Błędy projektowe i wykonawcze przyczyną usterek dachu stromego

Rys. 1. Konstrukcja dachu stromego

Wstęp
Czynnikami bezpośrednio wpływającymi na stan techniczny obiektu budowlanego są: jakość dokumentacji projektowej, realizacja obiektu zgodnie z zasadami wiedzy technicznej oraz właściwa eksploatacja. Błędy projektowe i wykonawcze mają bardzo istotny wpływ na docelową jakość eksploatacji obiektu budowlanego, w tym na powstawanie usterek, uszkodzeń oraz uciążliwości eksploatacyjnych [1]. Usuwanie skutków i następstw niedociągnięć oraz błędów, zarówno projektowych, jak też i wykonawczych jest zazwyczaj bardzo kosztowne, gdyż skutki tych błędów występują z reguły po zakończeniu prac wykończeniowych i rozpoczęciu eksploatacji obiektu. Usuwanie następstw błędów projektowych i wykonawczych w obiektach użyteczności publicznej jest dodatkowo utrudnione, gdyż odbywa się najczęściej w czasie eksploatacji obiektu, którego całkowite wyłączenie z użytkowania jest niemożliwe ze względów organizacyjnych, a częściowe wyłączenie z eksploatacji skutkuje poważnymi utrudnieniami organizacyjnymi.

Usterki występujące w obszarze dachów stromych, niezależnie od rodzaju konstrukcji więźby dachowej, dotyczące zarówno samego pokrycia, jak również elementów konstrukcyjnych więźby dachowej należą do niezwykle kosztownych i trudnych do usunięcia [2–3].

Informacje ogólne
Zespół szkół składa się z kilku obiektów, pomiędzy którymi komunikacja odbywa poprzez parterowe łączniki. Budynki zostały zrealizowane w technologii tradycyjnej, uprzemysłowionej.

Konstrukcję przekrycia sali sportowej stanowią kratownice stalowe o rozpiętości w osiach 24,0 m, natomiast na pozostałych budynkach wykonane są dachy strome będące zadaszeniem nad poddaszami nieużytkowymi [4–6]. Konstrukcja więźby dachowej została zaprojektowana jako stalowa. Stalowe krokwie oparte zostały na murach zewnętrznych (podpory skrajne) oraz na murach wewnętrznych (podpory pośrednie). Oparcie dwuteowników zaprojektowano z zastosowaniem monolitycznych wieńców żelbetowych, do których zamocowane zostały stalowe stoliki służące do oparcia belek na murze.

Opis usterek i uszkodzeń dachu stromego
W trakcie przeglądu okresowego budynku Zespołu szkół prowadzonego w ramach Kontroli Stanu Sprawności Technicznej Obiektu Budowlanego na ścianach wewnętrznych poddasza będących podporami pośrednimi dachu stromego stwierdzono poziome i zbliżone do poziomych zarysowania i pęknięcia.

Usterki dachu występowały bezpośrednio pod monolitycznym wieńcem oraz w połowie wysokości ściany. Szerokość rozwarcia rys była zróżnicowana i wynosiła od 0,1 mm (pod wieńcem żelbetowym) do 15 mm (w połowie wysokości ściany).

Stalowe krokwie dachowe posiadały lokalne uszkodzenia ochronnych powłok malarskich, w kilku miejscach stwierdzono widoczne ślady rozwoju korozji powierzchniowej. Nie stwierdzono wyboczenia stalowych dwuteowników.

W wielu miejscach stwierdzono wadliwie wykonane połączenie krokwi kalenicy, polegające na niewykonaniu spawów łączących górne pasy dwuteowników (rys. 2).


Rys. 2. Konstrukcja dachu stromego: brak spoiny pomiędzy górnymi półkami ceowników pełniących rolę krokwi

Część drewnianych łat (4 × 6 cm) była ponadnormatywnie ugięta, ponadto w znacznej ilości łaty były łączone z krótszych fragmentów. Maksymalne zmierzone ugięcie łaty dla krokwi rozmieszczonych w rozstawie co 150 cm wynosiło 3 cm (rys. 3). Pokrycie dachowe wykonane z blachodachówki posiadało liczne usterki mechaniczne, arkusze blachodachówki były lokalnie załamane i wgniecione. W obszarze węzłów okapowych widoczne były nieszczelności, które występowały również przy oknach mansard.


Rys. 3. Łacenie dachu stromego: nadmiernie zwiększony rozstaw łat drewnianych

Wokół trzonów kominowych występowały przecieki do wnętrza poddaszy nieużytkowych. Na połaci dachowej stwierdzono brak ław kominiarskich oraz płotków przeciwśniegowych. Ponadto brakowało zwodów instalacji odgromowej (rys. 6).



Rys. 4. Skutki zwiększonego rozstawu łat: deformacja pokrycia z blachodachówki

Przyczyny usterek
Występujące w obszarze dachu stromego usterki były następstwem zarówno błędów projektowych, jak również niedociągnięć wykonawczych.

Głównym błędem projektowym było nieuwzględnienie w obliczeniach dźwigarów dachowych podatności podpór pośrednich w postaci ścian wewnętrznych, skutkujące możliwością poziomego przemieszczenia się podpór [4], [7]. Brak tężnika poziomego w postaci jętki, sztywne zamocowanie krokwi na podporze pośredniej (utwierdzenie stolików podpierających w monolitycznym wieńcu) wraz z niewielką wytrzymałością muru na ścinanie oraz na zginanie w kierunku prostopadłym do spoin poziomych były bezpośrednimi przyczynami zarysowania oraz pęknięć poziomych murów wewnętrznych wynoszących do 15 mm.


Rys. 5. Nieszczelności pokrycia dachowego w obszarze mansardy

Widoczne poziome zarysowania o szerokości rozwarcia do 0,6 mm poniżej monolitycznych wieńców ścian wewnętrznych świadczą o obrocie wieńców (podpór) związanych z podatnością konstrukcji dachu stromego.

Dokumentacja projektowa zalecała wykonanie łacenia z zastosowaniem rozstawu łat drewnianych co 40 cm. W rzeczywistości rozstaw łat wynosił przeciętnie 50 cm, lokalnie do 60 cm, co przyczyniło się do zwiększenia odkształceń pokrycia z blachodachówki. Zastosowany rozstaw stalowych krokwi wynoszący od 135 do 150 cm powoduje, że w łatach drewnianych występowało przekroczenie warunków normowych Stanu Granicznego Nośności o 78% oraz Stanu Granicznego Użytkowania o 128%. Montaż blachodachówki został przeprowadzony z pominięciem zasad zachowania reżimu technologicznego, arkusze blach posiadały uszkodzenia mechaniczne, lokalne nacięcia, ponadto część rowków kapilarnych jest zgnieciona i uszkodzona.


Rys. 6. Brak ław kominiarskich oraz instalacji odgromowej

Nieszczelności pokrycia w obszarze węzłów okapowych spowodowane były niestarannym montażem. Jednocześnie w obszarze węzłów kalenicowych występował brak ciągłości spoin konstrukcyjnych pomiędzy elementami stalowymi.

W dokumentacji projektowej nie przewidziano wykonania ław kominiarskich oraz zwodów instalacji odgromowej.

Ponadto należy zauważyć, że opracowana dokumentacja projektowa nie uwzględniała zagadnienia wyprowadzenia trzonów kominowych ponad połać dachową ze względu na obszar występowania tzw. strefy zagęszczonego powietrza. Dokumentacja nie wskazywała również konieczności wykonania izolacji przeciwwilgociowej poniżej oraz wykonania kapinosu w spodzie czapy kominowej. 



Rys. 7. Jętka stalowa pomiędzy ścianami wewnętrznymi poddasza: a) szczegół rozwiązania projektowego, b) stan zrealizowany

Usterki dachu stromego wystąpiły w okresie obowiązywania „nowych” norm dotyczących obciążeń środowiskowych, tzn. obciążenia śniegiem (PN-B-02010:1980/Az1 Obciążenia w obliczeniach statycznych. Obciążenie śniegiem) oraz obciążenia wiatrem (PN-B-02011:1977/Az1 Obciążenia w obliczeniach statycznych. Obciążenie śniegiem). Wprowadzenie nowych wartości obciążeń jednostkowych, których wzrost dla lokalizacji budynków zespołu szkół wynosił odpowiednio dla obciążenia wiatrem ok. 84% oraz dla obciążenia śniegiem ok. 33% nie było wprawdzie bezpośrednią przyczyną występujących usterek, to jednak wymagało wzmocnienia konstrukcji dachu na etapie realizacji.

Projekt usunięcia usterek
Jako rozwiązanie projektowe mające na celu usunięcie występujących usterek dachowych przyjęto koncepcję zmniejszenia podatności (w kierunku poziomym) podpór pośrednich dachu stromego. W rozstawie co 200 cm zaprojektowane zostały poziome jętki wykonane z rur prostokątnych 100 × 50 × 4 mm, które zakotwione zostały w żelbetowych wieńcach wykonanych poniżej oparcia stalowych krokwi na murach wewnętrznych.


Rys. 8. Wymian zmniejszający rozstawu podpór dla łat dachowych

Zakotwienie jętek w wieńcach żelbetowych monolitycznych zaprojektowane zostało jako połączenie śrubowe (skręcane). Poziom wytężenia przekroju jętek został oszacowany w poziomie 20% nośności [8–11]. Zgodne z zamieszczonymi w podstawowej dokumentacji projektowej oparcie krokwi na wieńcach, zarówno na podporach skrajnych, jak również pośrednich poprzez stoliki stalowe zostało uznane za trwałą usterkę konstrukcji dachu, trudną do naprawienia pod względem technicznym i nieopłacalnym ekonomicznie – nie zostało one poddane przebudowie.

Stalowa konstrukcja więźby dachowej została zabezpieczona przeciwpożarowo poprzez wykonanie ochronnych powłok malarskich z farb pęczniejących.

W ramach prac remontowych nad łącznikami przewidziano demontaż istniejącego łacenia więźby dachowej oraz jego ponowny montaż z zachowaniem rozstawu dostosowanego do wymagań określonych przez producenta blachodachowki: przyjęto rozstaw łat poziomych co 40 cm, a istniejące arkusze blachodachówki zostały zakwalifikowane w całości do wymiany.

W ramach prac naprawczych uszczelniono węzły okapowe w miejscach ułożenia arkuszy blachodachówki.

Ze względu na fakt występowania ponadnormatywnego ugięcia łat drewnianych oraz ze względu na niezgodność rozstawu łat z wymaganiami producenta blachodachówki, założono konieczność wykonania wzmocnienia w postaci drewnianego wymianu (rys. 8). Wymiany z desek drewnianych zostały zamocowane prostopadle do istniejących dwuteowników stalowej więźby dachowej. Poziom wytężenia nowoprojektowanych krokwi został oszacowany na poziomie 80% ich nośności.

Zarysowania i pęknięcia poziome murów wewnętrznych zostały uznane za trwałe usterki budynków oraz poddane iniekcji niskociśnieniowej. Z uwagi na krótki okres realizacji prac remontowych (60 dni w okresie październik-listopad) zrezygnowano z podwyższenia trzonów kominowych w części wyprowadzonej ponad połać dachową. Jako rozwiązanie zamienne przyjęto montaż samoczynnych, obrotowych nasad kominowych wentylatorów, tzw. turbowentów. Na połaci zamontowano ławy kominiarskie oraz nową instalację odgromową. 

Jednocześnie podjęte zostały działania mające na celu dostosowanie konstrukcji stalowej więźby dachowej, w ramach remontu kapitalnego obiektu, do poziomu obciążeń wynikających z aktualnie obowiązujących przepisów normowych w zakresie wielkości obciążenia śniegiem i obciążenia wiatrem.

Wnioski
Do błędów projektowych popełnionych na opisanym dachu stromym należy zaliczyć zaprojektowanie więźby dachowej jako podpartej na podatnych podporach pośrednich oraz nieodpowiedni rozstaw stalowych krokwi i drewnianych łat. Istotnym błędem było również zakończenie trzonów kominowych nad połacią dachową w tzw. strefie zagęszczonego powietrza.

Do błędów wykonawczych należy bezkrytyczna realizacja więźby dachowej na podstawie dokumentacji projektowej obarczonej niedoskonałymi rozwiązaniami oraz realizacja zarówno konstrukcji stalowej, jak również pokrycia z blachodachówki w sposób niezgodny z zasadami wiedzy technicznej.

Zwiększenie obciążeń środowiskowych (obciążenie wiatrem i śniegiem) skutkuje koniecznością docelowego wzmocnienia konstrukcji stalowej więźby dachowej.

Literatura

1. Mitzel A., Stachurski W., Suwalski J.: Awarie konstrukcji betonowych i murowych, Wydawnictwo Arkady, 1982.
2. Małyszko L., Orłowicz R.: Konstrukcje murowe. Wzmocnienia i naprawy, Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie, 2005.
3. Masłowski E., Spiżewska D.: Wzmacnianie konstrukcji budowlanych, Wydawnictwo Arkady, 2000.
4. Kotwica J.: Konstrukcje drewniane w budownictwie tradycyjnym, Arkady, Warszawa 2005.
5. Majewski T., Kulkowski W., Niedostatkiewicz M.: Usterki budynków zespołu szkół jako następstwo błędów realizacji dachu stromego. XXV Konferencja Naukowo-Techniczna „Awarie Budowlane”, Szczecin-Międzyzdroje, 471–476, 2011.
6. Neuhaus H.: Budownictwo drewniane, Polskie Wydawnictwo Techniczne, 2008.
7. Nożyński W.: Przykłady obliczeń konstrukcji budowlanych z drewna, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 1994.
8. Dominikowski S., Bogacz P.: Konstrukcje stalowe, Wydawnictwo Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie, 2005.
9. Niewiadomski J., Głębik J., Kazek M., Zamorowski J.: Obliczanie konstrukcji stalowych, Wydawnictwo Arkady, 2002.
10. Kozłowski A.: Konstrukcje stalowe. Przykłady obliczeń według PN-EN 1993-1, Wydawnictwo Politechniki Rzeszowskiej, 2009.
11. Włodarczyk W.: Przykłady obliczeń elementów i połączeń konstrukcji stalowych, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 2005.

mgr inż. Tomasz Majewski
inż. Waldemar Kulkowski
Pracownia Projektowo-Inżynierska Tomasz Majewski

dr inż. Maciej Niedostatkiewicz
Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska


CZYTAJ WIĘCEJ

Błędy w układaniu folii paroizolacyjnych
Błędy w sztuce dekarskiej
Błędy na dachu - geneza Część I
Błędy na dachu - geneza Część II
Błędy na dachu - geneza Część III
Poprawiając błędy poprzednika?
Błędy projektowe i wykonawcze świetlików dachowych z płyt poliwęglanowych na przykładzie realizacji
Błędy projektowe w konstrukcjach dachów drewnianych i ich skutki , cz. 1
Błędy projektowe w konstrukcjach dachów drewnianych i ich skutki, cz. 2
Klasyczne błędy przy wykonywaniu dachów płaskich
Błędy wykonawcze na dachach wielorodzinnych budynków mieszkalnych
Błędy wykonawcze dekarzy
Problemy z dachem Stadionu Śląskiego
Kształt dachu przyczyną usterek wilgotnościowych

---