Piotr Jermołowicz Inżynieria Środowiska Przykłady wybranych awarii i ich analiza. Tematyka związana z budownictwem z racji uwarunkowań jest dziedziną interdyscyplinarną. Łączy w sobie interpretację parametrów fizyko-mechanicznych gruntów zalegających w podłożu, wymiarowanie obiektów, statykę budowli, stateczność ustrojów podpierających jak i stateczność graniczną formowanych skarp. Od projektanta i wykonawcy robót ziemnych, fundamentowych i konstrukcyjnych wymagane jest doświadczenie, znajomość parametrów wybranego typu konstrukcji oraz zakres jego przydatności w określonych specyficznych warunkach terenowych. Jeżeli do tego dodamy jeszcze problem właściwego rozpoznania i interpretacji wyników badań podłoża, odwodnienia wykopów, zabezpieczenia wznoszonych elementów konstrukcji i rusztowań, przestrzegania procedur i receptur, wpływu czynników atmosferycznych, rozpoznania uzbrojenia podziemnego jak i właściwych warunków eksploatacji otrzymujemy układ, w którym wszystkie strony procesu inwestycyjnego powinny być świadome potencjalnych zagrożeń. Stan techniczny i trwałość konstrukcji budowlanej odnosi się zawsze do niezawodności tegoż obiektu w czasie jego realizacji i użytkowania. Wyróżniamy tutaj :! stan zerowy,! stan surowy,! stan początkowy, w którym mieszczą się parametry techniczne i ekonomiczne obiektu nowego,! stan użytkowy, po którego przekroczeniu obiekt powinien być poddany zabiegom profilaktycznym, ponieważ w przeciwnym razie wystąpi uznane za niekorzystne pogorszenie parametrów technicznych i ekonomicznych procesu użytkowania,! stan graniczny to stan, w którym określone parametry osiągnęły wartości uznane za niedopuszczalne ze względów technicznych, funkcjonalnych i (lub) ekonomicznych; po przekroczeniu stanu granicznego obiekt przestaje być użytkowany na skutek braku fizycznych możliwości funkcjonowania albo w wyniku decyzji użytkowania,! stan remontowy, w którym mieszczą się parametry obiektu po naprawie gruntownej (remoncie kapitalnym). Stan graniczny to stan, poza którym konstrukcja przestaje spełniać obliczeniowe wymagania użytkowe (stany graniczne oddzielają stany pożądane od stanów niepożądanych). W 1994 r. po raz pierwszy w Polsce, w akcie rangi ustawowej, została uregulowana sprawa katastrof budowlanych. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane (Dz. U. z 2010 r. Nr 243, poz. 1623, z późn. zm.) wprowadziła definicję katastrofy budowlanej, przyjmującą założenie, że zdarzenie musi nosić wszystkie ustawowe znamiona katastrofy budowlanej, aby możliwe było przeprowadzenie postępowania wyjaśniającego zgodnie z przepisami rozdziału 7 ww. ustawy.
Katastrofą budowlaną jest niezamierzone, gwałtowne zniszczenie obiektu budowlanego lub jego części, a także konstrukcyjnych elementów rusztowań, elementów urządzeń formujących, ścianek szczelnych i obudowy wykopów art. 73.1 ustawy Prawo budowlane. Ustawodawca określił zbiór obiektów, których zniszczenie może być uznane za katastrofę budowlaną zaliczając do tego zbioru, oprócz obiektów budowlanych, pewne obiekty wykorzystywane podczas realizacji robót budowlanych, takie jak:! konstrukcyjne elementy rusztowania,! urządzenia formujące,! ścianki szczelne,! obudowy wykopów. Wymienione obiekty (niestanowiące obiektów budowlanych) zostały włączone do pojęcia katastrofy budowlanej ze względu na ich znaczenie w wykonywaniu robót budowlanych. Są to obiekty wpływające na bezpieczeństwo wykonywanych robót budowlanych oraz jakość tych robót. Uznano, że zagrożenia dla ludzi wykonujących pracę na rusztowaniach i w wykopach nie mogą pozostać poza zakresem zainteresowania odpowiednich służb. Nie jest katastrofą budowlaną: 1.! uszkodzenie elementu wbudowanego w obiekt budowlany, nadającego się do naprawy lub wymiany, 2.! uszkodzenie lub zniszczenie urządzeń budowlanych związanych z budynkami. 3.! awaria instalacji. Ponadto ustawa Prawo budowlane używa pojęć uszkodzenia i awarie, ale ich nie definiuje. W związku z powyższym można opierać się na określeniach podanych przez ITB na potrzeby opinii i ekspertyz: Jako awarię budowlaną rozumiemy zdarzenie, w wyniku którego konstrukcja obiektu uległa uszkodzeniom (np. rysy, pęknięcia, nadmierne ugięcia) lub przemieszczeniom w stopniu utrudniającym lub uniemożliwiającym dalszą bezpieczną eksploatację całości lub fragmentu obiektu. Zagrożenie awaryjne jest to taki stan elementu lub obiektu, w którym zaistniałe uszkodzenia lub inne występujące nieprawidłowości wskazują na możliwość zagrożenia eksploatacji lub bezpieczeństwa konstrukcji, a także obniżenia warunków eksploatacji w przypadku zachowania dotychczasowych wymagań eksploatacji. Analizując Rejestr Katastrof Budowlanych można dokonać podziału awarii i katastrof w sposób następujący:
1.! Awarie i katastrofy budowlane w 2009 r. wynikłe z przyczyn błędów ludzkich!?#e?#e 0I#E!"#475#&'21#'->H13>415 0"#@7(%5#)+$,-.'$*-!G#E 6"#*2%:3*-#*5.$1213- <"#@7(%5#*#'+2.>3-# +$4@3$+.3 06#E!F#E?"#*2%:3*2#-.&):$2'2>,2 A"#311-2.! Przyczyny złego projektowania wywołujące awarie i katastrofy w ostatnich 50 latach. 0?#E D#E!?#E FE!G#E!0#E A#E!D#E 0"#1%&'"#&'$)3-C#*3-%45?"#K:-#)+45,;$*21-# 427$J-132 A"#13-%@27$89#)+$,-.'21'L*!"#@7(%5#+2>H/1.$*- 6"#47-#1$+;5#3#*5'5>41- <"#47-#427$J-132#)+$,-.'$*- D"@7(%5#+5&/1.$*- F"311-3.! Awarie i katastrofy w ostatnich 50 latach powstałe z powodu złego wykonawstwa?#e!?#e!6#e!"#$%&'()&'*$#$%#)+$,-.'/ 0G#E!F#E!A#E!6#E A"#472#,2.$89#)$7B>4-C 0"#1%&'"#&'21#*3-%45 6"#472#,2.$89#-:-;" <"#1%&'"#.*2:3=3.2>,-?"13-%@27$89#*5.$12*" D"#311-
Bardzo istotne do zapewnienia trwałości konstrukcji jest stworzenie na wszystkich większych obiektach systemu obserwacji, który pozwalałby ocenić zachowanie się konstrukcji w miarę upływu czasu. Badania te powinny być realizowane przez odpowiednio przygotowane do tego laboratoria. Osoby winne za wystąpienie katastrofy budowlanej podlegają odpowiedzialności zawodowej oraz karnej. Odpowiedzialność zawodowa dotyczy osób pełniących samodzielne funkcje techniczne w budownictwie, które posiadają odpowiednie uprawnienia budowlane i są członkami właściwej okręgowej izby lub zawodowej, tj. projektanta, kierownika budowy (robót), inspektora nadzoru inwestorskiego. Awaria lub katastrofa budowlana nigdy nie jest skutkiem pojedynczej przyczyny. Przyczyn należy doszukiwać się w czynniku ludzkim i wodzie. Zgodnie z 315 rozp. [38] dot. warunków technicznych budynek powinien być zaprojektowany i wykonany w taki sposób, aby opady atmosferyczne, woda w gruncie i na jego powierzchni, woda użytkowa w budynku oraz para wodna w powietrzu nie powodowały w nim zagrożenia zdrowia i higieny jego użytkowników. Działania niezgodne z zasadami wiedzy technicznej i założeniami projektowymi intensyfikują ilość awarii. Według art. 20 ust. 1 Prawa budowlanego (Pb) projektant ma obowiązek wykonać projekt zgodnie z obowiązującymi przepisami oraz zasadami wiedzy technicznej. Ponadto ma on obowiązek zapewnić sprawdzenie zgodności projektu z tymi przepisami. Natomiast art. 20 ust. 4 zobowiązuje projektanta i sprawdzającego do złożenia oświadczenia zgodności projektu z obowiązującymi przepisami oraz zasadami wiedzy technicznej. Zgodnie z art. 22 ust. 3 Pb kierownik budowy ma obowiązek kierowania budową w sposób zgodny z projektem, pozwoleniem na budowę oraz przepisami. Z tego stanu prawnego wynika wyłączna odpowiedzialność projektanta za zaprojektowanie i realizację inwestycji zgodnie z zasadami wiedzy technicznej. Wykonanie niezgodne z zasadami wiedzy technicznej powoduje zazwyczaj występowanie wad nazywanych często usterkami. Pojęcie zasady wiedzy technicznej" nie zostało określone w ustawie - Prawo budowlane. Przyjmuje się, że zasady wiedzy technicznej wynikają z praktyki budowlanej i wcześniejszych doświadczeń uczestników procesów budowlanych i producentów wyrobów budowlanych, jak również należytej staranności oraz specyficznych zasad umożliwiających prawidłowe i niewadliwe wykonanie robót. Za taki stan rzeczy odpowiadają budowlańcy, od kierownika budowy zaczynając na inspektorach i ekipach wykonawczych kończąc. Ileż to razy tolerujemy dyskusje na budowach typu: - co to za paprak przede mną tutaj robił, - panie, tutaj czołg może wjechać i nic się nie stanie, - panie, ja tak robię ponad dziesięć lat i żyję, - po mnie jeszcze nikt nigdy nie poprawiał oczywiście do czasu.
Najczęściej łamanymi podstawami dobrego wykonania elementów konstrukcyjnych są:! wieńce,! ścianki kolankowe,! unikanie wzmocnień i rusztowań wysokich ścian szczytowych,! właściwe kotwienie murłat,! zmiany projektowych przekrojów elementów więźb dachowych,! zasady wiązań cegieł w robotach murarskich,! przesunięcia pionowych spoin,! nagminne poprawianie projektów nawet przez samych inwestorów w zakresie zamiany materiałów lub ich pocienienia,! fałszowania i podrabiania uprawnień, atestów, deklaracji zgodności naklejek itd. Ponadto przyczyny awarii budowlanych można rozpatrywać ze względu na: 1)! źródła pochodzenia zagrożenia, które mogą być:! naturalne - jeśli ich źródłem jest przyroda,! antropogeniczne - jeśli ich źródłem jest człowiek, lub! naturalne i antropogeniczne - jeśli ich źródłem jest zarówno przyroda, jak i człowiek; 2)! miejsce powstania zagrożenia:! przyczyny zewnętrzne (pochodzące z otoczenia obiektu),! przyczyny wewnętrzne (których źródłem jest obiekt); 3)! długotrwałość oddziaływania zagrożenia:! przyczyny krótkotrwałe,! przyczyny długotrwałe; 4)! bezpośredniość oddziaływania zagrożenia:! przyczyny bezpośrednie,! przyczyny pośrednie; 5)! postać zagrożeń (przyczyny mechaniczne, chemiczne, elektryczne, termiczne itp.); 6)! istotność zagrożeń (przyczyny główne, dodatkowe, ważne, istotne itp.); 7)! czas powstania faktycznego zagrożenia (projektowanie, roboty budowlane, eksploatacja). Rozpatrujemy jedynie te zagrożenia, które faktycznie wystąpiły (zagrożenia faktyczne, a nie potencjalne) i mogły doprowadzić do powstania uszkodzeń i zniszczeń rozpatrywanego obiektu. Przyczyny katastrof budowlanych, ze względu na czas powstania faktycznego zagrożenia, obejmują błędy popełnione podczas:! projektowania obiektu budowlanego,! prowadzenia robót budowlanych związanych z budową nowego obiektu budowlanego,! prowadzenia robót budowlanych w istniejącym obiekcie budowlanym (odbudowa, rozbudowa, nadbudowa, przebudowa, remont, montaż czy rozbiórka obiektu),! eksploatacji obiektu budowlanego: a)! związane z utrzymywaniem obiektu budowlanego, b)! związane z użytkowaniem obiektu budowlanego,! zabezpieczania nieużytkowanego obiektu budowlanego.
Błędy popełniane podczas projektowania obiektu dotyczą najczęściej:! niewłaściwego przyjęcia obciążeń (wartość, kierunek, czas oddziaływania), schematu statycznego, warunków geotechnicznych i rozwiązań materiałowych,! rozwiązań rysunkowych i uzasadnień obliczeniowych (błędy rachunkowe),! opracowywania opinii lub ekspertyz wykorzystywanych podczas projektowania oraz sprawdzania projektu. Błędy popełniane podczas prowadzenia robót budowlanych związanych z budową nowego obiektu budowlanego oraz związanych z istniejącymi obiektami budowlanymi (odbudowa, rozbudowa, nadbudowa, przebudowa, remont, montaż czy rozbiórka obiektu) wynikają najczęściej:! z nieprawidłowego działania - polegającego na naruszeniu obowiązków przez uczestników procesu budowlanego,! z naruszenia przepisów w zakresie stosowania wyrobów budowlanych,! z nieprzestrzegania technologii wykonania,! z odstępstwa od projektu budowlanego,! ze zdarzeń losowych występujących w procesie prowadzenia robót budowlanych. Błędy popełniane podczas eksploatacji obiektu budowlanego, związane z użytkowaniem obiektu budowlanego, dotyczą najczęściej:! użytkowania obiektu budowlanego niezgodnie z jego przeznaczeniem,! nielegalnej zmiany sposobu użytkowania obiektu budowlanego lub jego części,! nielegalnej przebudowy obiektu budowlanego. Błędy popełniane podczas eksploatacji obiektu budowlanego, związane z utrzymywaniem obiektu budowlanego, dotyczą najczęściej:! dopuszczenia do złego stanu technicznego obiektu budowlanego,! niewykonywania okresowych kontroli (lub nieprawidłowego wykonywania kontroli) obiektu budowlanego,! niepodejmowania wymaganych działań przez właściciela lub zarządcę, wynikających z okresowych kontroli obiektu budowlanego,! niepodejmowania wymaganych działań przez właściciela lub zarządcę, wynikających z opracowań technicznych, dotyczących obiektu budowlanego,! niewykonywania obowiązków przez właściciela lub zarządcę, wynikających z działań organów nadzoru budowlanego. Do najczęściej spotykanych przyczyn technicznych awarii i katastrof budowlanych można zaliczyć:! zużycie techniczne materiałów zastosowanych w poszczególnych elementach obiektu, oddziaływanie czynników środowiska zewnętrznego, które mogą wywoływać erozję i korozję materiałów budowlanych, zawilgocenie elementów obiektu, podmywanie wodą fundamentów, osiadanie gruntu, przemarzanie gruntu, drgania i wstrząsy oraz zanieczyszczenia chemiczne atmosfery, a także działanie czynników biologicznych,! nierównomierne osiadanie lub pęcznienie gruntu pod fundamentami,! korozję chemiczną lub fizyczną (atmosferyczną), w niektórych przypadkach biologiczną, materiałów wchodzących w skład konstrukcji,! drgania wywołane ruchem maszyn, pojazdów itp.,
! działanie nieprzewidziane, takie jak uderzenie pojazdów, żurawi itp., podniesienie się poziomu wody gruntowej lub w zbiorniku naturalnym, klęski żywiołowe (pożary, powodzie, huragany, trzęsienia ziemi), szkody górnicze, pożary obiektu lub nagromadzonych w nim materiałów łatwopalnych, nagłe rozszczelnienie instalacji lub butli gazowych. Należy podkreślić, że do katastrofy budowlanej dochodzi zawsze w określonych okolicznościach. Okoliczność (lub okoliczności) katastrofy budowlanej to wydarzenie (lub wydarzenia) godne uwagi, to fakty i sytuacje towarzyszące zdarzeniu zniszczenia obiektu, które mogą mieć wpływ na powstanie, przebieg i skutki tego zdarzenia. Okoliczności mogą być różnorodne: nieprzewidziane, ważne, wyjątkowe, sprzyjające, łagodzące lub obciążające. Do istotnych okoliczności zajścia zdarzenia katastrofy budowlanej można zaliczyć sytuację prawną, w jakiej doszło do tego zdarzenia. Można mówić o zbiegu, splocie okoliczności, czyli przypadkowym powiązaniu różnych wydarzeń, faktów, warunków wewnętrznych i zewnętrznych. Bazując na materiałach z cyklicznych konferencji naukowo-technicznych Awarie budowlane Międzyzdroje można wskazać również awarie wynikające podczas użytkowania obiektów jak i podczas budowy. Podczas użytkowania obiektów awarie budowlane są spowodowane, w przeważającej części, niewłaściwą eksploatacją obiektów budowlanych i nie przeprowadzaniem okresowych przeglądów i remontów, co w dłuższym okresie skutkuje zniszczeniem konstrukcji lub instalacji i w efekcie końcowym może stworzyć zagrożenie katastrofą. Przykładami takich przyczyn są:! przeciążenie elementów konstrukcyjnych (np. stropów poprzez instalowanie sufitów podwieszonych, a także przeciążenie śniegiem, zbożem),! zużycie techniczne konstrukcyjnych elementów drewnianych oraz ich uszkodzenie wskutek erozji biologicznej (np. elementów drewnianych konstrukcji więźby dachowej),! zmęczenie materiałów tj. wyrobów z których były wykonane (np. zwietrzałe cegły, ubytki tynków, wykruszone spoiny),! brak zabezpieczenia ścian szczytowych po rozebraniu budynku sąsiedniego,! samowolny demontaż elementów konstrukcyjnych,! podmycie elementów konstrukcyjnych w budownictwie wodnym,! wpływ eksploatacji górniczej oraz brak zabezpieczenia przed eksploatacją górniczą,! błędy przy wykonywaniu robót remontowych (np. błąd obsługi w trakcie wykonywania robót sprzętem mechanicznym powodujących dynamiczne oddziaływanie ciężkiego sprzętu samochodowego - wibracje, wadliwy montaż sufitu podwieszonego, brak kotwienia belek stropowych, brak należytego usztywnienia - ściany szczytowej),! samowolne przebudowy instalacji wewnętrznych, szczególnie gazowych. Awarie występujące podczas budowy wynikają głównie ze złego wykonawstwa i braku odpowiedniego nadzoru inwestorskiego, a także nieprawidłowości w projektowaniu i programowaniu przedsięwzięć inwestycyjnych. Błędy wykonawcze polegają m.in. na
niewłaściwym: prowadzeniu robót rozbiórkowych, montażu elementów konstrukcyjnych, kotwieniu rusztowań, podkopaniu fundamentów, braku zabezpieczenia wykopów, a także na prowadzeniu robót bez pozwolenia na budowę, stosowaniu niewłaściwych wyrobów budowlanych. Przykładowe przyczyny katastrof w budowanych obiektach, to głównie:! podkopanie ściany szczytowej (np. wykonany wykop wzdłuż ściany, pod którą nie było fundamentu),! niewłaściwie i bez nadzoru prowadzone roboty rozbiórkowe (np. samowolne prowadzenie robót rozbiórkowych i rozbiórka nadproży stalowych przez osoby trzecie),! stosowanie niewłaściwych wyrobów budowlanych (np. do stemplowania stropów),! brak odpowiedniego zabezpieczenia wykopów, niewłaściwe kotwienie rusztowań,! brak zachowania wymagań technicznych i bezpieczeństwa przy wykonywaniu montażu rusztowań i elementów konstrukcyjnych obiektu),! wady technologiczne elementów prefabrykowanych,! rozszalowanie stropu przed związaniem betonu,! brak połączenia zbrojenia nadproża z wieńcem stropu budynku,! niepoprawne posadowienie nowego obiektu poniżej fundamentów sąsiedniego budynku,! zarysowania ścian spowodowane osiadaniem nowego budynku z wymianą gruntów pod fundamentami,! przecieki i zacieki spowodowane odwrotnymi spadkami, niewłaściwymi materiałami izolacyjnymi,! pocienianie grubości warstw konstrukcyjnych nawierzchni,! podmiany materiałów i atestów,! zmiany materiałów na gorsze bo tańsze! Zakończenie. Bezpieczeństwo konstrukcji budowlanej zależy od bardzo wielu czynników, na które mają wpływ działania ludzkie, oddziaływanie wody (gruntowej, opadowej, płynącej itd.) jak i nieprzewidywalne zdarzenia losowe. Bezpieczna konstrukcja to bezpieczeństwo ludzi i mienia, dlatego trzeba i warto podejmować wszelkie możliwe działania edukacyjne i legislacyjne, których celem nadrzędnym będzie zapewnienie bezpieczeństwa użytkownikom obiektów budowlanych i eliminacja awarii i katastrof. Analizując materiały konferencyjne cyklicznych spotkań budowlańców w ramach konferencji Awarie budowlane odbywających się w Międzyzdrojach, należy zwrócić uwagę na podstawowe przesłanie trwające już ponad 40 lat, że wszystkich awarii nie da się uniknąć. Okazuje się, że od 1995 r., zgodnie ze statystykami GUNB, przybywa nieporządanych zdarzeń wynikających z oddziaływania sił natury.
Katastrofy i awarie spowodowane niszczącymi siłami natury tj. powodzie, huragany, deszcze nawalne traktujemy jako rzadkie i jednostkowe zdarzenia, na które wydawać by się mogło, nie mamy wpływu. A przecież można zacząć od zmiany filozofii projektowania konstrukcji, szczególnie, że istnieje technologia budowy konstrukcji o dużych rozpiętościach, do tego smukłych i z niewielką liczbą skoncentrowanych podparć. Jeżeli do tego dodamy konstrukcje o mieszanych materiałach dostajemy ustroje o nadwrażliwościach na nieprzewidziane zdarzenia. Błędy projektu i realizacji konstrukcji zawsze występowały, ale ich stopień i zakres zwykle mieściły się w dopuszczalnych niedokładnościach objętych stosowanymi współczynnikami bezpieczeństwa. Obecnie coraz częściej ludzkie błędy prowadzą do katastrof. Konsekwencją tego jest powszechne dążenie do stosowania konstrukcji odpornych na nieprzewidziane zjawiska. Wymaga się, aby:! w projektowaniu rozpatrywać także scenariusze wykraczające poza uwzględniające przypadkowe obciążenia, na które konstrukcja zawsze powinna być projektowana,! konstrukcję cechowała mała wrażliwość na niezamierzone obciążenia i nieprzewidziane wady, nieuwzględnione w normach i przepisach projektowania,! ewentualne uszkodzenie konstrukcji ograniczyło się tylko do jej części, a nie objęło całej budowli. Odporność staje się bezwzględnym wymaganiem. Jest ona definiowana jako właściwość systemu konstrukcyjnego, która umożliwia mu przetrwanie w nieprzewidzianych i niezwykłych sytuacjach. Ponieważ pojęcie odporności zmienia się bardzo z kontekstem, dlatego jest problemem kontrowersyjnym, trudnym do skodyfikowania, np. nowoczesne przepisy projektowe wymagają, aby zakres uszkodzeń konstrukcji był współmierny do przyczyny. Ale dotychczas nie udało się w pełni uzgodnić interpretacji odporności, co ułatwiłoby jej kwantyfikację i opracowanie szczególnych wymagań. Poza tym należy stwierdzić, że wysoka jakość realizacji obiektów jest możliwa tylko w warunkach, gdy ryzyka są właściwie i równomiernie rozłożone na strony kontraktu (Wykonawcy Inwestor).. Przerzucenie większości ryzyk na Wykonawcę powoduje m.in. obniżenie jakości wykonywanych robót, nieprawidłowe reakcje wzajemne, częste zmiany podwykonawców, wydłużone terminy realizacji etapów robót i zakończenia budowy, a w konsekwencji wzrost kosztów budowania. Bierze się to ze złego przygotowania przetargu i niskiej wiedzy służb Inwestora na temat właściwego stosowania procedur, organizacji przetargów i wyboru Wykonawcy. Implikacje sięgają również kontroli realizacji robót, zgodnie z projektem i rozliczenia kosztów budowy. Brak zainteresowania permanentnym szkoleniem ze strony służb inwestycyjnych skutkuje pogłębiającą się różnicą w zarządzaniu projektami. Oceny rzetelności i efektywności Wykonawców w trakcie przetargów oparte tylko na kryterium ceny nie rokują rychłej poprawy sytuacji w jakości robót i ich bezawaryjności.