07_Kowalewski_J_Przyczyny_awarii_warstwy_elewacyjnej_sciany_trojwarstwowej.pdf

XXIV

awariebudowlane

Mgr inŜ. J ERZY K OWALEWSKI

Instytut Techniki Budowlanej

PRZYCZYNY AWARII WARSTWY ELEWACYJNEJ

Ś CIANY TRÓJWARSTWOWEJ

THE REASONS FOR COLLAPSE OF THE CAVITY WALL OF THE FACADE LAYER

Streszczenie W artykule przedstawiono przypadek zawalenia się fragmentu warstwy elewacyjnej ściany trój-

warstwowej. Awaria nastąpiła w nowym obiekcie, jeszcze przed oddaniem jego do uŜytku, bez wyraźnych

dodatkowych bodźców czy obciąŜeń. W wyniku przeprowadzonych badań i analiz stwierdzono, Ŝe przyczyną

awarii były błędy projektowe w postaci ustawienia mimośrodowo, na warstwach papy, wysokiej ściany

elewacyjnej. Dodatkową przyczyną awarii były błędy w zamocowaniu (połączeniu) warstwy elewacyjnej

z warstwą konstrukcyjną ściany trójwarstwowej. Zalecono rozebranie warstwy elewacyjnej.

Abstract This article presents a case of collapse part of the facade made with cavity wall system. The failure

occurred in the new building, even before its allowance to use, without explicit incentives or additional tension.

As a result of its research and analysis, it was found that the causes of the accident were errors in the design in

particular construction of eccentric facade wall on the stack of building paper. An additional causes of the

accident were errors in fitting the facade layer to a construction layer of cavity wall system. It was recommended

to disassemble of the facade.

1. Wst ę p

W budowanym w 2007 r. obiekcie o wymiarach w rzucie około 100 ´ 200 m i wysokości

ponad 8 m, zasadniczą konstrukcję nośną stanowiły elementy stalowe. Zewnętrzne ściany

osłonowe w tym obiekcie zostały wykonane jako murowane, trójwarstwowe. Konstrukcyjną,

warstwę wewnętrzną ściany stanowił beton komórkowy grubości 24 cm. W szczelinie, o wy-

miarach wg projektu 15 cm, znajdowała się wełna mineralna grubości 12 cm i pustka wenty-

lacyjna. Zewnętrzną, elewacyjną warstwę ściany stanowiły bloczki betonowe grubości 12 cm

typu AmerBlok. Warstwa elewacyjna połączona była z wewnętrzną warstwą ściany za pomo-

cą kotew drutowych zamocowanych w betonie komórkowym za pośrednictwem koszulki

plastikowej.

W znacznych fragmentach ścian, warstwa elewacyjna z bloczków betonowych wykonana

była na pełną wysokość tzn. 8,1 m. W innych fragmentach, przykładowo przy bramach

wjazdowych, w warstwie elewacyjnej występowały elementy konstrukcji stalowej. W tym

przypadku warstwy elewacyjne miały znacznie mniejszą wysokość niŜ 8 m.

Ściany zewnętrzne obiektu były wykonywane w okresie wiosenny 2007 r.

W sierpniu 2007 r., w nocy, nastąpiło zawalenie się fragmentu warstwy elewacyjnej.

W okresie awarii noc była spokojna, bez opadów atmosferycznych i bez silnego wiatru.

XXIVKonferencjaNaukowoTechniczna

SzczecinMiędzyzdroje,2629maja2009

Budownictwo ogólne

2. Badania i analizy przyczyn awarii

W trakcie wizji lokalnej stwierdzono, Ŝe wykonane juŜ były wszystkie ściany zewnętrzne

obiektu. Na szczycie ścian znajdowały się obróbki blacharskie chroniące warstwy izolacyjne

przed zamakaniem.

Awaria nastąpiła na północnej ścianie. Zawaleniu (rys. 1) uległa wydzielona dwoma

dylatacjami warstwa elewacyjna na długości około 20 m. Ten fragment ściany był wykonany

około 4 miesiące wcześniej.

Rys. 1. Zawalony fragment elewacji

RównieŜ poza zawalonym fragmentem ściany, w niektórych innych miejscach, stwierdzo-

no nieznaczne przemieszczenia (wybrzuszenia) w dolnych częściach warstw elewacyjnych.

Rys. 2. Sposób posadowienia warstwy elewacyjnej

660

Kowalewski J.: Przyczyny awarii warstwy elewacyjnej ś ciany trójwarstwowej

Na rysunku 2 pokazano sposób posadowienia warstwy elewacyjnej.

W wyniku zawalenia się warstwy elewacyjnej nastąpiło poziome pęknięcie konstrukcyjnej

warstwy wewnętrznej z betonu komórkowego. Oceniono, Ŝe pęknięcie ściany wewnętrznej

nastąpiło na skutek uderzenia przez bloczki betonowe walącej się warstwy elewacyjnej.

Po awarii stwierdzono, Ŝe część drutów kotwiących pozostała w warstwie wewnętrznej

(w betonie komórkowym) a część drutów została wyrwana z betonu komórkowego i znalazła

się na rumowisku wraz z betonowymi bloczkami elewacyjnymi. W zawalonym fragmencie

ściany rozstaw drucianych zakotwień dochodził w poziomie do 80 cm podczas gdy zalecany

był rozstaw co 50 cm. Niektóre zakotwienia były umiejscowione w fugach. Niektóre

z otworów dla osadzenia koszulek plastikowych były znacznie większe niŜ zalecane. Liczbę

zakotwień oceniono na 4 szt/m² gdy zalecane jest 5 szt/m² plus dodatkowe kotwy np. przy

otworach. Stosowane były druty o dwóch rodzajach nagwintowania (25 mm i 33 mm), druty

były osadzone na róŜnej głębokości (od 4 do 7 cm). Szczelina między warstwą elewacyjną

i warstwą nośną muru wynosi 16 i 16,5 cm zamiast projektowanych 15 cm.

Schemat układu elementów przekroju ściany pokazano na rys. 3.

Rys. 3. Schemat ściany elewacyjnej

NaleŜy zwrócić uwagę, Ŝe warstwa elewacyjna, bloczek pośredni i ściana fundamentowa

nie były zlicowane w jednej płaszczyźnie lecz wzajemnie przesunięte. Z rysunków projekto-

wych moŜna było wnosić, Ŝe mimośrody między poszczególnymi elementami wynosiły

od 1 do 3 cm. Pomiary wykonane w rzeczywistości w róŜnych miejscach ściany wskazały

równieŜ na wartości mimośrodów zmieniające się od 1 do 3 cm. W niektórych miejscach

łączny mimośród między warstwą elewacyjną a ścianą fundamentową wynosił do 5 cm.

Z konstrukcyjnego punktu widzenia taki układ elementów musi budzić zastrzeŜenia.

661

Budownictwo ogólne

MoŜna przewidzieć, Ŝe mimośrodowe ustawienie elementów będzie powodować, iŜ blo-

czek pośredni będzie miał tendencje do obracania się, dolny fragment warstwy elewacyjnej

będzie miał tendencje do wychylania się na zewnątrz oraz w dolnej części ścian w kotwach

drutowych łączących warstwę elewacyjną z betonem komórkowym będą występowały dodat-

kowe siły rozciągające.

Między bloczkiem pośrednim a ścianą fundamentową znajdowała się gruba warstwa papy.

Między warstwą elewacyjną a bloczkiem pośrednim w niektórych miejscach znajdowała się

folia budowlana (rys. 2).

Badania laboratoryjne, bloczków betonowych pobranych z rumowiska, wykazywały, Ŝe za-

stosowane bloczki spełniały wymagania normowe a parametry wytrzymałościowe odpowia-

dały wartościom podanym w katalogach producenta i deklaracjach zgodności wystawionych

przez producenta.

Dla schematu ściany elewacyjnej jak na rys. 3 wykonano obliczenia nośności. Z obliczeń

wynikało, Ŝe dla ściany fundamentowej warunek stanu nośności granicznej był spełniony.

Z oszacowania nośności warstwy elewacyjnej o wysokości 8,1 m wynikało, Ŝe warunek stanu

granicznego będzie spełniony jeŜeli ściana będzie usztywniona na odcinku (na wysokości)

większym niŜ 1 m.

Badania i analizy wskazały, Ŝe rzeczywiste nośności kotew drutowych były zróŜnicowane

i wahały się od 0 do 0,8 kN.

Na podstawie analizy numerycznej MES oszacowano, Ŝe dla warstwy elewacyjnej o wysokości

8,1 m, w najniŜej połoŜonych kotwach drutowych, moŜe wystąpić siła rozciągająca 0,73 kN.

Oznacza to, Ŝe dla niektórych kotew występowały obciąŜenia większe od nośności. DuŜe siły

występowały tylko w kotwach najniŜej połoŜonych. W przypadku wyeliminowania najniŜej

połoŜonej kotwy drutowej, duŜe siły (np. 0,53 kN) wystąpią w kotwach połoŜonych wyŜej.

3. Ustalenia i wnioski

Na postawie przeprowadzonych badań i analiz stwierdzono, Ŝe nieprawidłowe było usta-

wienie wysokiej warstwy elewacyjnej z duŜym mimośrodem w stosunku do ściany fundamen-

towej oraz niska jakość kotew drutowych. Przyczyną zawalenia się fragmentu elewacji było

przekroczenie nośności kotew na wyrywanie.

Dla wszystkich warstw elewacyjnych o wysokości 8,1 m, ustawionych mimośrodowo na

ścianie fundamentowej i z kotwami drutowymi o niskiej jakości nie było spełnione wyma-

ganie podstawowe dotyczące bezpieczeństwa konstrukcji. Wszystkie warstwy elewacyjne

o wysokości 8,1 m, znajdowały się w stanie awaryjnym i przy najmniejszych dodatkowych

bodźcach równieŜ groziły zawaleniem.

Obiekt budowlany z takimi elementami budowlanymi nie powinien być dopuszczony do

uŜytku i eksploatacji. Warstwy elewacyjne o wysokości 8,1 m powinny być rozebrane. Nowa

elewacja powinna spełniać wymagania w zakresie bezpieczeństwa konstrukcji.

Warstwy elewacyjne o mniejszej wysokości (np. ustawione na belkach stalowych

w otworach bramowych) nie budziły zastrzeŜeń w zakresie stanu bezpieczeństwa konstrukcji.

Warstwy te mogły pozostać.

662

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: