Zastosowanie inteligencji obliczeniowej sieci Bayesa do oceny ryzyka powstania uszkodzeń budynków na terenach górniczych

Leszek Chomacki

Podziemna eksploatacja górnicza powoduje wstrząsy górnicze, a także deformacje powierzchni terenu, które w praktyce inżynierskiej opisuje się jako nieckę obniżeń. Jednym z istotnych wskaźników tej deformacji są odkształcenia poziome, które niejednokrotnie przyczyniają się do powstania uszkodzeń budynków murowanych na powierzchni. Dotychczas nie opracowano skutecznego i uniwersalnego narzędzia umożliwiającego ocenę ryzyka powstania uszkodzeń takich budynków. Metody wykorzystujące inteligencję obliczeniową pozwalają na symulację skomplikowanych zjawisk w wielu dziedzinach nauki. Spośród dostępnych metod wybrano te, które dają sposobność na uzyskanie wyników ze wskazaniem prawdopodobieństwa wystąpienia zdarzenia. Takie prawdopodobieństwo można interpretować jako ocenę ryzyka zdarzenia, którym w niniejszej monografii jest powstawanie uszkodzeń budynków. Opisano kryteria wyboru grupy 207 budynków wytypowanych do przeprowadzenia badań. Utworzona baza danych o budynkach oraz wpływach eksploatacji górniczej zawiera 26 zmiennych oraz 594 przypadki. Przeprowadzono analizę danych z wykorzystaniem czterech metod inteligencji obliczeniowej. Najlepsze wyniki do zaproponowanych autorskich kryteriów oceny uzyskano dla modelu utworzonego z wykorzystaniem sieci Bayesa (BN). Zaprezentowano struktury działania różnych sieci BN oraz analizę wpływu zmiennych wejściowych na dokładność klasyfikacji uszkodzeń. Przeprowadzono symulację wykorzystania utworzonego modelu w trzech wariantach: prognozie powstania uszkodzeń w budynku, diagnozowaniu przyczyn uszkodzeń oraz przypadku dysponowania niepełną bazą danych. W podsumowaniu przedstawiono informacje uzyskane za pomocą stworzonego modelu, podkreślono możliwość jego wykorzystania w ocenie ryzyka uszkodzeń budynków murowanych poddanych wpływom eksploatacji górniczej, a także zaproponowano kierunki dalszych badań.

Posadzki z wykładzin z polichlorku winylu i wykładzin włókienniczych

Iwona Gałąska, Anna Goliszek, Małgorzata Prokop

Przedmiotem opracowania są warunki techniczne wykonania i odbioru posadzek z wykładzin z polichlorku winylu i z wykładzin włókienniczych, wykonywanych na podkładach podłogowych na bazie cementu lub anhydrytowych, przeznaczonych do stosowania w budownictwie mieszkaniowym i użyteczności publicznej. Warunki techniczne mogą stanowić dokumenty odniesienia do opracowywania: opisów dotyczących określenia rodzaju, zakresu i sposobu wykonywania poszczególnych rodzajów robót (wymaganych w projektach budowlanych), specyfikacji technicznych wykonania i odbioru robót, które wraz z dokumentacją budowy określają przedmiot zamówienia (wymaganych w zamówieniach publicznych) oraz specyfikacji technicznych wykonania i odbioru robót będących przedmiotem umowy. Zakres opracowania obejmuje wymagania dotyczące właściwości materiałów, podłoży, metody układania wykładzin, a także odbioru robót wykładzinowych. Niniejsze warunki techniczne nie obejmują posadzek z wykładzin w pomieszczeniach specjalnych wykonywanych według projektu indywidualnego.

Okładziny i posadzki z płytek ceramicznych

Jacek Popczyk

Przedmiotem opracowania są warunki techniczne wykonania i odbioru robót okładzinowych i posadzkowych z płytek ceramicznych w budownictwie mieszkaniowym, użyteczności publicznej i przemysłowym. Zakres pracy obejmuje wymagania dotyczące właściwości materiałów, właściwości podłoży i sposobów ich oceny, wykonania okładzin i posadzek zewnętrznych oraz wewnętrznych, a także odbiorów robót okładzinowych i posadzkowych. Niniejsze warunki techniczne nie obejmują wykonywania okładzin ceramicznych na ociepleniach ścian zewnętrznych oraz posadzek i okładzin chemoodpornych. Roboty okładzinowe i posadzkowe powinny być wykonywane na podstawie: dokumentacji technicznej opracowanej dla konkretnej realizacji (zawierającej projekt budowlany opracowany według rozporządzenia w sprawie szczegółowego zakresu i formy projektu budowlanego oraz specyfikację techniczną wykonania i odbioru robót - obligatoryjną w przypadku zamówień publicznych) lub też umowy między inwestorem a wykonawcą, określającej co najmniej materiały, technologię wykonania oraz warunki odbioru robót (np. niniejsze warunki techniczne). Projekt budowlany powinien uwzględniać: materiały do wykonania okładziny i posadzki, lokalizację i warunki użytkowania, rodzaj oraz stan podłoży pod okładziny i posadzki.

Fire properties of electric cables used in buildings

Katarzyna Kaczorek-Chrobak

Właściwości ogniowe kabli elektrycznych stosowanych w budynkach W obiektach budowlanych stosuje się kable wykonane z użyciem różnych materiałów konstrukcyjnych polimerowych, co zwiększa ich obciążenie ogniowe, a zatem znacząco wpływa na bezpieczeństwo pożarowe budynków. Kable elektryczne i wykonane z nich instalacje elektryczne, pomimo że są istotnymi elementami bezpieczeństwa pożarowego obiektów budowlanych, nie są brane pod uwagę w ogólnej analizie bezpieczeństwa pożarowego i zwykle nie podlegają ocenie pod kątem potencjalnego zagrożenia pożarem. Tymczasem jednym z zadań w zakresie przeciwdziałania zagrożeniom pożarowym w budynkach powinno być zmniejszenie ryzyka pożarów wywołanych zwarciami w instalacjach elektrycznych. Natomiast, w przypadku wystąpienia pożaru, należy mieć na uwadze proces rozprzestrzeniania się ognia z udziałem kabli elektrycznych, który - ze względu na sposób instalacji kabli w budynkach - może przenosić ogień na duże odległości od miejsca zainicjowania pożaru oraz pomiędzy kondygnacjami budynku (poprzez szyby instalacyjne). Problem naukowy niniejszej rozprawy stanowi określenie wpływu istotnych parametrów konstrukcyjno-materiałowych kabli na ich właściwości ogniowe poprzez ustalenie zależności jakościowych, a w miarę możliwości również ilościowych, między tymi wielkościami. Celem niniejszej monografii jest wyodrębnienie istotnych czynników związanych z konstrukcją kabli elektrycznych, wpływających na określone właściwości pożarowe, takie jak: wydzielanie ciepła, wytwarzanie dymu, długość zniszczenia i ilość toksycznych produktów spalania w różnych warunkach wentylacji pomieszczeń. Zgodnie z najlepszą wiedzą autorki takie systematyczne badania nie zostały dotychczas opublikowane. Przedstawione badania są oryginalne i wypełniają lukę badawczą w aspekcie rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych kabli i przewodów elektrycznych, wpływających na ich właściwości ogniowe. W celu wyodrębnienia parametrów konstrukcyjnych kabli, które istotnie zmieniają ich właściwości ogniowe, poddano analizie osiemdziesiąt trzy kable elektryczne (osiemdziesiąt dziewięć próbek kabli) o różnej konstrukcji i zastosowanych materiałach. Zbadano je, stosując między innymi standardową metodę badawczą opisaną w normie EN 50399. Dobór próbek kabli uwzględniał obecność jednej determinującej cechy konstrukcyjno-materiałowej. Wnioski z wykonanych badań były następujące: (1) konstrukcja, liczba żył roboczych i obecność pancerza lub metalicznej żyły koncentrycznej poprawiają właściwości ogniowe przez wytworzenie bariery przed przenikaniem płomienia w głąb wewnętrznych warstw kabla; (2) zastosowanie żył roboczych miedzianych powoduje obniżenie parametrów ogniowych w porównaniu z kablami z żyłami aluminiowymi (uzyskano do czterech razy niższą wartość maksymalnej średniej szybkości wydzielania ciepła dla kabla z żyłami miedzianymi); (3) materiał konstrukcyjny na bazie plastyfikowanego poli(chlorku winylu) znacznie pogarsza właściwości ogniowe kabli w stosunku do materiałów bezhalogenowych (maksymalna średnia szybkość wydzielania ciepła była ponad siedemnaście razy wyższa dla kabla na bazie materiałów halogenowych), co wynika z procesu dekompozycji termicznej tworzywa; (4) nie stwierdzono wyraźnego związku między parametrami związanymi z właściwościami ogniowymi kabli elektrycznych a standardowym parametrem kablowym c, poprawiającym monotoniczność uzyskanych wyników badań ogniowych kabli i stosowanym dotychczas w doborze próbek do badań w obrębie tej samej rodziny kablowej. W związku z faktem, iż przeprowadzone badania wykazały znaczny wpływ liczby żył roboczych, jako barier metalicznych dla penetracji płomienia do warstw wewnętrznych kabli elektrycznych i objętości części niemetalicznych na właściwości ogniowe kabli, zaproponowano parametr Omega związany z efektywną objętością elementów niemetalicznych palnych. Parametr Omega zależy od stosunku objętości elementów niepalnych niemetalicznych do objętości elementów palnych niemetalicznych kabla oraz efektywnej powierzchni wymiany ciepła w obrębie budowy kabla. Znacznie wyższe bezwzględne współczynniki korelacji Pearsona (bliskie -1) uzyskano dla całkowitego wydzielonego ciepła i całkowitego wytworzonego dymu w funkcji parametru Omega niż parametru X. W celu ilościowego oznaczenia ilości gazów uzyskanych w warunkach kontrolowanych wentylacją, badaniom poddano prosty przewód elektryczny z izolacją na bazie poli(chlorku winylu) stosowany powszechnie w budownictwie oraz - jako próbkę referencyjną - czysty nieplastyfikowany poli(chlorek winylu) oraz polietylen o niskiej gęstości (najprostszy z polimerów) zgodnie z metodą badawczą o nazwie Steady State Tube Furnace. Trzykrotnie niższe wydajności dwutlenku węgla w różnych warunkach wentylacji uzyskano dla badanego kabla w porównaniu z referencyjnym czystym nieplastyfikowanym poli(chlorkiem winylu) oraz dwukrotnie niższe w zestawieniu z czystym polietylenem, co potwierdza nieznaczny wpływ efektu hiperwentylacji na człowieka podczas palenia się kabli. Natomiast w przypadku wydzielania tlenku węgla, uzyskano czterokrotnie wyższe wartości wydajności dla badanego kabla w porównaniu z czystymi polimerami. Maksymalną wartość wydajności powstawania tlenku węgla (0,57 g/g) uzyskano w przypadku przepływu powietrza wynoszącego 5 l/min i wartość ta zmniejszała się wraz ze wzrostem stopnia wentylacji. Zmierzone wydajności węglowodorów były podobne do wartości referencyjnych, z wyjątkiem współczynnika równoważności f = 0,27. Wydzielanie żrącego i toksycznego chlorowodoru podczas spalania kabla elektrycznego jest niezależne od warunków wentylacyjnych. Reakcja korozji między miedzią i chlorowodorem oraz między wypełniaczami nieorganicznymi i chlorowodorem zmniejszyła zawartość tego gazu w wydzielanym dymie. Analiza z wykorzystaniem teorii Quintiere'a wykazała, iż metoda kalorymetru stożkowego może być użyta w modelowaniu numerycznym procesu spalania kabli, a jej zastosowanie może znacznie ułatwić i zmniejszyć liczbę badań ogniowych kabli, bez negatywnego wpływu na wyniki końcowe. Jednakże kable w tym przypadku należy traktować jako materiały stałe kompozytowe. Reasumując, analiza wpływu budowy kabli jest istotnym elementem z punktu widzenia bezpieczeństwa pożarowego obiektów budowlanych. W toku pracy nad monografią stwierdzono, iż: czynniki, takie jak ilość, kształt i materiał, z którego wykonane są żyły robocze oraz rodzaje materiałów, z których wykonane są elementy niemetaliczne kabli, a także obecność pancerza lub żyły koncentrycznej w kablach, istotnie wpływają na właściwości ogniowe, na przykład wydzielanie ciepła, wytwarzanie dymu, długość zniszczenia oraz wydzielanie toksycznych produktów spalania. Przeprowadzone eksperymenty umożliwiły opracowanie nowego parametru Omega, który okazał się być lepszym wskaźnikiem predykcyjnym palności kabli niż znormalizowany i szeroko stosowany obecnie parametr X. Ponadto ustalono, iż możliwe jest zastąpienie metod badawczych prowadzonych w dużej skali geometrycznej prostszą metodą kalorymetru stożkowego poprzez zastosowanie teorii Quintiere'a dla kabli elektrycznych.

Diagnozowanie techniczne budynków wzniesionych w technologiach uprzemysłowionych. Systemy wielkopłytowe

Jarosław Szulc

Budownictwo wielkopłytowe, wznoszone w latach 1960-1985, stanowi szacunkowo około 20% zasobów mieszkaniowych w Polsce. Z uwagi na istniejący problem społeczny (deficyt mieszkaniowy w Polsce) i nieprawidłowości stwierdzone podczas produkcji prefabrykatów oraz przy realizacji i eksploatacji budynków wielkopłytowych, budynki te powinny być objęte szczególną ochroną i poddawane systematycznym kontrolom stanu technicznego (z uwzględnieniem wymagań podstawowych, dotyczących bezpieczeństwa i trwałości). W pracy dokonano przeglądu podstawowych rozwiązań systemowych budynków wielkopłytowych (z podaniem ich występowania w poszczególnych województwach w Polsce), przedstawiono procedurę ich diagnozowania oraz wskazano możliwe kierunki modernizacyjne. Wytyczne skierowane są do właścicieli i zarządców budynków wielkopłytowych, rzeczoznawców budowlanych, dokonujących kontroli stanu technicznego budynków oraz innych osób i instytucji, działających w kierunku dostosowania tych budynków do współczesnych wymagań bezpieczeństwa i oczekiwanych standardów funkcjonalno-użytkowych.

Posadzki betonowe utwardzone powierzchniowo preparatami proszkowymi

Andrzej Nowacki

Przedmiotem opracowania są warunki techniczne wykonania i odbioru posadzek betonowych utwardzonych powierzchniowo preparatami proszkowymi. Zakres opracowania obejmuje wymagania i sposoby przygotowania podłoży, podkładów oraz wykonywanie posadzek betonowych utwardzonych powierzchniowo preparatami proszkowymi, a także kontrolę ich wykonania i odbiory robót. Postanowienia niniejszych warunków technicznych nie obejmują maszyn i urządzeń stosowanych przy wykonywaniu omawianych posadzek.

Projektowanie geotechniczne według Eurokodu 7

Lech Wysokiński, Walery Kotlicki, Tomasz Godlewski

Przedmiotem poradnika jest Eurokod 7 (norma PN-EN 1997), zawierający zasady projektowania geotechnicznego. Specyficznym wymaganiem Eurokodu 7 jest uzależnienie zakresu i rodzaju badań podłoża, niezbędnych obliczeń sprawdzających oraz wymaganej kontroli wykonania konstrukcji, od stopnia trudności zadania (kategorii geotechnicznej obiektu). Poradnik zawiera wyjaśnienia i oceny zawartych w Eurokodzie 7 wymagań i zaleceń, omówienia procedur postępowania przy projektowaniu według Eurokodu 7 najczęściej występujących w praktyce fundamentów, objętych tzw. 2. kategorią geotechniczną. Poradnik uwzględnia doświadczenia i dotychczasową praktykę polską, dokonując porównań Eurokodu 7 z normami polskimi. Zawiera przykłady obliczeniowe typowych, powszechnie stosowanych, konstrukcji fundamentów, rozwiązane „krok po kroku”. Poradnik jest pierwszą tego typu publikacją w Polsce, przeznaczoną głównie dla projektantów konstrukcji, wykonawców dokumentacji badań podłoża, inwestorów, a także studentów i nauczycieli akademickich, jako pomoc w kształceniu z przedmiotów geotechnicznych.

Roboty ziemne

Stanisław Łukasik

Przedmiotem znowelizowanego zeszytu są roboty ziemne, wykonywane w budownictwie ogólnym. W szczególności dotyczy on wykopów fundamentowych i niwelacyjnych, nasypów konstrukcyjnych, podbudów, wymiany gruntów i zasypek oraz robót przygotowawczych, związanych z ich wykonywaniem. Roboty ziemne są to roboty budowlane, obejmujące odspajanie, przemieszczanie, układanie i zagęszczanie gruntu, ewentualnie ulepszanie właściwości gruntu dodatkami mineralnymi, chemicznymi lub spoiwami. Do robót tych zalicza się również zbrojenie gruntów z wykorzystaniem geosiatek, geowłóknin, geotkanin lub siatek drucianych. W zakres niniejszego zeszytu nie wchodzą roboty ziemne związane z budową tras kolejowych i lotnisk, tuneli oraz innych budowli podziemnych, wykonywanych metodami górniczymi, urządzeń i budowli hydrotechnicznych, a także instalacji melioracyjnych.