Konstrukcje wieżowe żelbetowe i murowe. Podstawy diagnostyki

Marek Lechman

Przedmiotem monografii są konstrukcje wieżowe żelbetowe i murowe (kominy żelbetowe i murowane, wieże telekomunikacyjne, wieże antenowe, widokowe itp.). Od innych konstrukcji odróżnia je szerokie spektrum oddziaływań i wpływów, jakim są poddane (obciążenia zewnętrzne statyczne i dynamiczne, wpływy termiczne, wpływy fizykochemiczne, obciążenia klimatyczne, w tym insolacja, czynniki natury reologicznej itp.). Żelbetowe i murowe konstrukcje wieżowe są z jednej strony obiektami budowlanymi, z drugiej zaś mogą pełnić funkcje urządzeń technologicznych o istotnym znaczeniu dla funkcjonowania zakładów przemysłowych i elektrowni (np. kominy przemysłowe). W monografii prezentowane są wyniki prac badawczych i ekspertyzowych oraz obserwacji prowadzonych w okresie ostatnich trzydziestu lat, dotyczących żelbetowych i murowych konstrukcji wieżowych w zakresie obejmującym zarówno badania poligonowe (in situ), laboratoryjne, jak i wyniki analiz obliczeniowych. W tym okresie wdrożono w Polsce do praktyki projektowania i wykonawstwa postanowienia norm europejskich, związane z zaostrzonymi wymaganiami ochrony środowiska i zapewnieniem trwałości tych konstrukcji. Dużą część rozpatrywanych obiektów, zaprojektowanych i zrealizowanych według wcześniej obowiązujących norm, poddano modernizacji i remontom przy zastosowaniu nowych rozwiązań materiałowo-technologicznych i konstrukcyjnych. W rozdziale 2., poprzedzonym wstępem, przedstawiono zasady ustalania wartości obciążeń i oddziaływań, jak również podstawowe ustalenia dotyczące projektowania i wymiarowania konstrukcji wieżowych według norm PN-EN. Szczegółowo opisano procedurę dotyczącą wyznaczania charakterystycznego obciążenia wiatrem w kierunku działania wiatru w odniesieniu do konstrukcji wieżowych cylindrycznych i zbieżnych. Zasadniczą część monografii poświęcono diagnostyce rozpatrywanych typów konstrukcji, zgodnie z wymaganiami przyjętymi w aktualnych normach europejskich, wraz z przykładami zastosowań w odniesieniu do istniejących obiektów. W rozdziałach 3., 4. i 6. przedstawiono naukowe podstawy dotyczące nośności przekrojów pierścieniowych i prostokątnych wież, poddanych zginaniu z udziałem siły osiowej. Uzyskano w tym zakresie szereg oryginalnych rozwiązań w postaci analitycznej (zależności matematycznych), z uwzględnieniem fizycznej nieliniowości materiałów. Otrzymane rozwiązania przedstawiono w postaci krzywych interakcji siła osiowa – moment zginający. Porównano je z wynikami badań słupów żelbetowych ściskanych mimośrodowo, uzyskując dobrą zgodność. Oddziaływania termiczne, jakim poddane są rozpatrywane konstrukcje wieżowe, omówiono w rozdziale 5. Według zastosowanego w monografii podejścia, momenty w przekrojach pionowych i poziomych, wynikające z odkształceń wymuszonych spowodowanych różnicą temperatury oraz owalizacją, wyznaczane są na podstawie zależności moment – krzywizna, z uwzględnieniem rozciągania betonu między rysami (tension stiffening). Rozdziały 5 – 8 poświęcone są głównie diagnostyce poszczególnych typów konstrukcji wieżowych, zaś w rozdziale 9. przedstawiono system komputerowo wspomaganego monitoringu konstrukcji wieżowych wraz z programami komputerowymi powstałymi na bazie opracowanych w monografii algorytmów obliczeniowych.

Obciążenie śniegiem w Polsce w projektowaniu i diagnostyce konstrukcji

Jerzy A. Żurański, Andrzej Sobolewski

W monografii przedstawiono wyniki analizy statystycznej i probabilistycznej obciążenia śniegiem gruntu na obszarze Polski jako wielkości odniesienia w ocenie obciążenia śniegiem dachów. Omówiono techniki i metody pomiarowe pokrywy śnieżnej na gruncie, stosowane w Polsce, oraz podano przykładowe wyniki pomiarów grubości pokrywy śnieżnej, ciężaru objętościowego śniegu i obciążenia śniegiem gruntu. Do analizy statystycznej i probabilistycznej wykorzystano wartości maksymalne obciążenia śniegiem gruntu wybrane z każdej zimy z lat 1950–2010 ze 115 stacji i posterunków meteorologicznych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowego Instytutu Badawczego. Wartości charakterystyczne obciążenia śniegiem gruntu, o okresie powrotu 50 lat, oszacowano za pomocą rozkładu prawdopodobieństwa wartości ekstremalnych, zwanego rozkładem Gumbela, którego parametry szacowano metodą największej wiarygodności. Wyniki przedstawiono tabelarycznie oraz graficznie w postaci wykresów i map terytorialnego rozkładu obciążenia śniegiem w Polsce. Omówiono metodę ustalania strefowych wartości obciążenia śniegiem, przedstawiono nowy podział kraju na strefy obciążenia przyjęty przez Polski Komitet Normalizacyjny i opublikowany w załączniku krajowym do normy europejskiej oraz w zmianie do dotychczasowej normy polskiej. W monografii przedstawiono ocenę wyjątkowych wartości obciążenia śniegiem gruntu oraz długotrwałości występowania określonych wartości obciążenia śniegiem. Omówiono awarie i katastrofy konstrukcji pod ciężarem śniegu w Polsce w latach 1968–2006. Szczególną uwagę poświęcono wynikom pomiarów i analiz obciążenia śniegiem wykonanym po katastrofie hali MTK w Chorzowie w styczniu 2006 r. W pracy omówiono dotychczasowe przepisy i normy polskie ustalające obciążenie śniegiem dachów, poczynając od końca XIX w. aż po normy aktualne. Przedstawiono także kierunki dalszych prac, zaproponowane przede wszystkim na podstawie wyników pomiarów i analiz wykonanych po katastrofie hali MTK w Chorzowie. Omówiono problemy diagnostyki konstrukcji zaprojektowanych w czasie obowiązywania norm, w których normowe obciążenie śniegiem było mniejsze, niekiedy znacznie, w stosunku do norm aktualnych. Przedstawiono także zagadnienia związane z odśnieżaniem dachów. W pięciu załącznikach podano: 1) współrzędne geograficzne i krótkie opisy stacji i posterunków meteorologicznych IMGW-PIB, z których wykorzystano wyniki pomiarów; 2) analizowane dane pomiarowe; 3) wykresy wieloletnich przebiegów zimowych wartości maksymalnych obciążenia śniegiem gruntu w latach 1950-2010; 4) wyniki obliczeń statystycznych i probabilistycznych; 5) wykresy na siatce probabilistycznej Gumbela wartości obciążenia zmierzonych przez 115 stacji i posterunków.

Diagnostyka wytrzymałości betonu w konstrukcji

Lesław Brunarski, Marek Dohojda

W monografii przedstawiono problematykę diagnostyki wytrzymałości betonu na ściskanie in situ, uwzględniając możliwości bezpośrednich badań próbek rdzeniowych oraz pośrednich metod badań nieniszczących. Poddano w niej krytycznej analizie i skorygowano nieuprawnione procedury badania i oceny wytrzymałości betonu w konstrukcji oraz przedstawiono oryginalne propozycje alternatywne. Uwzględniono dotychczas pomijane kwestie przedziałów ufności dopasowanych zależności korelacyjnych i określania niepewności rozszerzonej wyników badań. Monografia składa się z czterech rozdziałów oraz suplementu. W rozdziale 1 zawarto zasady i sposoby badania oraz oceny wytrzymałości betonu na ściskanie w konstrukcji. Przedstawiono komentarze do związanych norm, wskazując na potrzeby ich korekt i uzupełnień. Rozdział 2 dotyczy diagnostyki wytrzymałości betonu w konstrukcji na podstawie bezpośredniego badania próbek rdzeniowych. W rozdziale 3 i 4 szczegółowo potraktowano kwestie określania zależności korelacyjnych pomiędzy wynikami badań metodami pośrednimi a wytrzymałością betonu na ściskanie w próbkach rdzeniowych oraz sprawdzania normowych kryteriów zgodności wytrzymałości betonu. W suplemencie przedstawiono wybrane metody statystyczne mające na celu ułatwienie Czytelnikowi zrozumienia proponowanych oryginalnych procedur diagnostycznych. Publikacja adresowana jest do pracowników specjalistycznych laboratoriów badawczych w instytutach i na wyższych uczelniach, a także do wykonawców konstrukcji z betonu i rzeczoznawców – ekspertów budowlanych.

Wolno stojące kominy żelbetowe. Obliczanie i projektowanie według norm PN-EN

Marek Lechman

Przedmiotem wytycznych są obliczenia statyczne oraz zasady projektowania i wykonywania wolno stojących kominów żelbetowych według wymagań norm PN-EN 13084-1 i PN-EN 13084-2. W opracowaniu określono szczegółowe wymagania i kryteria oceny dotyczące projektowania i wykonywania betonowych kominów monolitycznych i prefabrykowanych zgodnie z PN-EN 13084-2. Wymagania te są związane z zapewnieniem wytrzymałości i stateczności kominów betonowych zgodnie z wymaganiami ogólnymi podanymi w PN-EN 13084-1. W stosunku do dotychczas obowiązujących przepisów (PN-88/B-03004) najważniejsze zmiany w zakresie obliczania i wymiarowania kominów żelbetowych to: wprowadzenie metody częściowych współczynników w odniesieniu do obciążeń i materiałów, przyjęcie nieliniowych związków fizycznych betonu i stali według PN-EN 1992-1-1:2004, sposób wymiarowania przekrojów w stanach granicznych nośności.

Wpływ łączników zbrojenia z izolacją na właściwości cieplne połączeń konstrukcyjnych. Metodyka oceny z przykładami

Robert Geryło

Opracowanie zawiera opis zasad określania metodą obliczeniową właściwości cieplnych połączeń konstrukcyjnych, w których są stosowane łączniki zbrojenia z izolacją cieplną. W przykładach przedstawiono podstawowy zakres obliczeń sprawdzających spełnienie wymagania związanego z ochroną przed powierzchniową kondensacją pary wodnej oraz niezbędnych do określenia strat ciepła przez przegrody zewnętrzne.

Projektowanie prefabrykowanych konstrukcji zespolonych z uwzględnieniem podatności styku i elementów podporowych

Jarosław Szulc

Europejskie normy projektowe w zakresie konstrukcji żelbetowych podają metodykę wymiarowania elementów zespolonych przy założeniu struktury homogenicznej, po uprzednim sprawdzeniu warunku nośności na ścinanie styku w płaszczyźnie zespolenia elementów. W pracy przedstawiono algorytm postępowania, oparty na modelu dwupasmowym konstrukcji zespolonej, z uwzględnieniem podatności połączenia. Zamieszczony przykład obliczeniowy wskazuje konsekwencje różnych założeń obliczeniowych, tj. kierunki i wielkości redystrybucji sił wewnętrznych w przekrojach konstrukcji zespolonej. Współczesne wymagania normowe dot. projektowania sprężonych płyt kanałowych nakazują uwzględnienie redukującego wpływu poprzecznych naprężeń ścinających na nośność stropu na ścinanie występującego w przypadku oparcia tegoż stropu na elementach podatnych. W pracy przedstawiono metodykę i przykład obliczeniowy kontroli warunku na ścinanie stropu, uwzględniające, przy szacowaniu naprężeń głównych, składnik związany z oddziaływaniem poprzecznym w stosunku do rozpiętości płyt kanałowych i jego redukcji powstającej z uwagi na różne rozwiązania konstrukcyjne połączenia belka-strop.

Wyroby hydroizolacyjne z tworzyw sztucznych i kauczuku stosowane w częściach podziemnych budynków i budowli ujęte w normie PN-EN 13967:2012

Barbara Francke

Niniejszy poradnik dotyczy normy PN-EN 13967:2012 Elastyczne wyroby wodochronne. Wyroby z tworzyw sztucznych i kauczuku do izolacji przeciwwilgociowej łącznie z wyrobami z tworzyw sztucznych i kauczuku do izolacji przeciwwodnej części podziemnych. Definicje i właściwości. W pracy dokonano interpretacji sformułowań zawartych w ww. normie odnośnie do zakresu stosowania, wartości wymagań, metod badań i systemów oceny zgodności oraz podano: − zalecenia dotyczące wartości progowych właściwości użytkowych zasadniczych charakterystyk wyrobów zależnie od przewidywanego zakresu stosowania, − zasady dotyczące oceny zgodności wyrobów według wymagań rozporządzenia Parlamentu Europejskiego 305/2011 oraz wymagań przepisów krajowych, − podstawowe informacje dotyczące warunków stosowania wyrobów ujętych w normie.

Projektowanie konstrukcji stalowych z uwagi na warunki pożarowe według Eurokodu 3

Piotr Turkowski, Paweł Sulik

W pracy omówiono problematykę bezpieczeństwa pożarowego konstrukcji stalowych. Scharakteryzowano termiczne i mechaniczne oddziaływania na konstrukcję, właściwości stali węglowych i nierdzewnych oraz elementów stalowych w warunkach pożarowych. Przedstawiono zasady i metody ustalania odporności ogniowej zabezpieczonych i nieosłoniętych elementów konstrukcyjnych (belek, słupów, elementów rozciąganych i innych), podane w Eurokodzie PN-EN 1993-1-2. Informacje zilustrowano licznymi przykładami obliczeniowymi. Opracowanie jest adresowane przede wszystkim do projektantów i wykonawców konstrukcji stalowych oraz rzeczoznawców ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych.

Części podziemne budynków wykonanych z betonu wodoszczelnego. Uszczelnianie miejsc newralgicznych

Barbara Francke

W niniejszych warunkach technicznych podano wymagania projektowe i wykonawcze związane z zabezpieczeniem wodochronnym fragmentów konstrukcji budynków wykonanych z betonu o stopniu wodoszczelności W8, położonych w częściach podziemnych, ze szczególnym uwzględnieniem miejsc newralgicznych, do których można zaliczyć: przerwy w betonowaniu w obrębie płyty dennej i ścian wraz z uszczelnieniem styków ścian i płyty dennej, rozwiązania dylatacji konstrukcyjnych oraz uszczelnienia miejsc przebić instalacyjnych. Pracę uzupełniono o zalecane wartości wymagań dla wyrobów przeznaczonych do stosowania do wyżej wymienionych uszczelnień oraz o wymagania formalne odnośnie do: dokumentacji technicznej, według której realizowane są ww. roboty oraz podstawowych zasad dopuszczenia do obrotu i stosowania wyrobów budowlanych.