Ocena bezpieczeństwa konstrukcji PDF

Ocena bezpieczeństwa konstrukcji 1. Ocena bezpieczeństwa budynku jest określana jako jej niezawodność. Podstawowe wymagania sprawdza się na podstawie oceny: wytrzymałości, stateczności i sztywności przy przewidywanych obciążeniach i oddziaływaniach. Ponadto trzeba spełnić wymagania wynikające z funk...

Ocena bezpieczeństwa konstrukcji 1. Ocena bezpieczeństwa budynku jest określana jako jej niezawodność. Podstawowe wymagania sprawdza się na podstawie oceny: wytrzymałości, stateczności i sztywności przy przewidywanych obciążeniach i oddziaływaniach. Ponadto trzeba spełnić wymagania wynikające z funkcji budynku (np. izolacyjność termiczna) i przepisy ogólnobudowlane. 2. Niezawodność konstrukcji – zdolność do jej bezawaryjnego funkcjonowania w przewidywanym okresie użytkowania. 3. Konstrukcja budynku ma zapewniać: - nośność -użytkowalność (zdolność użytkowa w sensie sztywności) - trwałość - integralność 4. Tok postępowania przy projektowaniu konstrukcji: 1) Ustalenie i przyjęcie odpowiedniego schematu statycznego 2) Sprawdzenie jego niezmienności geometrycznej 3) Określenie obciążęń działających na tą konstrukcję (bezpośrednich i pośrednich) 4) Wyznaczenie uogólnionych sił wewnętrznych: momenty zginające, skręcające, siły poprzeczne i siły podłużne. 5) Dobranie materiału i geometrycznej charakterystyki elementów konstrukcji 6) Sprawdzenie stanu granicznego nośności i użytkowalności oraz odkształcenia przemieszczenia w charakterystycznych przekrojach konstrukcji 7) Weryfikacja stateczności poszczególnych elementów i całej konstrukcji budynku 8) Wykonanie rysunków technicznych – poszczególnych elementów konstrukcji 5. Klasy ekspozycji betonu w zależności od warunków środowiskowych:  X0 – brak zagrożenia korozją i agresją chemiczną  XC1-XC4 – zagrożenie karbonatyzacją  XD1-XD2 – korozja spowodowana chlorkami  XS1-XS3 – korozja spowodowana chlorkami z wody morskiej. 6. Obciążenia oddziaływujące na obiekt budowlany: - stałe – G – wartość, kierunek i położenie są niezmienne w czasie użytkowania, montażu lub remontu, np. ciężar własny konstrukcji, - zmienne – q – mogą zmieniać wartość, kierunek i położenie, np. śnieg, wiatr, - wyjątkowe – A – występują w wyniku mniej prawdopodobnych zdarzeń w czasie użytkowania budowli, np. wybuch powódź, trzęsienie, - statyczne – ich wartość zwiększa się powoli od 0 do wartości końcowej, a potem pozostaje niezmienna, - dynamiczne – są zmienne w czasie, wywołują drgania konstrukcji. 7. Odziaływania termiczne:  Ściany oddzielenia przeciwpożarowego  Przemieszczenia i odkształcenia termiczne zależą od: - wymiaru geometrycznego, - sposobu zamocowania, - współczynnika liniowej rozszerzalności.  Aluminium i drewno ma największą rozszerzalność termiczną: 24 i 30-70. 8. Dobór elementów konstrukcyjnych: Element Materiał hmin/leff Belka Stal 1/20 do 1/30 Drewno 1/15 do 1/20 Żelbet Rygiel: 1/16 do 1/20 Żebro: 1/12 do 1/16 Słup Stal 1/72 Drewno 1/42 Żelbet 1/30 Mur 1/15 – 1/30 Fundamentowanie cz. I 1. Fundamentowanie na styku z zabudową istniejącą:  Podbicie fundamentu sąsiada – jeśli się zgodzi,  Wykonanie ściany szczelinowej – zabezpieczającej głęboki wykop,  Palisada z pali żelbetowych - zbrojonych prętami lub profilami walcowanymi,  Ściana typu „berlinka” – przy niewielkim zagłębieniu i braku obciążeń naziomu. 2. Wykopy i określenia im towarzyszące: Głęboki wykop - wykop o ścianach pionowych zabezpieczonych obudową, zazwyczaj o głębokości od 3m. Strefa oddziaływania wykopu – obszar podłoża wokół wykopu, w którym wykonanie wykopu powoduje wystąpienie pionowych i poziomych przemieszczeń gruntu Zasięg strefy oddziaływania wykopu – odległość od obudowy wykopu do linii, gdzie zanikają przemieszczenia podłoża spowodowane wykonaniem wykopu. Strefa bezpośredniego oddziaływania wykopu – obszar w bezpośrednim sąsiedztwie wykopu, gdzie mogą wystąpić przemieszczenia podłoża zagrażające nośności konstrukcji budynku (tzw. strefa S1). Strefa wpływów wtórnych - fragment strefy oddziaływań wykopu, w którym występują przemieszczenia podłoża, nie zagrażające nośności konstrukcji (tzw. strefa S2). 3. Projektowanie głębokiego wykopu przy istniejącym budynku(?) Głębokie wykopy projektuje się tak, aby przemieszczenia podłoża w sąsiedztwie wykopu nie powodowały: - powstania w budynku sił i odkształceń zagrażających nośności konstrukcji, - uszkodzeń (w tym odkształceń) pogarszających warunki użytkowania obiektu budowlanego. Przy projektowaniu głębokiego wykopu należy: 1. Określić strefy oddziaływania wykopu – S1, S2. 2. Rozpoznać rodzaj i stan konstrukcji budynku. 3. Sporządzić inwentaryzacją występujących uszkodzeń. 4. Opracować plan monitorowania stanu technicznego budynku w czasie budowy. Zasięg oddziaływania wykopu zależy od rodzaju gruntu. Można zabezpieczyć ściany wykopu ścianą szczelinową wraz z mikropalami wwierconymi lub wciskanymi. Fundamentowanie cz. II 1. Konstrukcje fundamentowe (np. ściany szczelinowe) stosuje się dla:  Zabezpieczenia ścian wykopów w zabudowie śródmiejskiej,  Zabezpieczenia ścian wykopu systemem, który później stanie się systemem konstrukcyjnym projektowanego budynku,  Zabezpieczenia ścian przed naporem wód gruntowych, Prawidłowe wykonanie fundamentów (zabezpieczeń) musi być poprzedzone: - Wykonaniem szczegółowej dokumentacji geologiczno-inżynierskiej - Precyzyjnie rozpoznać sąsiadujące obiekty - Przyjąć najbardziej rozsądną technologię wykonania fundamentów (zabezpieczenia wykopu) 2. Rodzaje obudowy głębokich wykopów: o Ściana szczelinowa betonowana w gruncie – konstrukcja z betonu lub żelbetu betonowana w gruncie. Beton układa się poprzez rurę wlewową pod cieczą stabilizującą albo na sucho. Ściany szczelinowe to konstrukcje sztywne, które zarówno są obudową wykopu jak i mogą być konstrukcją budynku. o Obudowa berlińska – tymczasowa obudowa wykopu składająca się ze słupów stalowych i opinki. Dla wykopów do 15 m. W gruntach, które można odwodnić lub gdy nie ma wody gruntowej Tu: Słup stalowy - smukły element konstrukcyjny osadzony pionowo w gruncie – najczęściej dwuteownik. Opinka – wypełnienie pomiędzy stalowymi słupami umieszczane podczas głębienia wykopu - najczęściej drewniane, ale też stalowe, z betonu natryskowego lub prefabrykowane. o Ścianka szczelna – ściana ciągła składająca się z grodzic (brusów). Ciągłość ścianki zapewnia się poprzez wzajemne połączenie zamków, wpasowanie podłużnych wpustów lub poprzez specjalne łączniki. Można ją wykonać na stałe lub tymczasowo –wtedy odzyskuje się elementy. Grodzice pogrąża się poprzez wbijanie udarowe, wibrowanie lub wciskanie statyczne. Można wspomagać pogrążanie poprzez podpłukiwanie wysokociśnieniowe i niskociśnieniowe oraz rozwiercanie, ale nie można tych 2 metod stosować jednocześnie. Tu: Grodzica (brus) - jednostkowy element ścianki szczelnej. o Palisady – wykonuje się z wzajemnie stykających się lub wciśniętych pali lub też z pali rozsuniętych z opinką między nimi. Dla ich uszczelnienia i wykończenia stosuje się beton natryskowy. 3. Rodzaje budowy głębokich wykopów: o Ściany wspornikowe – dla niewielkich wykopów.  o Ściany rozpierane rozporami – System rozparcia ścian może składać się z: rozpór,oczepu stalowego, zastrzałów, podpór pośrednich. Rozpory mogą być oparte na wieńcu żelbetowym wieńczącym ścianę lub na oczepie stalowym. Rozparcie może być poziome lub ukośne. o Ściany kotwione – wykonywane w następujący sposób: 1) wiercenie otworu w gruncie, 2) wykonanie wlewki, 3)wprowadzenie konstrukcji kotwy, 4)iniekcja – formowanie buławy 5)sprężenie Całkowita długość: kotwy 15-25 m, buławy 5-10 m o Metoda stropowa – tylko w przypadku obudowy ze ścian szczelinowych !!!  Klasyczna – wykonanie pełnych stropów rozporowych podtrzymywanych przez stalowe słupy osadzone w palach lub baretach. Maksymalnie minimalizuje wpływ budowy na otoczenie.  Półstropowa - zakłada wykop wstępny (tymczasowy) a następnie wykonanie słupów tymczasowych oraz stropu na gruncie z pozostawieniem dużych otworów technologicznych.  top&down - pozwala na skrócenie czasu wykonywania budowy poprzez równoczesne prowadzenie robót zarówno w dół, jak i w górę. Jednocześnie z budową części podziemnej rozpartej kolejnymi stropami od poziomu zerowego w odpowiednim tempie i sekwencjach kondygnacje nadziemne. o Metody mieszane. Mury 1. Przyczyny uszkodzeń:  Oddziaływanie podłoża, osiadanie, wypychanie.  Przeciążenie konstrukcji.  Oddziaływanie mechaniczne, np. uderzenie pojazdem.  Obciążenia wyjątkowe, np. huragany, pożary.  Oddziaływanie wody, wilgoci z gruntu, itp.  Korozyjne oddziaływanie środowiska, krystalizacja soli, itp.  Wady warunków użytkowania.  Wpływy atmosferyczne.  Oddziaływanie roślinności.  Wady projektowe i wykonawstwa. 2. Uszkodzenia można klasyfikować wg różnych kryteriów, podstawowy podział to: - uszkodzenia wizualne, - uszkodzenia zagrażające bezpieczeństwu. Podstawowe formy uszkodzeń murów: rysy, pęknięcia, zawilgocenia, złuszczenia, odspojenia, wysolenia, naloty pleśni, glony, deformacje geometryczne –pojedynczych elementów i całego ustroju. Czas powstawania uszkodzeń: wady powstające nagle, wady ujawniające się po długim okresie czasu. 3. Przyczyny zarysowania ścian: - nierównomierne osiadanie budynku ok. 60-70% - przekroczenie nośności muru ok. 10 – 20% - odkształcenia termiczne oraz atmosferyczne - obciążenia dynamiczne ok. 5% Na podstawie lokalizacji rysy oraz przebiegu i wielkości można wstępnie określić przyczynę powstania określonej wady. Należy pamiętać, iż wada muru mogła powstać przy udziale kilku czynników występujących w różnym okresie czasu oraz z odmiennym stopniem oddziaływania. 4. Najsłabsze miejsca w murach:  Nadproża okienne i drzwiowe  Narożniki ścian – poprzez przewiązanie poszczególnych murów  Poziom występowania stropów lub stropodachu. 5. Do przekroczenia nośności muru, a w konsekwencji powstania rys i pęknięć dochodzi gdy:  Zwiększy się siły wewnętrzne - nie uwzględniono wszystkich obciążeń - zastosowano elementy murowe lub zaprawę inną od założonej w projekcie - zmieniono układ statyczny wynikający z podparć - zmieniono funkcję pomieszczeń bez sprawdzenia nośności elementów - błędy projektowe  Udział siły punktowej wynikającej z lokalnego docisku  Na skutek działań termicznych Maksymalna strzałka wygięcia:  Na skutek oddziaływań mechanicznych: - wstrząsy sejsmiczne lub górnicze (parasejsmiczne) - ruch ciężkich pojazdów oraz środków komunikacji nadziemnej i podziemnej - praca urządzeń zainstalowanych w budynku - wstrząsy wywołane robotami budowlanymi, takim jak: wbijanie pali, zagłębienie ścianek szczelnych, zagęszczenie podłoża wibracyjnie.   Uszkodzenia spowodowane czynnikami biologicznymi – drzewami: Zasięg wpływu drzew na przesuszanie zależy od: - gatunku drzewa, - wieku drzewa. - liczby drzew, - budowy geologicznej, - poziomu wód gruntowych, - uzbrojenia terenu. Czynniki zaradcze: Wycięcie drzewa, stwarza różne sytuacje. Korzystniejsze może okazać się zmniejszenie korony drzewa, wycięcie drzewa liściastego, a posadzenie w jego miejsce iglastego (które pobiera mniejszą ilość wody), wymianę starych drzew na młode. 6. Uszkodzenia ścian działowych - wynikają głównie z odkształcenia konstrukcji budynku lub niezamierzonego przeciążenia. W zakresie odkształceń konstrukcji można wymienić: - nierównomierne osiadanie konstrukcji, - ugięcie poszczególnych elementów konstrukcji – nawet te normatywne. Kształt i przebieg rys na ścianach działowych zależy od stosunku wysokości(H) do długości (L). ŚRODKI ZARADCZE PRZY ZARYSOWANYCH ŚCIANACH DZIAŁOWYCH: 1) Drobne rysy usuwa się poprzez działania naprawcze polegające na poszerzeniu ich wielkości i następnie uzupełnienie ich tynkiem lub zaprawą – tylko gdy przyczyna zarysowań jest usunięta. 2) Ściany przeciążone można wzmocnić poprzez naklejenie na ich siatek z włókna szklanego lub węglowego. (najlepszy sposobem jest odciążenie ściany). 3) Ściany na ugiętych stropach: tynk zbrojony włóknami (przy stabilnych rysach), zbrojenie siatkami stalowymi lub z tworzyw sztucznych, zbrojenie zszywające prostopadłe do rys, wzmocnienie za pomocą Kształtowników stalowych, odciążenie ściany poprzez podwieszenie jej (obiekty zabytkowe). 7. ŚRODKI ZARADCZE PRZY ZARYSOWANIACH ŚCIAN NOŚNYCH:  Przemurowania zarysowań – wykucie ze ściany uszkodzonych elementów i zastąpienie ich nowymi.  Zszycie ryz lub dozbrojenie muru – w celu zmiany sztywności ściany i ograniczenia jej odkształceń. Pręty ze stali nierdzewnej wprowadza się do muru, a materiałem uzupełniającym jest zaprawa cementowa lub żywiczna.  Ankrowanie(kotwienie) rys – „spina się” ścianę na większej długości kotwiąc ją do stabilnych elementów (WARNING: definicja Ani, nie powtarzać). Projektuje się przebieg ściegu, wykonuje bruzdy, a następnie wprowadza się w nie pręty o średnicy min. 20 mm. Następnie dodaje się bloki oporowe na końcach i skręca ściągi. Finalnie zamurowuje się bruzdę.  Iniekcja zarysowań. Mury – zabezpieczenia obiektów historycznych 1. Mury warstwowe „opus emplectum” – najbardziej niebezpieczne z uwagi na brak przewiązania struktury muru w przekroju poprzecznym. Z zewnątrz taki mur wykonany jest z ciosów kamiennych, a wewnątrz jest wypełniony odłamkami kamiennymi z wapienną zaprawą. Środki zaradcze: 1) Rozpoznanie struktury muru i jej wymiarów geomentrycznych 2) Ustalenie obecności siarczanów w rdzeniu muru. 3) Badania w celu ustalenia cech wytrzymałościowych muru. 4) Analiza obliczeniowa istniejących ścian warstwowych określającą poziom wymaganej wytrzymałości ściany do projektowanego programu użytkowego, 5) Określenie wielkości sił poziomych spowodowanych rozpieraniem warstw licowych przez gruzowe wypełnienie rdzenia ściany jako sił wymagających zrównoważenia wartości 0,05 obciążenia na danym poziomie ściany. Siły te należy zrównoważyć poprzecznym kotwieniem muru wklejanymi w warstwy licowe prętami stalowymi. Ponadto zgodnie z warunkiem konstrukcyjnym należy zapewnić minimalne rozstawy kotew jako nie większe niż 1,0 x 1,0 m i nie większe niż wymiar grubości kotwionego muru. 3) Iniekcja objętościowa gruzu cementem z odpowiednio dobranym minerałem. W przypadku zanieczyszczenia gipsem – iniekcja cementem bez minerału C3A. 2. Ocena wytrzymałości cegły historycznej jest bardzo trudna, niezależna od okresu historycznego ani przyporządkowania regionalnego. Metody zszywania murów ceglanych: - sklejanie iniekcyjne, - zszywanie powierzchniowe taśmami lub siatkami, np. z włókna węglowego, - zszywanie ukośne wprowadzanymi prętami spiralnymi, - wklejanie prętów lub taśm w spoinę. 3. Wzmacnianie historycznych murów fundamentowych w zabytkach:  Z wykorzystaniem rur wciśniętych ukośnie pod fundament – tworzy się oparcie ławy,  Z wykorzystaniem rur wciśniętych poziomo- z rurami iniekcyjnymi – rury wciskane obok siebie.  Z wykorzystaniem kolumn jet grounding – dla budynku projektowanego obok. Historyczny fundament jest „przebity” kotwiącymi przewiertami z kolumnami, a one „zaczepione” są w nowej konstrukcji żelbetowej.  Pale wiercono-iniektowane - – dla budynku projektowanego obok. Znowu „przebija” się palem historyczny fundament, a pale zaczepia się o nową, schodkową konstrukcję żelbetową.  Podbicie historycznego fundamentu: podmurowanie ceglane z poszerzeniem, podbetonowanie bez poszerzenia,  Poszerzenie fundamentu kamiennego – obudowanie go z obu stron symetryczną strukturą żelbetową „koszulką”, która jest zakotwiona w historycznym fundamencie.  Zespolenie elementów murowych fundamentu iniekcją zaczynem cementowym lub żywicą.  Powierzchniowe uzupełnienie ubytków, np. tynkiem cementowym, i obmurowanie nową cegłą.  Oparcie fundamentu na palach za pośrednictwem żelbetowych belek podłużnych,  Oparcie fundamentu na palach za pośrednictwem belek stalowych poprzecznych. 4. Wpływ wilgoci: Długotrwałe zawilgocenie powoduje: korozję i niszczenie struktury ściany (np. rozpuszczenie, wypłukiwanie spoiwa), pęcznienie – materiały stosowane do wykonania ścian charakteryzują się właściwościami higroskopijnymi, po zawilgoceniu, natomiast spadają ich parametry wytrzymałościowe co może doprowadzić, zwłaszcza przy lokalnych przeciążeniach muru, do deformacji, wybrzuszeń, odspojeń, przesunięć i pęknięć), pogorszenie termoizolacyjności ścian, pogorszenie mikroklimatu pomieszczeń wewnątrz budynku i rozwój grzybów pleśniowych degradację i pogorszenie wyglądu zewnętrznego warstw elewacyjnych. 5. Prace naprawczo – renowacyjne zawilgoconych i zasolonych budynków obejmują: o odtwarzanie izolacji poziomej i pionowej, o zabezpieczenie muru przed krystalizacją szkodliwych soli o rzeczywiste sposoby osuszania obiektu (np. za pomocą osuszaczy absorpcyjnych, kondensacyjnych itp.) o naprawę elewacji (czyszczenie, spoinowanie, wzmacnianie podłoży, hydrofobizacja, scalanie kolorystyczne, naprawa spękanych tynków itp.) o wykonanie nowych instalacji sanitarnych, grzewczych, elektrycznych, wentylacyjnych lub klimatyzacyjnych, o reprofilację otaczającego terenu/zmianę sposobu odprowadzenia wód opadowych. 6. SKLEPIENIE Sklepienie jest przekryciem krzywoliniowym. Każde sklepienie ograniczone jest powierzchnią dolną (podniebieniem) i górną (grzbietem). Oparcia sklepienia na podporach nazywane są wezgłowiami, najwyżej położone elementy to zwornik (klucz). Sklepienie charakteryzuje jego grubość (może być stała lub zmienna), rozpiętość (odległość między podporami) i strzałka (odległość wierzchołka łuku sklepienia od prostej łączącej podpory). Przestrzenie ponad wezgłowiami to pachy sklepienia (mogą być puste lub wypełnione np. zasypem z gruzu i wapna). Ze względu na kształt powierzchni podniebiennej wyróżniamy sklepienia: - o pojedynczej krzywiźnie (półkoliste, odcinkowe, eliptyczne, paraboliczne, koszowe) - o podwójnej krzywiźnie (kopuły obrotowe, sklepienia beczułkowe) - złożone (np. klasztorne, nieckowate, zwierciadlane, krzyżowe i inne). 7. Źródłem zagrożenia dla bezpieczeństwa pracy sklepienia może być: - niedostateczna sztywność podpór (ewentualnie wytrzymałość ściągów) przeciwstawiających się siłom rozporu pochodzącym od sklepienia; - pojawienie się obciążenia równomiernie rozłożonego (np. technologicznego – użytkowego) oddziałującego tylko na część powierzchni sklepienia; - pojawienie się obciążeń liniowych (równoległych do klucza i wezgłowi sklepienia) pochodzących np. od ścian usytuowanych na wyższej kondygnacji. - pojawienie się obciążeń skupionych pochodzących np. od więźby dachowej, która wsparła się na sklepieniu na skutek deformacji (spowodowanej przeciążeniem lub uszkodzeniem); - obniżenie wytrzymałości na ściskanie materiału (ceglanego muru) sklepienia spowodowane np. wypłukaniem spoiwa z zaprawy na skutek długotrwałego zalewania. 8. Tradycyjne metody naprawy sklepień ceglanych  Przemurowanie fragmentów sklepień – stosowane w przypadku znacznych uszkodzeń lub ubytków cegieł płaszcza sklepienia. Realizowane odcinkami po wykonaniu pełnego deskowania. Materiały stosowane do naprawy muszą cechować się podobnymi właściwościami mechanicznymi.  Spoinowanie stosowane przy ubytkach zaprawy.  Wypełnienie rozspojeń w płaszczu sklepienia metodą grawitacyjną przez zalewanie od góry lub metodą iniekcji ciśnieniowej. Stosuje się zaczyn cementowy lub żywice epoksydowe.  Wymiana zasypki na materiał o zaprojektowanym ciężarze nasypowym i korzystnym tarciu wewnętrznym, wypełnienie pach sklepienia betonem lekkim.  Wykonanie dodatkowej powłoki żelbetowej ponad sklepieniem i podwieszenie do niej ceglanego płaszcza za pomocą kotew. Powoduje to: zwiększenie obciążeń, zwiększa opór dyfuzyjny przegrody, metoda nieodwracalna. Metoda nieakceptowana przez konserwatorów zabytków.  Wykonanie konstrukcji odciążających w postaci stropu nad sklepieniem lub dodatkowe ściągi do przenoszenia sił rozporu.  Metody kompozytowe: FRP (Fiber Reinforced Polymers) z matrycą z żywic polimerowych oraz FRCM (Fiber Reinforced Cementitous Matrix) z matrycą ze specjalnej zaprawy mineralnej. Wysoko wytrzymałe włókna szklane, aramidowe lub węglowe. Szczególnie chętnie stosowane są siatki ze względu na optymalny poziom dyfuzyjności. 9. USZKODZENIA i NAPRAWY STROPÓW PŁASKICH Do częstych uszkodzeń stropów stalo-ceramicznych należy odspojenie dolnej części pustaka na skutek korozji prętów zbrojeniowych lub w wyniku zjawisk nadzwyczajnych np. pożaru, chwilowego przeciążenia elementu. Metody napraw: a. Podparcie stropu elementami stalowymi tworzącymi ruszt stalowy b. Lokalne naprawy ( oczyszczenie powierzchni profili stalowych, dospawanie dodatkowych elementów, obetonowanie itp.) c. Wzmocnienie poprzez powiększenie przekroju poprzecznego (wykonanie płyty nadbetonu) d. Wzmocnienie poprzez zastosowanie nowego układu konstrukcyjnego. Projektowanie na terenach szkód górniczych 1. Prognoza podstawowa przy projektowaniu na terenach szkód górniczych powinna zawierać: - wskaźniki: maksymalnego obniżenia, maksymalnego nachylenia, ekstremalnych odkształceń poziomych, ekstremalnych krzywizn, - informacje dotyczące sytuacji geologiczno-górniczej, jak i czasu wystąpienia przewidywanych deformacji terenu. 2. ZASADY PROJEKTOWANIA USTROJU NOŚNEGO BUDYNKU NA SZKODACH GÓRNICZYCH: Dotyczy też budynków na terenach sejsmicznych. 1) Podział budynku na segmenty – przerwy dylatacyjne: 5 cm – w poziomie posadowienia i między fundamentami, 10 cm na pozostałej części obiektu. Max dł. Segmentu kat. III i IV: 36 m Max. dł. Segmentu o konstrukcji murowej lub szkieletowej: 36 m. 2) Układ nośny kształtuje się jako ścianowy lub szkieletowy z wypełnieniem murowym. Zalecany rozstaw słupów do 6 m. Przerwy dylatacyjne lokalizuje się w miejscach zmiany głębokości posadowienia. Nie zaleca się stosowania budynków usztywnionych tylko kondygnacją podziemną. Należy dążyć do symetrycznego układu ścian nośnych względem osi. Należy w jak największym stopniu ograniczać perforacje otworową ścian piwnic. 3) Fundamenty oprócz obciążeń pionowych z budynku muszą przenosić siły poziome wynikające z oddziaływań górniczych, a także zapewnić niezmienność geometryczną rzutu budynku *segmentu*. Rodzaje fundamentów: ruszt ław, ruszt ław skotwionych ściągami, ławy z przeponą kotwiczną, płyty fundamentowe oraz skrzynie piwniczne. Dla ustrojów szkieletowych: stopy fundamentowe powiązane z ławami biegnącymi pod ścianami wypełniającymi szkielet. Stopy fundamentowe powinny być spięte ściągami przekątnymi. Ławy fundamentowe należy zbroić w płaszczyźnie rusztu w celu przeniesienia poziomych sił rozciągających. Fundamenty powinny być posadowione na jednym poziomie w obrębie jednego segmentu. 4) W przypadku posadowienia na różnych głębokościach jeden segment piwnicy powinien być zaprojektowany w formie skrzyni o stałej wysokości. Kondygnacje te powinny być wykonane jako monolityczne – w obrębie jednej kondygnacji jeden materiał. 5) Konstrukcja ścian powinna mieć układ tarczowy i być powiązana za pomocą wieńca. 6) Stropy należy projektować jako monolityzowane tarcze usztywnione za pomocą wieńców. W stropach gęstożebrowych doprojektować zbrojenie prostopadłe do osi belek. W stropach prefabrykowanych – dodatkowe dyblowe połączenia między ścianą a stropem. Zbrojenie wieńców łączyć za pomocą spawania. 7) Nadproża okienne i drzwiowe – należy dążyć do połączenia ich z wieńcem stropowym, bez tego wys. min. 25 cm. W ścianach betonowych wokół otworu dodatkowe zbrojenie. 3. Wpływy dynamiczne: - wstrząsy sejsmiczne, - wstrząsy parasejsmiczne (górnicze), - wstrząsy i drgania spowodowane ruchem ciężkich pojazdów, - wstrząsy i drgania spowodowane przez maszyny zainstalowane w sąsiednich budynkach przemysłowych, - wstrząsy i drgania spowodowane niektórymi robotami, np. wbijaniem pali, wyburzaniem.  Ocena stanu technicznego 1. Ustawa „Prawo budowlane” nakłada obowiązek opracowania opinii technicznej lub ekspertyzy technicznej budynków mieszkalnych wielorodzinnych oraz użyteczności publicznej co najmniej raz do roku lub jeśli Urząd Nadzoru Budowlanego otrzyma informacje o złym stanie technicznym budynku może w drodze decyzji nakazać sporządzenie ekspertyzy techncznej. 2. W przypadku stwierdzenia zagrożenia bezpieczeństwu, Nadzór budowlany może nakazać: - Zakaz użytkowania obiektu, - usunąć nieprawidłowości, - rozbiórkę – nie ma zastosowania do rejestru zabytków. 3. Z WT: Rozbudowa, nadbudowa, przebudowa oraz zmiana sposobu użytkowania powinna być poprzedzona ekspertyzą techniczną konstrukcji i elementów budynku, z uwzględnieniem stanu podłoża gruntowego. Ocena stanu technicznego jest też wymagana: o przy ww. pracach modernizacji bądź adaptacji zespołów mieszkaniowych, o przy ocenie wartości nieruchomości, o po sytuacjach nadzwyczajnych oddziaływań, np. powodzie, trzęsienia, pożary, o indywidualne sytuacje, np. „wizyta osoby ważnej” o w sytuacjach „zdroworozsądkowych”, np. przy zauważeniu uszkodzeń. 4. Definicje: Obiekt budowlany – należy przez to rozumieć budynek, budowlę bądź obiekt małej architektury, wraz z instalacjami zapewniającymi możliwość użytkowania obiektu zgodnie z jego przeznaczeniem, wzniesiony z użyciem wyrobów budowlanych Budynek – należy przez to rozumieć taki obiekt budowlany, który jest trwale związany z gruntem, wydzielony z przestrzeni za pomocą przegród budowlanych oraz posiada fundament i dach. Budowli– należy przez to rozumieć każdy obiekt budowlany niebędący budynkiem lub obiektem małej architektury, jak obiekty liniowe, lotniska, mosty, wiadukty, estakady, tunele, przepusty, sieci techniczne, wolno stojące maszty antenowe itp………………….. 5. FORMALNE ZASADY OPRACOWANIA TECHNICZNO-BUDOWLANEJ OCENY STANU ZACHOWANIA BUDYNKU: 1) Oceny stopnia zużycia należy dokonywać w stosunku do umownie wydzielonych części budynku np. odrębnie w stosunku do fundamentów, ścian nośnych, stropów, konstrukcji dachów, systemu odwodnienia, stanu zachowania elewacji, elementów wyposażenia i wykończenia. Przy ocenie poszczególnych umownie wydzielonych elementów należy uwzględnić przewidywany okres ich użytkowania. 2) W przypadku oceny zespołu zabudowy należy przeanalizować historię oddziaływań takich, jak powodzie, pożary, sposób użytkowania obiektów, kolejność rozbudowy i nadbudowy, wzajemne powiązania w przypadku zabudowy zwartej. 3) Opinia stanu technicznego budynku w pierwszej kolejności powinna uwzględniać zgodność istniejących rozwiązań z obowiązującymi przepisami i normami 6. Zużycie techniczne - oblicza się od całkowitej wartości budynku, budowli i zależy od następujących czynników: o wiek obiektu budowlanego,  o trwałość zastosowanych materiałów, o jakość wykonawstwa budowlanego, o sposób użytkowania i warunki eksploatacyjne, o wady projektowe, o sposób prowadzenia remontów bieżących. Zużycie określa się procentowo. 7. Wskaźniki stopnia zużycia: 1) Dla budynków niestarannie utrzymywanych – Metoda czasowa liniowa Rossa 2) Dla budynków przeciętnie utrzymywanych – Formuła Rossa i Ungera 3) Dla budynków ponadprzeciętnie utrzymywanych – Metofa Rossa i Romsterfena 4) Dla budynków bardzo starannie utrzymywanych – Metoda Eytelweina Konstrukcje z drewna klejonego 1. Klasy układów konstrukcyjnych: a) układy płaskie – przenoszą obciążenia pionowe oraz poziome (przejmowane przez ustroje drugorzędne oraz stężenia): o belkowe, o kratowe, o słupowo-ryglowe, o łuki – łuki mało wyniosłe: dwu- i trójprzegubowe, bezprzegubowe; łuki wyniosłe/strzeliste o ramy: bezprzegubowe, dwu-, trójprzegubowe b) układy przestrzenne – przejmują wszystkie obciążenia i zapewniają sztywność przestrzenną całej konstrukcji: o elementy płaskie o modelu jednowymiarowym w układach przestrzennych 2. Podział stężeń ze względu na lokalizację: - stężenia połaciowe, - stężenia pionowe ścian podłużnych, - stężenia pionowe ścian poprzecznych. 3. Praktyczne określenie nośności elementu w sytuacji pożaru 4. Fundamentowanie na skałach/gruntach skalistych Fundament powinien mieć jak najszerszą podstawę, bo wtedy naprężenia zbliżają się jak najbardziej do średnich. Skały dzielimy ze względu na ich genezę: o Skały magmowe: głębinowe, wylewne i żyłowe. o Skały osadowe: okruchowe i chemiczne. o Skały metamorficzne: przeobrażone magmowe i osadowe na głębokościach, na których panują podwyższone temperatury i ciśnienie oraz w zależności od wytrzymałości na ściskanie: o Skały twarde o Rc > 5MPa. o Skały miękkie o Rc < 5MPa. 5. Projektując fundamenty na skałach należy uwzględnić: zwietrzenie skały, jej spękanie, wygładzenie i uskoki. W celu określenia bezpiecznego poziomu posadowienia należy wykonać doły próbne (szurfy) w nieregularnych rozmieszczeniach na działce inwestycyjnej. Bardzo często wykonuje się badania geofizyczne. Wietrzenie skał: Związana jest z rodzajem skały i jej uwarstwieniem. Ponadto, skały są na swojej powierzchni nierówno wyżłobione wskutek erozji, a zagłębienia wypełnione są zwietrzeliną gliniastą. Wapienie (oraz dolomity i gipsy): Przy tych skałach należy zwrócić uwagę na zjawiska krasowe (miejsca takie omijać lub modyfikować). 6. Spękanie skał:  Skala spękania skały będzie miało znaczenie na wartości odkształceń lub nierównomiernych ruchów ustroju nośnego.  Przy projektowaniu należy uwzględnić charakter, wielkość oraz kierunek spękań.  W razie konieczności należy wykonać uszczelnienie spękań skalnych. Wygładzenie skał:  Fundament posadowiony na takiej skale może w skutek małego współczynnika tarcia zostać łatwo przesunięty.  Należy wykonać schodkową podstawę fundamentu. 7. Ogólne wytyczne fundamentowania na skałach litych: 1) Należy dążyć do posadowienia budowli na jednym typie podłoża skalistego. 2) Fundamenty bezpośrednie stosuje się gdy strop skały znajduje się na głębokości nie większej niż 4m. W przypadku gdy głębokość jest większa stosuje się posadowienie pośrednie na palach lub studniach. 3) W przypadku nierównomiernej głębokości stropu skały należy wykonać pale formowane w gruncie pod całym budynkiem. 8. Elementy kotwiące: - Kotwy gruntowe – stałe lub tymczasowe, linowe lub prętowe, do gruntów ziarnistych lub skalne. Kotew/kotwa wbija się w grunt i kotwi w nim obiekt. 2 rodzaje ze względu na rozkład sił w buławie. Przekrycia dużych rozpiętości 1. Podział elementów konstrukcji z uwagi na pracę statyczną: a) elementy prętowe: - belki proste i zakrzywione - ustroje belkowe: ruszty konstrukcje wieloprzegubowe, - kratownice płaskie i przestrzenne, - łuki dwu-, trójprzegubowe, - cięgna zawieszone, - ramy płaskie i przestrzenne b) elementy powierzchniowe: - płyty i tarcze, - powłoki pełne i siatkowe, - kopuły żebrowe i powłokowe, - przekrycia membranowe, - przekrycia pneumatyczne, - konstrukcje mobilne. 2. Rodzaje przekryć:  Ramy kratowe stalowe: H=L/12 ÷20,  Ramy kratowe stalowe wspornikowe,  Belka dwuteowa gorącowalcowana H=L(1/20÷1/25)  Belka jednoprzęsłowa ażurowa H=L(1/20÷1/25)  Ramy z dwuteowników gorącowalcowanych H=L(1/40÷1/50)  Blachownice (belki spawane) H=L(1/10÷1/16)  Ramy z blachownic H=L(1/30÷1/40)  Kraty 2D H=L(1/10÷1/??)  Kraty 3D  Ruszty kratowe H=L/20÷25  Kratownice trójkątne  Ruszty: prostokątne, diagonalne,  Systemy konstrukcyjne sprężone – prefabrykowane,  Ramy –kraty  Przekrycia strukturalne H=L/40÷60  Ustroje cięgnowe: powłokowe, linowe, membranowe  Przekrycia wiszące linowe – konstrukcja, w której cięgna nośne pracują niezależnie od stropu. W tym przypadku elementy pokrycia mogą być ułożone bezpośrednio na cięgnach lub być na nich bezpośrednio zawieszone.  Przekrycia membranowe Budynki wysokościowe 1. Projekt windy wg Elishy Otisa 1853 r. – przełomowy moment budownictwa wysokiego. 2. The Home Insurance Building, 1885 r. – pierwszy budynek uznany za wysoki, 42 m – 11 kondygnacji. 3. Obecnie najwięcej wysokich budynków jest o konstrukcji żelbetowej. 4. Miara maksymalnego przemieszczenia na szczycie budynku do jego całkowitej wysokości. Przyjmuje się wychylenia wierzchołka wieżowca według zależności: f=H/500, f- oznacza wychylenie wierzchołka budynku, H- to wysokość tego budynku W ostatnich latach widoczny jest trend projektowy, aby maksymalne wychylenia zredukować do wartości wynoszącej f=H/750÷1200, dzięki czemu uzyskuje się większy komfort użytkowania budynku. 3. Poprawne zaprojektowanie fundamentów obiektów wysokich jest warunkowane w szczególności: -rodzajem oraz głębokością występowania gruntów nośnych, -rzędnej na której występuje lokalny poziom wodonośny, -liczbą kondygnacji podziemnych, -wielkością sił poziomych będących konsekwencją wyboru formy architektonicznej wieżowca Posadowienie budynków wysokich realizowane jest przez szereg dobrze rozpoznanych form fundamentowania, takich jak: płyta fundamentowa, pale żelbetowe, barety, kesony lub opuszczane studnie. Fundament FPP – fundament płytowo-palowy o wysokiej nośności i ograniczeniu osiadania, duża sztywność. Pale 4. METODY WZNOSZENIA KONDYNACJI PODZIEMNYCH  Metoda „stropowa” często określana również metodą mediolańską, ponieważ pierwszy raz została zastosowana w Mediolanie przy budowie metra. Polega na wykonaniu ścian szczelinowych do poziomu projektowanej płyty fundamentowej, następnie wykonuje się płyty stropowe niższych kondygnacji aż do poziomu płyty fundamentowej oraz pali lub baret. Konstrukcja nadziemna budynku jest realizowana dopiero po zakończeniu prac w części podziemnej.  Kolejną metodą jest „top & down”, która jest zbliżona do klasycznej metody stropowej, z taką różnicą, iż tutaj realizowane są równocześnie kondygnacje podziemne i nadziemne. Wybranie urobku ziemnego odbywa się za pośrednictwem pozostawionych w stropach otworów technologicznych.  Ostatnią metodą jest „półstropowa” zwana również tarczową lub obręczy rozpieranej. Stosowana jest przy realizacji bardzo dużych obiektów, w których stropy wykonuje się jedynie dookoła wykopu, tworząc obręcz. Stropy wspierają się identycznie, jak w dwóch wcześniej opisanych metodach, za pomocą tymczasowych słupów stalowych posadowionych na baretach lub palach. W obrysie stropów obręczowych prace wykonuje się klasycznie, a centrum realizuje się w otwartym wykopie.