XXVI awarie budowlane 2013 · Budownictwo ogólne 215 Rys. 6. P ękni ęcia na ścianie zachodniej...
Transcript of XXVI awarie budowlane 2013 · Budownictwo ogólne 215 Rys. 6. P ękni ęcia na ścianie zachodniej...
XXVIKonferencja
Naukowo-Technicznaawarie budowlane 2013
JERZY PIENIĄŻEK, [email protected]
Politechnika Warszawska
ANALIZA PRZYCZYN KATASTROFY BUDOWLANEJ
BUDYNKU MIESZKALNEGO JEDNORODZINNEGO
PODCZAS JEGO NADBUDOWY I ROZBUDOWY
ANALYSIS OF CAUSES OF SINGLE – FAMILY BUILDING CRASH DURING
SUPERSTRUCTURE AND ENLARGEMENT
Streszczenie W referacie opisano katastrofę budowlaną budynku mieszkalnego jednorodzinnego
zlokalizowanego w Stasim Lesie pod Warszawą. Do katastrofy doszło podczas nadbudowy i rozbudowy
budynku. Przeanalizowano i ustalono przyczyny katastrofy oraz podano zalecenia techniczne.
Abstract The paper describes collapse of the single - family building, located in Stasim Las near Warsaw.
The collapse occurred during the extension works. Failure analyses have been performed and technical
recommendations have been established.
1. Wprowadzenie
W chwili obecnej w Polsce, w celu uzyskania dodatkowych powierzchni mieszkalnych
oraz użytkowych, wykonuje się nadbudowy i rozbudowy istniejących budynków. Takim
inwestycjom poddaje się nie tylko budynki kilku lub kilkunastoletnie ale również budynki
stare, wybudowane nawet w okresie międzywojennym. Rozbudowuje i nadbudowuje się także
budynki mieszkalne jednorodzinne eksploatowane od kilkudziesięciu lat. Bardzo często brak
jest dokumentacji archiwalnej obiektu, który ma być nadbudowany lub rozbudowany. Takie
inwestycje powinny być bardzo starannie przygotowane. Przed wykonaniem projektu nadbu-
dowy i rozbudowy należy sporządzić ekspertyzę techniczną stwierdzającą możliwość wyko-
nania takiej inwestycji. Powinny być wykonane badania geotechniczne oraz odkrywki funda-
mentów ustalające lub potwierdzające (w przypadku istnienia dokumentacji archiwalnej)
sposób posadowienia obiektu. Projekt techniczny nadbudowy i rozbudowy musi uwzględnić wszystkie zalecenia podane w ekspertyzie aby inwestycja przebiegała bezpiecznie. Niestety,
bardzo często, szczególnie w przypadku budynków jednorodzinnych, projekt nadbudowy
i rozbudowy nie jest poprzedzany ekspertyzą (ze względów pseudo-oszczędnościowych).
Rozpoznanie konstrukcji przez projektanta jest niedostateczne co w konsekwencji doprowadza
do naruszenia konstrukcji budynku, a w skrajnych przypadkach do katastrof budowlanych.
2. Opis budynku
Przedmiotowy budynek został wybudowany w latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku.
Jest to budynek parterowy, niepodpiwniczony z poddaszem nieużytkowym. W rzucie pozio-
mym ma kształt prostokąta o wymiarach 12,50×8,70 m (rys. 1). Wzniesiono go w technologii
tradycyjnej. Układ konstrukcyjny ścian jest poprzeczny. Budynek posadowiono na ścianach
212 Pieniążek J.: Analiza przyczyn katastrofy budowlanej budynku mieszkalnego…
fundamentowych, bez ław pod nimi. Ściany fundamentowe wykonano z kamienia polnego
nieregularnego, połączonego zaprawą cementowo-wapienną. Grubość ścian fundamentowych
jest identyczna jak ścian parteru ustawionych na nich.
Ściany zewnętrzne szczytowe, będące ścianami nośnymi, jak i ściany zewnętrzne podłuż-ne, będące ścianami osłonowymi, zostały wykonane identycznie, jako ściany szczelinowe,
w których część zewnętrzną elewacyjną wymurowano z cegły wapienno- piaskowej o grubości
25 cm, natomiast część wewnętrzną konstrukcyjną z cegły ceramicznej pełnej o grubości
12 cm. Szczelina powietrzna ma szerokość ok. 7 cm. W ścianach tych brak jest przewiązek
lub kotew pomiędzy oblicówką (częścią elewacyjną), a częścią konstrukcyjną. Jedynie pod
stropem części te (elewacyjna i konstrukcyjna) zostały połączone dwiema warstwami cegły.
Ściany wewnętrzne konstrukcyjne, o grubości 25 cm, wymurowano z cegły ceramicznej pełnej
Strop nad parterem jest typu Kleina z płytą półciężką (żeberkową) wykonaną z cegły cera-
micznej dziurawki. Zastosowano belki stalowe z dwuteowników 160, oparte na ścianach
poprzecznych. Maksymalna rozpiętość płyty stropowej w świetle wynosi 490 cm.
Budynek został przykryty dachem o konstrukcji drewnianej.
Rys. 1. Rzut budynku z zaznaczoną strefą katastrofy
3. Prace budowlane wykonane do momentu katastrofy
Prace budowlane, związane z nadbudową i rozbudowa przedmiotowego budynku, zostały
rozpoczęte po sporządzeniu projektu technicznego i uzyskaniu pozwolenia na budowę. Projekt
nie został poprzedzony ekspertyzą stwierdzającą możliwość nadbudowy i rozbudowy.
Projektant, bez wykonania dokładnych badań konstrukcji budynku, stwierdził, że ściany nośne
zewnętrzne wykonane są z cegły wapienno-piaskowej i mają grubość 52 cm. Zaprojektował
(bez wykonania odkrywek), podbicie fundamentów zakładając że ściany fundamentowe są betonowe. Nie została sprawdzona przez projektanta nośność istniejących stropów, na których
zaprojektowano pomieszczenia użytkowe.
Budownictwo ogólne 213
Budowę rozpoczęto od demontażu więźby dachowej. Na ścianach podłużnych wykonano
ścianki kolankowe, a nad nimi wieniec żelbetowy (rys. 2). Rozpoczęto montaż drewnianej
więźby dachowej. Od strony północnej rozpoczęto dobudowywanie ganku. W celu wykonania
podbicia fundamentów – od strony zachodniej i południowej (na całej długości ścian) oraz
częściowo wschodniej – zostały odkopane, na całą ich głębokość, kamienne ściany fundamen-
towe (rys. 3, 6). Na niewielkich fragmentach odsłoniętych ścian fundamentowych usunięto
spod nich grunt.
Rys. 2. Elewacja wschodnia w trakcie nadbudowy
Rys. 3. Odkopane kamienne ściany fundamentowe budynku
214 Pieniążek J.: Analiza przyczyn katastrofy budowlanej budynku mieszkalnego…
4. Opis katastrofy budowlanej
W dniu 13.09.2011 r. w godzinach wieczornych nastąpiło osunięcie się i wywrócenie na
zewnątrz południowej ściany szczytowej (nośnej) obciążonej stropem (rys. 4, 5).
Rys. 4. Widok budynku od strony południowej po katastrofie
Wywracająca się ściana szczytowa spowodowała znaczne uszkodzenia zachodniej ściany
zewnętrznej. Pojawiły się są na niej liczne pęknięcia o rozwartości rys dochodzących do
10 mm (rys. 6). Na południowej części ściany zachodniej, w miejscu zamurowanego okna,
wystąpiło pionowe jej pęknięcie na całej wysokości i wychylenie na zewnątrz odcinka ściany
o długości około 2,5 m (rys. 7). Zniszczone zostały płyty stropowe nad pomieszczeniami od
strony południowej (rys. 8, 9). Ściana podłużna zachodnia odspoiła się od ściany poprzecznej
wewnętrznej oraz wystąpiły ukośne pęknięcia na ścianie wewnętrznej (rys. 10).
Rys. 5. Zniszczenie budynku widoczne od strony południowej
Budownictwo ogólne 215
Rys. 6. Pęknięcia na ścianie zachodniej
Silnym uszkodzeniom uległa płyta stropowa nad pomieszczeniami znajdującymi się od
strony północnej. Na stropie powstały pęknięcia o znacznej rozwartości rys dochodzących do
20 mm (rys. 11) i przebiegających wzdłuż stopek belek stalowych.
Rys. 7. Pęknięta i wychylona ściana zachodnia Rys. 8. Zniszczona, zawalona płyta stropowa
Rys. 9. Zniszczona płyta stropowa Rys. 10. Pęknięcia na styku ścian i ściany wewn.
216 Pieniążek J.: Analiza przyczyn katastrofy budowlanej budynku mieszkalnego…
Spękaniom uległy również ściany w pomieszczeniach od strony północnej (rys. 11).
Pęknięcia te występują pod oparciami belek stropowych (rys. 11) i mają najczęściej przebieg
pionowy.
Rys. 11. Pęknięcia płyt stropowych i ścian w pomieszczeniach od strony północnej
5. Analiza przyczyn katastrofy
Główną przyczyną katastrofy budowlanej, jakiej uległ opiniowany budynek, była utrata
stateczności południowej szczytowej ściany nośnej budynku co spowodowało jej zawalenie
się. Przedmiotowa ściana została posadowiona, tak jak cały budynek (rys. 3), tylko na
kamiennej ścianie fundamentowej z kamieniami słabo zespolonymi zaprawą cementowo-wa-
pienną. Nie zastosowano pod budynkiem ław fundamentowych.
W trakcie prac budowlanych, z niewiadomych przyczyn, zostały odkopane ściany funda-
mentowe budynku od strony zachodniej, południowej (zawalona ściana) i częściowo wschod-
niej. Odkopanie ścian fundamentowych osłabiło w dużym stopniu posadowienie budynku.
Ściany zewnętrzne zostały wykonane jako szczelinowe bez przewiązań pomiędzy warstwą licową i konstrukcyjną. Takie wykonanie ścian znacznie zmniejszyło ich stateczność. Dodat-
kowym osłabieniem nośności ściany szczelinowej było zastosowanie warstwy konstrukcyjnej
wykonanej z cegły ceramicznej pełnej o grubości tylko 12 cm (rys. 5, 12).
Na wielkość powstałych uszkodzeń, podczas zaistniałej katastrofy, miał także wpływ brak
wieńców stropowych usztywniających budynek w płaszczyźnie poziomej. Brak wieńców
spowodował większą podatność obiektu na zarysowania i pęknięcia ścian.
Rozpoczęte roboty budowlane polegające na: rozbiórce dachu, dociążeniu zewnętrznych
ścian bocznych (podłużnych) podwyższonymi ściankami kolankowymi z wieńcem żelbeto-
wym wykonanym na nich, zamontowaniu murłat i ułożeniu krokwi bez pośredniego podparcia
ich płatwiami ustawionymi na słupkach, spowodowało wtórne osiadanie tych ścian (brak ław
fundamentowych). Ściana szczytowa bez przewiązań, obciążona stropem i podkopana, została
wypchnięta przez osiadające ściany podłużne, utraciła stateczność i uległa zawaleniu (rys. 12).
Wywrócona ściana spowodowała zawalenie się płyt stropowych (brak podparcia) w po-
mieszczeniach południowych. Stropy w tych pomieszczeniach uległy zniszczeniu. Uszkodzo-
na została również ściana zachodnia. Widoczne są na niej pęknięcia i odkształcenia (wychy-
lenie się części ściany na zewnętrz budynku).
Obciążenia dynamiczne, jakie powstały podczas katastrofy budowlanej w południowej
części budynku, spowodowały pęknięcia stropów i ścian w części północnej obiektu.
Projekt nadbudowy i rozbudowy budynku został sporządzony nieprofesjonalnie. Zamiesz-
czona w projekcie krótka notatka projektanta, oceniająca stan techniczny istniejącego budyn-
ku, sporządzona bez dokładnego zbadania konstrukcji, jest dużym jego błędem. Projektant nie
Budownictwo ogólne 217
sprawdził rodzaju posadowienia budynku poprzez wykonanie odkrywki fundamentu, nie
rozpoznał rodzaju konstrukcji ścian, jak również nie sprawdził nośności istniejącego stropu po
zmianie funkcji poddasza z nieużytkowego na użytkowe i nie zaprojektował ewentualnego
wzmocnienia płyty stropowej. Wykonane przez autora referatu obliczenia wykazały, iż po
zaadaptowaniu poddasza na użytkowe, w istniejącej konstrukcji stropu stan graniczny nośno-
ści będzie spełniony, natomiast zostanie przekroczony stan graniczny użytkowalności. Ugięcie
będzie większe od dopuszczalnego o 25%.
Rys. 12. Zawalona ściana południowa i zawalona płyta stropowa
Karygodnym błędem wykonawczym było odkopanie słabych konstrukcyjnie ścian fundamen-
towych na znacznej długości. Wykonawca po odkopaniu fragmentu takiej ściany powinien
natychmiast wezwać projektanta w celu określenia dalszego działania, tzn. czy przerwać dalsze
roboty z nadbudową i rozbudową i zabezpieczyć budynek, czy ewentualnie przystąpić do wzmac-
niania ścian fundamentowych i podbijania ich ławami co byłoby przedsięwzięciem bardzo koszto-
wnym i biorąc pod uwagę całą konstrukcję budynku, ekonomicznie nieopłacalnym.
Błędy projektowe i wykonawcze doprowadziły do katastrofy budowlanej budynku.
6. Wnioski
Projekt nadbudowy i rozbudowy opiniowanego budynku został sporządzony bez poprze-
dzenia go ekspertyzą techniczną stwierdzająca możliwość takiej nadbudowy i rozbudowy,
która to ekspertyza zawsze powinna być wykonana dla tego typu prowadzonej inwestycji.
Budynek mający przeszło sześćdziesiąt lat, wykonany sposobem gospodarczym z materia-
łów nie najwyższej jakości, w którym brak jest ław fundamentowych, ściany fundamentowe
218 Pieniążek J.: Analiza przyczyn katastrofy budowlanej budynku mieszkalnego…
wykonano z kamienia słabo zespolonego, ściany nośne zewnętrzne szczelinowe są bez prze-
wiązań, a stropy po zmianie funkcji poddasza mają przekroczony stan graniczny użytkowal-
ności, nie kwalifikuje się ze względów konstrukcyjnych i ekonomicznych do nadbudowy.
Podczas zaistniałej katastrofy zniszczona została ściana szczytowa południowa i stropy
oparte na niej, oraz nadwyrężona została ściana zewnętrzna zachodnia i stropy od strony
północnej. Biorąc pod uwagę powyższe uszkodzenia i bardzo słabą konstrukcję obiektu,
stwierdzono, iż budynek nadaje się tylko do rozbiórki.
W zaistniałym stanie, po katastrofie, budynkowi groziło dalsze postępujące niszczenie, co
mogło doprowadzić do zawalenia się pozostałej części budynku. W związku z taką sytuacją, dla bezpieczeństwa ludzi, którzy mogli przebywać w obrębie tego obiektu, zalecono rozpocząć rozbiórkę w jak najszybszym terminie, ale po uprzednim opracowaniu projektu robót
rozbiórkowych.
Literatura
1. Pieniążek J., Gruszka Cz.: Ekspertyza techniczna dotycząca oceny stanu technicznego
budynku mieszkalnego jednorodzinnego zlokalizowanego w Stasim Lesie koło Warszawy
w celu ustalenia przyczyn katastrofy budowlanej oraz ustalenia możliwości doprowadzenia
obiektu di stanu właściwego zgodnie z Postanowieniem PINB w Legionowie, Warszawa,
wrzesień 2011 r.
2. Mitzel A., Stachurski W., Suwalski J.: Awarie konstrukcji betonowych i murowych, Arkady,
Warszawa 1982 r.
3. Masłowski E., Spiżewska D.: Wzmacnianie konstrukcji budowlanych, Arkady, Warszawa
2000 r.