywka warstw podłogowych 18 S t r o n a