OPINIA KONSTRUKCYJNA DOTYCZĄCA MOŻLIWOŚCI REALIZACJI PRAC REMONTOWYCH - W RAMACH TERMOMODERNIZACJI WG PROJEKTU ARCHITEKTONICZNEGO DLA BUDYNKU DOMU STUDENCKIEGO NR 1 AKADEMII WYCHOWANIA FIZYCZNEGO W KRAKOWIE PRZY AL. JANA PAWŁA II Zamawiający: Akademia Wychowania Fizycznego im. Bronisława Czecha al. Jana Pawła II 78 31-571 Kraków Opracował: MGR INŻ. ZDZISŁAW PIĄTEK UPR. BUD. 242/63 Kraków, maj 2007
SPIS ZAWARTOŚCI 1. Podstawy opracowania 2. Przedmiot i zakres opracowania. 3. Opis budynku istniejącego 4. Ocena zachowania stanu technicznego budynku 5. Ocieplenie styropianem zewnętrznych ścian ZWO i ZWS 6. Obliczenia dodatkowych kotwień ścian zewnętrznych ZWS i ZWO 7. Wnioski i zalecenia. Załączniki: Rys. 1 Schemat rozmieszczenia kotew Copy Eco w ścianach zewnętrznych budynku Rys. 2 Zakotwienie warstw elewacyjnych do warstw konstrukcyjnych prefabrykatów ściennych Rysunki z instrukcji systemu COPY-ECO 2xA4
OPINIA KONSTRUKCYJNA 1.0 Podstawy opracowania 1. Zlecenie AKADEMII WYCHOWANIA FIZYCZNEGO w Krakowie na opracowanie projektu termomodernizacji 3 budynków 2. Projekt architektoniczny termomodernizacji 3 budynków opracowany przez Dresler Studio 3. Instrukcja ITB nr 360/99 Badanie i ocena betonowych płyt warstwowych w budynkach mieszkalnych, Warszawa 1999 rok. 4. Instytut Techniki Budowlanej Seria: instrukcje, wytyczne i poradniki nr 374/2002. Budynki wielkopłytowe wymagania podstawowe, zeszyt nr 4. Bezpieczeństwo Konstrukcji. Izabela Woyzbun, Michał Wójtowicz Metodyka oceny stanu technicznego wielkopłytowych, warstwowych ścian zewnętrznych. Kazimierz Konieczny Dodatkowe połączenia warstwy fakturowej z warstwą konstrukcyjną wielkopłytowych ścian zewnętrznych, Warszawa 2002 rok. 5. Aprobata Techniczna ITB AT-15-6916/2006. Łączniki wklejane COPY-ECO do wzmacniania betonowych ścian warstwowych. Warszawa luty 2006 6. Dokładne oględziny budynku w marcu 2007 roku, połączone z wykonaniem dokumentacji fotograficznej. 7. 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 póź. zm. z dnia 15 czerwca 2002 r.) 8. Polskie Normy i przepisy budowlane.
2. Przedmiot i zakres opracowania. Przedmiotem opracowania jest opinia konstrukcyjna dotycząca możliwości realizacji prac remontowych według projektu architektonicznego w budynku Domu Studenckiego nr 1, Domu Studenckiego nr 2, Domu Asystenckiego Akademii Wychowania Fizycznego w Krakowie przy al. Jana Pawła II Zakres opracowania obejmuje: wzmocnienie kotwienia warstwy fakturowej do warstwy konstrukcyjnej wielkopłytowych ścian zewnętrznych w związku z ociepleniem styropianem zewnętrznych ścian budynku. określenie warunków wykonania remontu tarasów w poziomie ostatniej kondygnacji określenie warunków wykonania remontu schodów zewnętrznych rysunki wykonawcze dodatkowego kotwienia warstw elewacyjnych do warstw konstrukcyjnych zewnętrznych prefabrykowanych ścian budynku Opis budynku istniejącego Budynki Domów Studenckich AWF są budynkami wysokości 13 kondygnacji nadziemnych, całkowicie podpiwniczonymi o wymiarach w rzucie 30,39 x 18,39 m zrealizowanymi w systemie wielkopłytowym Wk70. Wysokość budynków ok 44,70 m ponad poziom terenu. W kierunku podłużnym zastosowano rozpiętości modularne 6,00 m i 3,00 m a w kierunku poprzecznym 2,00, 2,40 i 3,60 m Wysokość kondygnacji nadziemnych wynosi 2,80 m. Stan zerowy budynku obejmujący 2 dolne kondygnacje budynku żelbetowy monolityczny ze stropem prefabrykowanym nad piwnicami gęstożebrowym DZ3. Płyta fundamentowa żelbetowa grubości 60 cm Ściany podziemnej części budynku betonowe grubości 40 cm i 30 cm Strop nad piwnicami prefabrykowany Stropy żelbetowe typu DZ3 Stropy międzypiętrowe S prefabrykowane żelbetowe płyty stropowe grubości 16cm zaprojektowane dla systemu Wk70. Ściany wewnętrzne części nadziemnej (parter i piętro), betonowe, wylewne Ściany wewnętrzne W części nadziemnej powyżej 1 piętra, betonowe,
prefabrykowane grubości 15cm zaprojektowane dla systemu Wk70. Ściany szczytowe (części nadziemnej: parter i piętro) poprzeczne, nośne, żelbetowe wylewane Ściany szczytowe ZWS (powyżej 1 piętra) poprzeczne, nośne, trójwarstwowe prefabrykowane według systemu Wk70 Ściany zewnętrzne, osłonowe - (części nadziemnej: parter i piętro) podłużne żelbetowe wylewane Ściany zewnętrzne, osłonowe ZWO (powyżej 1 piętra) podłużne trójwarstwowe według systemu Wk70. Kondygnacja XII wykonana w konstrukcji tradycyjnej, ściany murowane, słupy żelbetowe wylewane, stropy kanałowe oraz DZ3 Klatki schodowe żelbetowe, płytowe, prefabrykowane w systemie Wk70. Szyby windowe KD żelbetowe prefabrykowane 4.0 Ocena zachowania stanu technicznego budynku Oceny dokonano na podstawie: - dokładnych oględzin budynku wykonanych w marcu 2006 roku. W trakcie oględzin nie stwierdzono uszkodzenia ścian nośnych budynku oraz stropów w postaci pęknięć lub zarysowań tych elementów. W czasie montażu budynku wystąpiły pewne nieprawidłowości widoczne na ścianach szczytowych budynku w postaci nierównych pionowych i poziomych spoin połączeniowych prefabrykowanych płyt ściennych. Stwierdzono również zawilgocenie szczytowych ścian północnej i południowej budynków spowodowane nieszczelnością spoin połączeniowych prefabrykowanych ścian szczytowych budynku. Spoiny te zostały wypełnione elastycznymi kitami nieprzepuszczającymi wody opadowej. Zewnętrzne schody budynku prowadzące na tarasy na poziomie 0,00 są oddylatowane od budynku i posadowione na wąskich ławach fundamentowych posadowionych na zasypowym gruncie wykopów fundamentowych budynku. Osiadanie źle wykonanego zagęszczenia gruntu zasypowego spowodowało nierównomierne osiadanie fundamentów schodów które oddzieliły się od ściany zewnętrznej budynku co pokazano na załączonej fotografii
Dokumentacja fotograficzna zauważonych niedokładności montażowych ścian budynku znajduje się w części rysunkowej opinii. 5.0. Ocieplenie styropianem zewnętrznych ścian ZWO i ZWS W projekcie remontu budynku przewidziane jest ocieplenie zewnętrznych ścian budynku ZWS nośnych i ZWO osłonowych styropianem grubości 12cm do poziomu ok. 25,0m ponad poziomem terenu, a powyżej wełną mineralną grubości 12cm, zgodnie z wymaganiami przepisów p.poż. Ściany zewnętrzne nośne ZWS w systemie Wk70 wykonane są jako trójwarstwowe i składają się z trzech warstw: betonowej warstwy fakturowej grubości 6cm zbrojonej siatkami zbrojeniowymi, ocieplenia z wełny mineralnej lub styropianu grubości 6cm, betonowej warstwy konstrukcyjnej grubości 15cm zbrojonej siatkami zbrojeniowymi. Ściany zewnętrzne osłonowe ZWO w systemie Wk70 wykonane są jako trójwarstwowe i składają się z trzech warstw: betonowej warstwy fakturowej grubości 6cm zbrojonej siatkami zbrojeniowymi, ocieplenia z wełny mineralnej lub styropianu grubości 6cm,
betonowej warstwy konstrukcyjnej grubości 8cm zbrojonej siatkami zbrojeniowymi. W obu rodzajach płyt zastosowano beton Rw = 170at odpowiadający betonowi B15 oraz stal według projektu konstrukcyjnego ścian. Warstwy fakturowe z warstwami konstrukcyjnymi w płytach ZWS i ZWO połączone są ze sobą łącznikami przechodzącymi przez warstwę ocieplenia. Jako łączniki stosowane są: wieszaki metalowe w kształcie pętli zbliżonej do trójkąta, wykonane z prętów stalowych i przechodzące przez wszystkie warstwy płyty. Współpracują ze zbrojeniem płyt przez zakotwienie za pomocą prętów poprzecznych. Połączenie zapewnione jest przez odpowiednie ukształtowanie wieszaków. Liczba i rozmieszczenie wieszaków w płycie powinny gwarantować nośność wystarczającą do bezpiecznego przenoszenia ciężaru warstwy fakturowej na wewnętrzną warstwę nośną ściany, przy jednoczesnym zachowaniu swobody odkształceń. szpilki z drutu stalowego średnicy od 3.0 do 4.5mm, mające kształt wydłużonego U. Są usytuowane obwodowo w płycie i wokół otworów w liczbie kilkunastu do kilkudziesięciu sztuk, spełniają funkcje stabilizującą warstwę zewnętrzną płyty oraz przenoszą obciążenia od ssania wiatru. Z przedstawionych elementów ścian najbardziej narażone na degradacje są łączniki warstw i to one decydują o trwałości całej ściany. Te elementy są praktycznie nie wymienialne i dlatego powinny być starannie wykonane z trwałych materiałów. Odpadnięcie zewnętrznej płyty betonowej o masie 1,0 do 2,5 tony może stanowić zagrożenie dla użytkowników. Łączniki powinny być zabezpieczone przed korozją otuliną betonową grubości 15 mm zarówno w warstwie fakturowej jak i konstrukcyjnej. Ściany zewnętrzne osłonowe ZWO nie są ścianami nośnymi i zawieszone są na czołach wewnętrznych ścian nośnych W oraz ścian zewnętrznych nośnych ZWS przy pomocy złączy powstałych przez zespawanie zakotwionych w ścianach stalowych marek i prętów zbrojeniowych obetonowanych po zespawaniu. Opracowanie Instytutu Techniki Budowlanej wymienione w punkcie 1.7. podstaw opracowania, dotyczące ścian zewnętrznych trójwarstwowych wymienia szereg wad i błędów popełnionych w trakcie produkcji i montażu budynków wielkopłytowych wpływających na bezpieczeństwo eksploatacji tych budynków. Ustalania powyższego opracowania dotyczące kotwienia zewnętrznej warstwy fakturowej do warstwy konstrukcyjnej są następujące.
Dla trwałości płyt istotne znaczenie ma wywołana czynnikami atmosferycznymi korozja wieszaków i siatek zbrojeniowych w warstwach fakturowych. Kontakt wieszaków ze środowiskiem zewnętrznym jest możliwy wówczas, gdy warstwy fakturowe są wadliwie wykonane i nie wykonano właściwego otulenia wieszaka szczelnym betonem o minimalnej grubości 15mm (w miejscach zagięcia wieszaka). Przy formowaniu płyt warstwą fakturową do dołu zdarzają się przypadki przesunięcia źle ustabilizowanego zbrojenia i wieszaków ku powierzchni zewnętrznej. Wadę te stwierdzono w znacznej liczbie badanych płyt (tabl. poniżej). Grubość otuliny [mm] 0 0-5 5-10 10-15 >15 Udział [%] 7.0 19.5 17.6 16.5 39.3 Z powyższej tablicy wynika, że wymóg minimalnej grubości 15mm spełniono tylko w około 40% płyt. Natomiast w ponad 26% badanych płyt otulina wynosiła od 0 5mm i nie stanowiła ochrony przed kontaktem ze środowiskiem zewnętrznym. Biorąc pod uwagę średni poziom wykonania płyt, można szacować, że w 25 30% płyt istnieją warunki do rozwoju korozji w miejscach przegięć wieszaków ze stali zwykłej lub ze stali nierdzewnej austenitycznej mającej skłonności do korozji naprężeniowej. Obserwowano również przypadki, gdy wieszaki były osadzone zbyt głęboko przy warstwie ocieplenia płyty, tak ze ich otulenie od zewnątrz wynosiło 35 40mm. Powodowało to kłopoty z zakotwieniem, a siatka zbrojeniowa znajdowała się w strefie miedzy betonem a warstwą ocieplenia. W ścianach warstwowych najmniejsza trwałość mają warstwy zewnętrzne i łączniki warstw, jako elementy najbardziej narażone na działanie środowiska zewnętrznego. Badania wykazują ze beton płyt warstw fakturowych w oko 85% budynkach został prawidłowo wykonany. Co najmniej przez 50 lat nie wystąpią problemy korozji siatek zbrojeniowych, prętów kotwiących i wieszaków, które mogłyby spowodować destrukcje płyt warstwowych(o ile grubość płyt jest właściwa) W pozostałych 15% płyt beton jest niedostatecznej jakości. Jego neutralizacja, wywołana głównie karbonatyzacją, sięgała po kilkunastu latach nawet 20 25mm i obejmowała strefę zbrojenia i wieszaków. To w tych płytach wieszaki ze stali zwykłych i zawierających 13% chromu pokryły się miejscami nalotami rdzy. Dalszy rozwój korozji będzie zależał od zwilgocenia batonu, a największy pojawi się w betonie o małej szczelności. Zmniejszonej trwałości należy się również spodziewać w rejonach uprzemysłowionych, gdzie agresywność atmosferyczna jest większa. Początkowo przewidywano, że korozja wieszaków stanie się główna przyczyną zagrożenia bezpieczeństwa użytkowników płyt, ponieważ w latach 70. i 80.
stosowano wieszaki z różnych stali zwykłych i stopowych. W praktyce okazało się ze szybkość korozji wieszaków ze stali zwykłej i chromowych nie jest duża, gdyż użyto suchego lub lekko wilgotnego materiału ocieplającego płyty. W płytach gdzie wilgotność wełny mineralnej nie będzie wyższa niż 1.5% wieszaki ze stali zwykłych chromowych nie ulęgną zniszczeniu na skutek korozji przez co najmniej 60 lat. Trudno jednak powiedzieć, jaki wpływ na trwałość stali chromowej może mieć ich zaniżone w stosunku do wymagań wydłużenie przy zerwaniu A5. Problemem może stać się pękanie wieszaków ze stali nierdzewnej H13N4G9 zalecanej do stosowania przez dokumenty wymienione w tablicy 2 (podanej w cytowanej Instrukcji). Spękanie stwierdzono w jednym z osiedli, a brak odpowiedniej informacji i dokumentów, dotyczących płyt wbudowanych w ściany i zastosowanych w nich wieszaków, utrudnia szacowanie zagrożenia innych ścian przez destrukcje wieszaków spowodowaną naprężeniową korozją o przebiegu międzykrystalicznym. W płytach stwierdzono w wielu przypadkach spękania betonu warstw fakturowych. Obserwowano spękania wzdłuż nieotulonych dostatecznie(0 5mm) prętów zbrojenia płyt lub spękania podłużne i poprzeczne, rozłożone nierównomiernie. W przypadku braku otulenia siatek zbrojeniowych stwierdzono ich korozje, a pęknięcia były spowodowane naprężeniami wywołanymi przez zwiększenie średnicy korodujących prętów. Przypadki takie nie przekraczały kilku procent obserwowanych płyt. Pęknięcia nieregularne(niekiedy przekraczające szerokość 0,3mm) zostały spowodowane naprężeniami wskutek odkształceń termicznych. W miejscach spękań nie stwierdzono korozji prętów zbrojenia płyt. Badania wykazały, że elementy warstwowe mają też wiele innych wad i usterek, które zmieniają warunki pracy łączników i mogą mieć zasadniczy wpływ na ich trwałość. Na podstawie badań określono czynniki mające wpływ na trwałość wieszaków oraz podano rodzaj wad i usterek w płytach (tabl. poniżej). Czynnik Wada elementu Zakres odstępstw od wymagań (% elementów z wadami) Zagrożenie przez korozje wieszaków ze stali zwykłych i chromowych Zagrożenie wieszaków ze stali nierdzewnych przez korozje naprężeniową o przebiegu międzykrystalicznym - gatunek stali - jakość betonu warstwy fakturowej - zawilgocenie materiału izolacyjnego - brak przesycenia wieszaków - brak otuliny lub zaniżona grubość do 5.0 mm 90% 15% występuje w budynkach AWF Stwierdzono na jednym osiedlu 26%
Zwiększenie obciążenia wieszaków: - od ciężaru własnego - od obciążeń termicznych - nadmierna grubość warstwy fakturowej - zbyt mała grubość warstwy ocieplenia 90% 95% Pogorszenie warunków współpracy wieszaków z innymi warstwami płyty - brak zakotwienia - nieprawidłowe zakotwienie - rozmieszczenie i pionowość wieszaków - ułożenie siatki zbrojeniowej 10% 60% 20% 30% Zwiększenie obciążenia wieszaków występowało praktycznie we wszystkich płytach. Warstwa miała grubość zawyżoną średnio o 15%, a w granicznych przypadkach nawet o 65%, przez co wzrastał ciężar płyt. Wynikiem tego było zwiększenie naprężeń w wieszakach oraz naprężeń wynikających z odkształceń termicznych. Jednocześnie wraz ze zwiększeniem grubości betonu, w badanych elementach występowało obniżenie grubości warstwy ocieplenia średnio do 38 mm w stosunku do wymaganych 60 mm. Powodem tego było stosowanie nie odpowiedniej jakości wełny mineralnej, która ulegała silnej komprymacji tak, że w skrajnych wypadkach ocieplenie miało grubość kilkunastu milimetrów. To niekorzystny efekt dla wieszaków, gdyż naprężenia wzrastają wraz ze zmniejszeniem grubości ocieplenia. Pogorszenie warunków współpracy wieszaków z innymi elementami płyt może być spowodowane różnymi wadami wynikłymi z niewłaściwego wykonania i nadzoru w wytwórni. Projekty płyt i instrukcje ich wykonania zawierały rysunki i opisy kolejnych faz formowania płyt, z wyszczególnieniem wykonania połączeń warstw. Mimo to w większości płyt nie dotrzymano wymagań prawidłowego ułożenia wieszaków i zapewnienia ich współpracy z elementami płyty. Na podstawie badań stwierdzono, ze wieszaki były umieszczane w innych miejscach, niż przewidywały projekty, a przesunięcia dochodziły do kilkudziesięciu centymetrów. Występowały również przypadki odchylenia wieszaków od pionu, co miało zasadniczy wpływ na ich nośność zarówno od ciężaru płyty, jak i od termicznych naprężeń. W 10% badanych warstw fakturowych kotwienie w ogóle nie zostało wykonane, a w 50% pręty kotwiące miały inne wymiary lub zostały przemieszczone. Wieszaki były w tych przypadkach niewystarczająco zakotwione.
Objawy, które mogą wskazywać na zły stan płyt, to: - przemarzanie ścian, zawilgocenie izolacji cieplnej wodami opadowymi lub przez kondensację pary wodnej, spękanie warstw fakturowej, zła jakoś betonu warstwy fakturowej, brak otulenia wieszaków i siatek zbrojeniowych w warstwie fakturowej. Wymienione objawy mogą wskazywać na potencjalne niebezpieczeństwo korozji wieszaków w płytach. Jednak zły stan płyt nie zawsze jest sygnalizowany zewnętrznymi objawami. Elewacja morze być w dobrym stanie, a wady i zagrożenia mogą zagrażać bezpieczeństwu eksploatacji (np. brak dostatecznego zakotwienia wieszaków w warstwach fakturowych płyt). Przy produkcji elementów powstało wiele nieprawidłowości. W poszczególnych płytach nastąpiło sumowanie się różnych wad, co mogło wpływać na bezpieczeństwo pracy ścian. Użytkownik budynku zamierza wykonać termoizolację ścian zewnętrznych przez wykonanie na ścianach zewnętrznych warstwy styropianu i wełny mineralnej o grubości 12cm. Styropian i wełna mineralna będą mocowane do warstwy fakturowej ścian przy pomocy kleju oraz dybli kotwionych w warstwie fakturowej płyt ścian zewnętrznych ZWS i ZWO. Biorąc pod uwagę możliwość wystąpienia wyżej opisanych wad i błędów dotyczących kotwienia warstwy fakturowej do warstwy konstrukcyjnej prefabrykatów należy wykonać dodatkowe kotwienia obu warstw dla zapewnienia bezpiecznej eksploatacji budynku przez następne 60 lat. Zaniechanie tej czynności może spowodować skrócenie czasu eksploatacji budynku, względnie wykonanie dodatkowych kotwień warstw fakturowej i konstrukcyjnej po kilkunastu kolejnych latach eksploatacji budynku, po ujawnieniu się ukrytych wad w istniejących łącznikach zastosowanych w prefabrykatach budynku. Będzie to bardzo kosztowna i niepotrzebna naprawa ścian zewnętrznych budynku. Opracowanie ITB wymienione w punktach 1.6. i 1.7. podstaw opracowania zalecają wykonanie dodatkowego kotwienia warstwy fakturowej i konstrukcyjnej jeżeli w prefabrykatach o małej szerokości (do 3,0m) zastosowano 2 wieszaki, a w szerszych (do 6,0m) 3 wieszaki, a taki właśnie przypadek występuje w ścianach zewnętrznych ZWS i ZWO w systemie Wk70.
Z powyższego ustalenia wynika konieczność wzmocnień kotwień warstwy fakturowej do konstrukcyjnej w ścianach zewnętrznych budynku ZWS i ZWO dla zapewnienia bezpiecznej eksploatacji budynku. Dodatkowe kotwienia prefabrykowanych płyt ściennych przyjęto w systemie COPY- ECO firmy KOELNER, w którym stosuje się wklejanie w wymierzonych otworach Ø18mm w warstwie fakturowej i konstrukcyjnej nagwintowanych prętów φ12 ze stali klasy A2 na żywicy epoksydowo akrylowej EPOFX. Jedna kotwa składa się z trzech łączników, jednego ukośnego po kątem do pionu 30º, drugiego poziomego usytuowanego bezpośrednio pod ukośnym i trzeciego poziomego stabilizującego w dolnej części prefabrykatu patrz załączony rysunek. Dodatkowe kotwienie należy stosować nad kotwieniami istniejącymi (łącznik ukośny i poziomy usytuowane bezpośrednio pod nim) Usytuowanie istniejących wieszaków w poszczególnych typach prefabrykatów należy ustalić metodą elektromagnetyczną przy pomocy femetru lub pachometru, względnie metodą radiograficzną lub termowizji (w trzech wybranych losowo prefabrykatach dla każdego typorozmiaru) Przed przystąpieniem do wykonania dodatkowych kotwień należy w wykonanych odkrywkach w rejonie istniejących wieszaków wykonać badania wytrzymałości betonu warstwy fakturowej i konstrukcyjnej metoda nieniszczącą przy użyciu sklerometru w celu ustalenia rzeczywistej wytrzymałości betonu dla porównania jej z betonem B15 przyjętym do obliczeń nośności dodatkowych kotwień. Jeśli rzeczywista wytrzymałość betonu prefabrykatów byłaby niższa od wytrzymałości betonu B15 wówczas konieczne będzie skorygowanie nośności oraz ilości dodatkowych zakotwień w prefabrykatach. Wybrany system dodatkowych zakotwień prefabrykatów COPY-ECO charakteryzuje się tym, że zarówno w samym łączniku metalowym jak również w betonie prefabrykatów, w którym jest kotwiony, nie występują wstępne i dodatkowe naprężenia, które występują przy stosowaniu kotew rozprężnych w stalowych koszulkach. Szczególnie jest to ważne przy słabszej wytrzymałości betonu prefabrykatów, który morze ulec zniszczeniu w otworze kotwy od naprężeń rozprężających wywołanych przez samą kotew rozprężającą po jej dokręceniu. Kolejność postępowania przy zakładaniu dodatkowych kotwień jest następująca: Po ustaleniu w projekcie ilości oraz sposobu rozmieszczenia łączników, ekipa wykonująca pracę powinna nanieść na płytę, której wzmocnienie będzie wykonywane, odpowiednie oznaczenia, zapobiegające wykonywaniu niepotrzebnych, błędnych odwiertów.
Następnie, przy pomocy wiertarki, wraz z wiertłem φ18 należy wykonać odwierty głębokości 110mm w warstwie konstrukcyjnej prefabrykatów. Po wywierceniu, otwory należy wyczyścić wyciorem z pozostałych zwiercin, a następnie przedmuchać go przy pomocy pompki powietrznej, aby dokładnie usunąć znajdujący się jeszcze w otworze pył. Do odpowiednio przygotowanych otworów wprowadza się tuleję siatkową, która zapobiega niepożądanemu wylewaniu się żywicy w pustkę pomiędzy warstwami; nośną i elewacyjną. Tuleje przycinamy szlifierką kątową na odpowiednią długość dopiero po umieszczeniu jej w otworze, licując ją z powierzchnią warstwy elewacyjnej. Do tak przygotowanego otworu wprowadzamy dozownikiem żywicę EPOFX lub EPOMIX na całej długości pręta, a następnie umieszczamy w nim ręcznie, przygotowany do tego celu pręt gwintowany typu CASM. Po nałożeniu podkładki oraz nakręceniu nakrętki, możemy wypełnić pustą przestrzeń pomiędzy podkładką a elewacją, niewielką ilością żywicy. Po wyschnięciu żywicy (czas schnięcia żywicy w zależności od temperatury znajduje się na opakowaniu), za pomocą zwykłego klucza dokręcamy nakrętkę na pręcie gwintowanym do momentu uzyskania oporu ściany fakturowej. Uzyskujemy w ten sposób odwzorowany wieszak łączący warstwę nośną i elewacyjną budynku. Ocieplenie ścian zewnętrznych budynku ZWS i ZWO styropianem i wełną mineralną grubości 12cm należy wykonać według jednej ze stosowanych w wykonawstwie metod posiadających aprobatę techniczną. Łączniki stosowane do dodatkowych kotwień zewnętrznej warstwy fakturowej do warstwy konstrukcyjnej ścian zewnętrznych powinny mieć aprobatę techniczną i nie ulegać korozji w okresie eksploatacji (przyjmuje się 60 lat). Od wysokości 25m ponad poziomem terenu zastosowano ocieplenie ścian zewnętrznych wełną mineralną grubości 12cm zgodnie z wymaganiami przepisów p. poż.
6.0. Obliczenia dodatkowych kotwień ścian zewnętrznych ZWS i ZWO Zestawienie obciążeń na 1m2 ocieplenie wełną mineralną Warstwa fakturowa 0,06 25,00 1,3 = 1,95kN/m 2 Docieplenie wełną mineralną gr. 12cm +zaprawa klejąca 0,12 1,6 1,2 = 0,23kN/m 2 Wyprawa zewnętrzna 0,005 22,0 1,3 = 0,14kN/m 2 Razem q = 2,32kN/m 2 Ściany zewnętrzne nośne ZWS 6pp 3,60 2,80m Obciążenie warstwą fakturową wraz z ociepleniem G = 3,60 2,80 2,32 = 23,40 kn Potrzebna ilość dodatkowych zakotwień n = 23,40:9,50 = 2,43 szt. Przyjęto trzy dodatkowe kotwienia Ściany zewnętrzne nośne ZWS 4pp 2,40 2,80 Obciążenie warstwą fakturową wraz z ociepleniem G = 2,40 2,80x2,32 = 15,60kN Potrzebna ilość dodatkowych zakotwień n = 15,60:9,50 = 1,64 szt. Przyjęto dwa dodatkowe kotwienia Ściany zewnętrzne osłonowe ZWOl 5l 3,00 2,80 W ścianie znajdują się otwory okienne o powierzchni F0=0,90x2,20+ 1,50x1,20 = 1,98+1,80 = 3,78 m2 Obciążenie warstwą fakturową wraz z ociepleniem G = (3,00 2,80 3,78) 2,32 = 10,70 kn Potrzebna ilość dodatkowych zakotwień n = 10,70:9,50 = 1,2 szt. Przyjęto dwa dodatkowe kotwienia Uwaga: Nośność jednego dodatkowego kotwienia śrubami M12 systemu COPY-ECO w wysokości N = 9,5 kn przyjęto na podstawie Aprobaty Technicznej ITB AT-15-6916/2006. Łączniki wklejane COPY-ECO do wzmacniania betonowych ścian warstwowych. Warszawa luty 2006 wymienionej w pkt. 1.5 podstaw opracowania Z zaprojektowanymi dodatkowo kotwieniami stanowiącymi wzmocnienie zewnętrznych ścian warstwowych współpracować będą istniejące wieszaki oraz obrzeża płyt ściennych łączące warstwę fakturową zewnętrzną z warstwą konstrukcyjną zewnętrznych płyt warstwowych. Ilość dodatkowych kotwień zastosowana w projekcie jest zgodna z zaleceniami instrukcji ITB nr 360/99 wymienionej w punkcie 1.3. podstaw opracowania.
W budynkach Domów Studenckich AWF zastosowano w każdym budynku następujące zewnętrzne płyty warstwowe: - ściany osłonowe ZWO 5ww 10 1 =10szt. - ściany osłonowe ZWOl 5.p (5l) 10 18 = 180szt. - ściany konstrukcyjne ZWS 3pn (3np) 10 4 = 40 szt. - ściany konstrukcyjne ZWS 4 pp 10 6 = 60 szt. - ściany konstrukcyjne ZWS 5 ww 10 1 = 10 szt. - ściany konstrukcyjne ZWS 6 pp 10 4 = 40szt. - Obliczenie ilości dodatkowych kotwień: - ściany osłonowe ZWO 5ww 10 2 =20 szt. - ściany osłonowe ZWOl 5.p (5l) 180x2 = 360 szt. - ściany konstrukcyjne ZWS 3pn (3np) 40x2x2 = 160 szt. - ściany konstrukcyjne ZWS 4 pp 60x2 = 120 szt. - ściany konstrukcyjne ZWS 5 ww 10x3 = 30 szt. - ściany konstrukcyjne ZWS 6 pp 40x3 = 120 szt. - RAZEM = 810 szt. W kazdym kotwieniu występują 3 śruby M12, jedna ukośna pod kątem 30 stopni i 2 prostopadłe do lica ściany zewnętrznej Razem 810 x 3 = 2490 szt. śrub M12
7. Wnioski i zalecenia. 7.1. Przed wykonaniem ocieplenia ścian zewnętrznych budynku należy wykonać dodatkowe kotwienia warstwy fakturowej grubości 6cm do warstwy konstrukcyjnej grubości 8 cm ścian ZWO i płyt ściennych ZWS grubości 15 przy zastosowaniu systemu COPY-ECO firmy KOELNER stosując po dwa dodatkowe kotwienia dla płyt ściennych ZWO 5ww ZWOl 5p (5l), ZWS 4pp, po trzy dodatkowe kotwienia dla płyt ZWS 6pp i ZWS 5ww oraz po 4 dodatkowe kotwienia dla płyt loggiowych ZWS 3 pn(3np), ze względu na 2 dodatkowe kotwienia dla płyt ZWLg (l) od strony loggii Dodatkowe kotwienie wykonać według załączonych rysunków wykonawczych. Głębokość otworów wierconych dla kotwiących śrub M12 powinna wynosić 110mm dla ukośnych śrub pod kątem 30 stopni oraz 60 mm dla prostopadłych śrub do lica elewacji dla ścian osłonowych ZWO oraz 110 mm dla ścian konstrukcyjnych ZWS. 7.2. W każdym dodatkowym kotwieniu występują 3 śruby M12, jedna skośna pod kątem 30 stopni i dwie prostopadłe do lica elewacji jak pokazano na załączonych rysunkach 7.3. Decyzje o dodatkowym kotwieniu warstw fakturowych do warstw konstrukcyjnych płyt ściennych podjęto na podstawie zaleceń Instrukcji ITB wymienionych w punktach 1.3. 1.4 i 1.5. podstaw opracowania 7.4. Ze względów ekonomicznych dużo mniejsze koszty związane są z dodatkowym kotwieniem ścian zewnętrznych obecnie, niż w przyszłości koszty związane z naprawą i dodatkowym kotwieniem warstw elewacyjnych i konstrukcyjnych ścian zewnętrznych, jeśli dojdzie do zniszczenia istniejących wieszaków w tych ścianach. Dodatkowe kotwienie zapewni bezawaryjną eksploatacje ścian zewnętrznych budynku przez okres co najmniej 50 lat. 7.5. Ocieplenie budynku styropianem grubości 12cm zostanie wykonane do wysokości około 25,00m ponad poziom terenu, a powyżej ze względów przeciwpożarowych wełną mineralną grubości 12cm. 7.6. Przed wykonaniem dodatkowych kotwień warstwy fakturowej i konstrukcyjnej prefabrykowanych ścian zewnętrznych należy wykonać
odkrywki w miejscu spodziewanych istniejących wieszaków warstw fakturowych w trzech wybranych losowo prefabrykowanych ścianach, dla poszczególnych typorozmiarów ścian zewnętrznych 7.7. Dodatkowe kotwienie należy stosować nad kotwieniami istniejącymi (łącznik ukośny i poziomy usytuowane bezpośrednio pod nim) Usytuowanie istniejących wieszaków w poszczególnych typach prefabrykatów należy ustalić metodą elektromagnetyczną przy pomocy femetru lub pachometru, względnie metodą radiograficzną lub termowizji (w trzech wybranych losowo prefabrykatach dla każdego typorozmiaru) 7.8. Przed przystąpieniem do wykonania dodatkowych kotwień należy w wykonanych odkrywkach w rejonie istniejących wieszaków wykonać badania wytrzymałości betonu warstwy fakturowej i konstrukcyjnej metoda nieniszczącą przy użyciu sklerometru w celu ustalenia rzeczywistej wytrzymałości betonu dla porównania jej z betonem B15 przyjętym do obliczeń nośności dodatkowych kotwień. Jeśli rzeczywista wytrzymałość betonu prefabrykatów byłaby niższa od wytrzymałości betonu B15 wówczas konieczne będzie skorygowanie nośności oraz ilości dodatkowych zakotwień w prefabrykatach. 7.9. Przy modernizacji tarasu na ostatniej kondygnacji budynków należny zastosować taka konstrukcję warstw posadzkowych tarasu by nie przekroczyć ciężaru istniejącego tarasu. Obecnie nie było możliwe ustalenie warstw istniejącego tarasu, gdyż wiązało by się to z koniecznością wykonania odkrywek w istniejącym tarasie co doprowadziło by do uszkodzenia przeciwwodnej izolacji tarasu, a w konsekwencji do przecieku wody opadowej. 7.10. Celem ustabilizowania osiadań fundamentów schodów zewnętrznych prowadzących na taras w poziomie 0,00m budynku należy wykonać wzmocnienie podłoża gruntowego powstałego z zasypu wykopu fundamentowego budynku, niewłaściwie zagęszczonego przy pomocy iniekcji cementowej pod ciśnieniem jet grounding. Po wzmocnieniu podłoża gruntowego nalezy wykonać reperację dylatacji między budynkiem a schodami zewnętrznymi. 7.11. Wariantowym rozwiązaniem może być rozbiórka istniejących schodów
zewnętrznych, wykonanie nowych fundamentów ławowych na początku i końcu schodów, posadowionych w poziomie posadowienia fundamentów budynku. Na ławach posadowić betonowe ściany na których będą oparte podłużne belki nośne schodów zewnętrznych. 7.12 Prefabrykaty ZWS 3 pn (np), ZWS4 pp, ZWS5 ww i ZWS6 pp zawilgoconych w poprzednich latach szczytowych zewnętrznych ścian budynku wymagają wzmocnienia kotwienia warstw elewacyjnych do warstw konstrukcyjnych prefabrykatów ze względu na duże prawdopodobieństwo korozji istniejących łączników warstw elewacyjnych i warstw konstrukcyjnych spowodowane zawilgoceniem ścian zewnętrznych. Obecnie po uszczelnieniu spoin między prefabrykatami kitem elastycznym zawilgocenie zewnętrznych ścian szczytowych nie występuje. 7.13. W przypadku wystąpienia jakichkolwiek niejasności związanych z ustaleniami niniejszej opinii konstrukcyjnej należy je niezwłocznie wyjaśnić z jej autorem. Opracowanie wykonano w maju 2007 roku Wykonał: Mgr inż. Zdzisław Piątek Upr. bud. 242/63