Badanie ugięcia stopów.
Jak uniknąć katastrofy budowlanej?
Artykuł publikowany w Roczniku INVESTOR REE [5/2021]
Ugięcie stropu pod wpływem nadmiaru obciążenia stanowi niebezpieczną sytuację dla budynku. Corocznie słyszymy o katastrofach budowlanych związanych z zawaleniem stropów w budynkach o różnej funkcjonalności. Dzieje się tak, gdy budowa stopu została wykonana niezgodnie z projektem konstrukcji (za słabo uzbrojony dach, zła jakość montażu, za duże obciążenie stropu), został wykonany projekt zamienny, zmieniona została funkcjonalność budynku albo ktoś dokonał samowoli budowlanej. Ostatnie pomiary jednego z budynków wykazały, że na odcinkach 4-7 metrów są ugięcia 4-8cm, a w niektórych miejscach nawet 15cm. Jakie są normy obciążenia stropów? Na jakim etapie weryfikować ugięcia stropów? Czy warto wykonywać odkrywki w stropach? I kiedy zmiany w koncepcji projektowej na etapie budowy mogą znacząco podnieść koszty inwestycji? Zobacz przykładowe opracowania GEODETIC.
Przyczyny uszkodzeń stropu
Powyższe pokazuje, jak niedopilnowanie procedur formalno-projektowych skończyło się źle i dla wykonawcy i dla inwestora. Zmiany koncepcji w trakcie budowy i niedostosowanie projektów konstrukcji stropów, może być katastrofalne w skutkach. Wzmocnienia, słupy, odciągi, podpory i wszelkie przegrody podpierające stropy mają bowiem duży wpływ na aranżację pomieszczeń i rozmieszczenie ścian konstrukcyjnych i działowych. Inwestorzy chcieliby mieć jak największe przestrzenie do swobodnej aranżacji. Nieświadome zmiany aranżacji ścian wewnętrznych są jedną z przyczyn deformacji stropów oraz pojawiania się uszkodzeń, rys, pęknięć na przegrodach pionowych. Co oprócz zmian projektowych nieodpowiednio wdrożonych może być przyczyną uginania stropów? Przyczyną uszkodzenia stropu czy stropodachu może być także poziome przesunięcie warstwy ocieplenia na skutek niewłaściwego ułożenia warstwy dociskowej, lub braku dylatacji między szlichtą stropu a ścianą. Stropy poszczególnych kondygnacji mogą się uginać i będą powodować pęknięcia i uszkodzenia spoczywających na nich ścian. Wciekanie wód opadowych do wnętrza, oraz oddziaływanie warunków termicznych spowodują, że proces degradacji będzie postępował w kolejnych latach. Rysy, pęknięcia i uszkodzenia występujące w narożnikach pomieszczeń mogą być przyczyną zastosowania stropów o dużych rozpiętościach. Pojawiające się rysy i pęknięcia powinny wzbudzić naszą czujność. Wykazanie przekroczenia stanów granicznych stropu wymaga tymczasowego wyłączenia z użytkowania pomieszczeń, a nawet całego budynku do czasu naprawy.
Jaka jest norma obciążenia stropu?
Na rynku europejskim funkcjonuje wiele norm, które poruszają tematykę normalizacji ugięć stropów. Ilość norm, które poruszają tą tematykę jest oszałamiająca. Czytając różne źródła, znajduje się kolejne normy, które jedna za drugą się wycofują i odwołują do siebie wzajemnie. Nie jestem konstruktorem, dlatego nie będę komentował tych norm, a jedynie wymienię te, które wprowadza rozporządzenie. Zainteresowanych odsyłam do indywidualnego zgłębiania tematyki. Pakietów Eurokodów określających różne zagadnienia i typy konstrukcji mamy aż dziesięć. Zgodnie z §204 ust.4 Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [Dz.U. 2020 poz.1608] „Warunki bezpieczeństwa konstrukcji, o których mowa w ust. 1, uznaje się za spełnione, jeżeli konstrukcja ta odpowiada Polskim Normom dotyczącym projektowania i obliczania konstrukcji.” Dotyczy to zatem wskazanym w tabeli rozporządzenia „Wykaz polskich norm powołanych w rozporządzeniu”:
- Eurokod: Podstawy projektowania konstrukcji (§ 143 ust.1 i §204 ust.4)
- Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje (§ 143 ust.1 i §204 ust.4)
- Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu
- Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych
- Eurokod 4: Projektowanie konstrukcji stalowo-betonowych
- Eurokod 5: Projektowanie konstrukcji drewnianych
- Eurokod 6: Projektowanie konstrukcji murowych
- Eurokod 7: Projektowanie geotechniczne
- Eurokod 9: Projektowanie konstrukcji aluminiowych (wszystkie części norm)
Przy tym wyszczególnieniu widnieje adnotacja „Polskie Normy projektowania wprowadzające europejskie normy projektowania konstrukcji – Eurokody, zatwierdzone i opublikowane w języku polskim, są stosowane do projektowania konstrukcji, jeżeli obejmują one wszystkie niezbędne aspekty związane z zaprojektowaniem tej konstrukcji (stanowią kompletny zestaw norm umożliwiający projektowanie). Projektowanie każdego rodzaju konstrukcji wymaga stosowania PN-EN 1990 i PN-EN 1991.”
Ugięcie stropu ackermana
Omówmy przykład stropu ackermana (stop żebrowy), który był często stosowanym w polskim budownictwie stropem. W jednym z warszawskich budynków mieszkaniec zgłosił znaczne wygięcie stropu w mieszkaniu na ostatniej kondygnacji. Ugięcie było na tyle duże, że administracja budynku podeszła do tematu poważnie. Biegły sądowy, rzeczoznawca budowlany został poproszony o wydanie opinii o tym, czy widoczne ugięcia (bo okazało się, że występują na każdym mieszkaniu znajdującym się na ostatniej kondygnacji) są poważne i zagrażają budynkowi. Po wstępnej analizie bardzo szybko doszedł do wniosku co jest przyczyną takich ugięć w stropie ackermana. Była to zalegająca na dachu pulpa, która miała być ociepleniem. Nie byłoby w tym nic nadzwyczajnego, gdyby materiałem do ocieplenia był styropian czy wełna. Niestety na przedmiotowym budynku znajduje się głównie piasek, który w takich ilościach (wiele ton) stanowi za duże obciążenie na dachu i powoduje realne zagrożenie. Co ważne, opisana pulpa zalegała tam dziesiątki lat i ciągły ciężar oraz słabnąca konstrukcja stopu mogą doprowadzić do katastrofy.
Metoda pomiaru i zakres opracowania
Pomiar wykonuje się tachimetrem, skanerem laserowym. Dzięki temu można uzyskać kompletne dane przestrzenne, z których można generować rzuty 2D, przekroje, czy nawet spacery wirtualne. Prace powinny obejmować inwentaryzację konstrukcji, dokumentację 2D (przekroje, rzuty), inwentaryzację uszkodzeń z dokumentacją fotograficzną i rysunkową, analizę przyczyn uszkodzeń i badania materiałowe, które musi wykonać ekspert w tym zakresie. Może on również zawierać modele 3D pokazujące odkształcenia. Finalnie na tej podstawie nakreśla się strategię w zakresie warunków i technologii przeprowadzenia prac remontowych. W tym konkretnym przypadku, zamodelowaliśmy w 3D płaszczyznę stopu ostatniej kondygnacji w budynku. Rozpiętość stropu była co około 7 metrów i w takich interwałach wykonaliśmy badanie. Za pomocą skanera 3D wraz z założeniem geodezyjnej osnowy tachimetrem, wykonaliśmy modele 3D ugięcia stopów w całym budynku. Pomiary wykazały, że ugięcie wynosi średnio 4-8cm, ale są również miejsca, gdzie ugięcie wynosi nawet 12-15cm. Biorąc pod uwagę, że jest to na odległości 4-7 metrów jest to znaczące ugięcie. Materiał jest obecnie analizowany przez eksperta w zakresie obciążeń i wytrzymałości materiałów. Na pewno obciążenie dachu pod postacią pulpy zniknie, ale jest pytanie czy po zabraniu takiego obciążenia dachu stal (strop) wróci choć po części do bardziej poziomego ułożenia. Sprężystość stali na pewno istnieje, ale nie jest możliwe aby te ugięcia po zlikwidowaniu obciążenia całkiem zniknęły. Jest też duże prawdopodobieństwo powstania kolejnych, licznych spękań po znacznym zmniejszeniu obciążenia stropu. O ile zniwelują się strzałki ugięcia?To będziemy wiedzieć za kilka miesięcy, kiedy wykonamy powtórny pomiar stropów przy założeniu tej samej bazy odniesienia (zaktualizujemy niniejszy artykuł). Wtedy też, nałożymy modele 3D oraz przekroje, i zobaczymy co się zmieniło. Pomiar trzeci zostanie wykonany również rok po likwidacji obciążenia, aby potwierdzić czy nie ma dalszych zmian ugięcia stropu.
Badanie pionowości ścian
Czy rozprężenie stropu wpływa na ściany zewnętrzne budynku?W celu tej analizy, zalecany jest pomiar pionowości ścian zewnętrznych budynku oraz inwentaryzacja spękań wraz z ich ewidencją i pomiarem. Można to wykonać miernikiem rozwarcia rys neostrain lub za pomocą naklejonych płytek szklanych, które po pęknięciu dają nam informację, że występuje ruch ścian w budynku. W tej metodzie nie mamy jednak wiedzy w jak dużym stopniu jest ten ruch. Pomiary takie trzeba wykonać zawsze w minimum dwóch seriach. Pierwsza seria tzw. pomiar zero jest bazą odniesienia do porównania wyników kolejnych pomiarów, zauważamy wtedy ruch konstrukcji budynku. Pomiar zerowy pionowości ścian oczywiście da nam informację ile ściany są pochylone/odchylone od pionu ale dopiero cykliczne pomiary dadzą nam informację najważniejszą a mianowicie czy nie ma obecnie ruchów które w najczarniejszym scenariuszu mogę prowadzić do katastrofy budowlanej. W razie podejrzenia niebezpieczeństwa zakres pomiarów i badań, jaki należy wykonać to: pomiary ugięć stropów (model 3D stropów), pomiar badania pionowości ścian oraz ich osadzania/przemieszczenia, pomiar powstawania rys/spękań na budynku. Na temat analiz pionowości w artykule „Badanie pionowości i osiadania budynków i budowli. Kontrola wychyleń ścian, szybów i kominów”.
Odkrywki w stropie
Co zrobić, aby dobrze określić warstwy stropu, jeśli nie dysponujemy dokumentacją projektową z pozwolenia na budowę? W momencie, gdy nie jesteśmy pewni konstrukcji stropu najlepiej wykonać odkrywki. Częściej tego typu odkrywki wykonujemy dla ścian (stykające się kamienice). Maksymalne różnice grubości ściany kamienicy, które widziałem podczas dokonywania takich odkrywek i pomiarów, występowały przy w Warszawie i sięgały 25 cm względem kolejnych kondygnacji. Szerzej na ten temat w artykule „Budynki w ostrej granicy. Skokowe dylatacje i błędy map zagrożeniem inwestycji”. Odkrywki wykonuje się również w celu badania warstw posadzek w garażach wielostanowiskowych. Szczegóły w artykule „Monitoring spękać w garażach wielostanowiskowych. Jak błędy projektowe i wykonawcze wpływają na degradację posadzek przemysłowych?” Wracając do tematyki odkrywek w stropach/dachach, na tej podstawie można określić miąższość warstw i zastosowane materiały (przykładowo izolacje, ocieplenie, warstwy nośn, itp.). Opracowanie powinno zawierać również opis innych uszkodzeń, spękań, rys, itp. Istotne są również pęknięcia na przegrodach pionowych, które mogą świadczyć o niewłaściwym lub wadliwym wykonaniu stropów.
Na jakim etapie weryfikować ugięcia stropów?
Patrząc na doświadczenie własne i inwestorów z różnych regionów kraju stwierdzam, że kontrolne pomiary warto wykonywać w niektórych przypadkach nawet na etapie budowy. Badanie ugięcia stropów to jeden z elementów takiej wizji. Przy okazji jego wykonywania można dokonać kontroli lokalizacji poszczególnych elementów projektu na placu budowy. Znam przypadki, gdzie szyb windowy na połowie kondygnacji wieżowca przebiega w jednym miejscu, a na pozostałych kondygnacjach o kilkadziesiąt cm obok. Montaż windy w takim szybie nie ma racji bytu, jeśli nie skujemy części pięter i nie poprawimy szybu. Koszt naprawy takiego błędu idzie w setkach tysięcy złotych. Ten sam błąd bardzo często dotyczy również szachtów kominowych. Wszelkie kucia stropów i „łatanie” ich od nowa powoduje ingerencję w warstwy stropu i osłabia je. To w przyszłości może przekładać się na ugięcia stropów czy uszkodzenia ścian. Inną sytuacją są budynki istniejące, gdzie badania stropów wykonuje się w przypadku widocznych gołym okiem pogłębiających się uszkodzeń lub odkształceń stropów i ścian widocznych. Wtedy należy potwierdzić to pomiarem w kilku cyklach badawczych. Zlecenia tego typu zamawiają również podmioty wykonujące głębokie wykopy przy budowie metra, estakad podziemnych czy budynków z wieloma kondygnacjami garaży podziemnych. Dotyczy to zawsze sytuacji, gdzie w bezpośrednim sąsiedztwie znajdują się inne budynki narażone na osiadanie czy wychylenie. Punkty i pomiary kontrolne mają na celu ciągły nadzór stanu konstrukcyjnego sąsiednich inwestycji w trakcie naszej budowy. Decyzja takiego zlecenia leży zazwyczaj na właścicielu lub zarządcy budynku, ale czy zawsze?
Odpowiedzialna sztuka konstruktorska
W 2021 r. doszło do katastrofy budowlanej hali sportowej w Żurowej w woj. Małopolskim. Jak wynika ze wstępnych ustaleń, do zdarzenia doszło w trakcie wylewania stropu przez siedmiu pracowników. W trakcie pracy całość zawaliła się i wszyscy spadli z 10-metrowej wysokości. [Źródło: tarnów.policja.gov.pl]. W 2017 r. w Zamku Książąt Pomorskich kolumna podtrzymująca stropy osiadła i spowodowała zawalenie stropu na trzech kondygnacjach. [Źródło: szczecin.wyborcza.pl]. W 2017 w jednej z katowickich kamienic zawalił się strop przez samowolę budowlaną. W jednym z mieszkań wyburzono ściany nośne podtrzymujące stropy, co spowodowało zawalenie się dwóch kondygnacji. [Źródło: wiadomości.onet.pl]. Na budowie hotelu i centrum usługowo-biznesowego Kino Polana podczas układania betonu zawalił się strop trzeciej kondygnacji w 2011 r. Nie wytrzymały szalunki i spadający beton zawalił dwie niższe kondygnacje. [Źródło: poranny.pl]. Jedną z największych katastrof budowlanych było zawalenie się w 2006 r. hali Międzynarodowych Targów w Katowicach podczas wystawy gołębi, gdzie zginęło 65 osób a 170 zostało rannych. Jako powód podawano nadmiar śniegu (nawet 1,5m), błędy konstrukcyjne i wykonawcze oraz nienaprawiane uszkodzenia z lat poprzednich. Wyroki skazujące usłyszeli konstruktor, prezes MTK, członek zarządu, dwóch dyrektorów technicznych, oraz rzeczoznawca budowlany. Z nich wszystkich jedynie konstruktor odsiaduje wyrok w zakładzie karnym. [Źródło: dziennikzachodni.pl]. Powyższe przykłady pokazują, że w budynkach o różnej funkcjonalności corocznie mamy liczne katastrofy budowlane związane z zawaleniem stropów. Dlatego, jako ludzie rynku nieruchomości, weźmy sobie ten temat do serca!
Zmiany koncepcji w trakcie budowy
Jeden z inwestorów, który rozbudowywał budynek zawarł umowę z wykonawcą na roboty budowane realizowane na podstawie projektu budowlanego dostarczonego przez inwestora. Inny projektant, również z ramienia inwestora przygotował projekt stropów. Przekazany wykonawcy projekt płyt stropowych został przez niego zaakceptowany do wykonania. Pierwotnie budynek miał być trzykondygnacyjny, niepodpiwniczony z poddaszem nieużytkowym. W trakcie budowy, już po dostarczeniu przez inwestora stropów oraz zamontowaniu stropu nad parterem i nad II piętrem, inwestor zmienił przeznaczenie poddasza budynku na funkcję hotelową, nie zmieniając jednocześnie obciążeń, jakie miały spełniać stropy. Dokonano też zmiany poprzez częściowe podpiwniczenie budynku. Projektant nie przedkładał projektów zamiennych. Ugięcie zauważono jeszcze przed odbiorem budynku. Koszt naprawy i wzmocnienia (podniesienia) stropu nad parterem poniesiony przez wykonawcę wyniósł 336 900,29 zł netto. Koszt podniesienia w celu podparcia stropu nad II piętrem uwzględniający zamianę poddasza z nieużytkowego na użytkowe wyniósł 195 453,48 zł netto. Wykonawca poniósł te koszty i złożył reklamację u inwestora, a finalnie zgłosił sprawę do sądu. Biegły sądowy stwierdził, że słusznie w pierwotnym projekcie przewidziano ścianę o grubości 24 cm, jako pośrednie podparcie dla stropu, co pozwoliło na zmniejszenie momentów zginających i związanych z tym ugięć stropu. Biegły określił postępowanie projektanta obiektu i kierownika budowy, jako niezgodne z przepisami i zasadami sztuki budowlanej. Jeśli chodzi o kwotę 336 900,29 zł to Sąd stwierdził, że poniesione przez powoda koszty naprawy stropu nad parterem stanowią poniesioną przez niego szkodę, natomiast pozwana, biorąc pod uwagę określony stopień, odpowiada za poniesioną przez powoda szkodę w kwocie 67 380,06 zł (20 % kosztów wzmocnienia sufitu pod parterem). Zdaniem Sądu tę kwotę należało zasądzić od pozwanej na rzecz powoda. Oddalona przez Sąd została jednak kwota 207 503 zł, o którą wniósł powód zwiększając o inne koszty przytoczoną wyżej kwotę 195 453,48 zł netto. Zdaniem Sądu skoro pozwana dostarczyła powodowi płyty stropowe do zamontowania nad II piętrem zgodne z dokumentacją i umową między stronami, nie ma podstaw do uznania, że nienależycie wykonała swoje obowiązanie. Wyklucza to odpowiedzialność kontraktową pozwanej. Powód poniósł koszty procesu w wysokości 58 373,90 zł a pozwana w wysokości 7 497,83 zł. Powód wygrał w 12,38 % i należała mu się kwota 7 226,69 zł, natomiast pozwana wygrała w 87,62 %. A więc należna jej kwota wyniosła 6 569,60. Tym samym na rzecz powoda Sąd zasądził różnicę w kwocie 657,09 zł. Apelację od przedmiotowego wyroku wniósł powód, zaskarżając go w części oddalającej powództwo o kwotę 67 380,06 zł. Sąd Apelacyjny w Gdańsku w październiku 2016 r. apelację powoda uznał za niezasadną i ją oddalił [V ACa 22/16].
Niniejszy artykuł jest chroniony prawem autorskim. Zabrania się jego kopiowania i cytowania bez podania źródła i autora. W przypadku zawinionego naruszenia praw autorskich sprawca będzie zobowiązany do naprawienia wyrządzonej szkody poprzez zapłatę sumy pieniężnej w wysokości odpowiadającej trzykrotności stosownego wynagrodzenia, które w chwili jego dochodzenia byłoby należne tytułem udzielenia przez uprawnionego zgody na korzystanie z utworu.
Autor artykułu
14-letni praktyk, niezależny doradca ds. inwestycji w nieruchomości komercyjne i mieszkaniowe, wykładowca akademicki na czterech uczelniach, inwestor nieruchomości, członek zarządu GEODETIC Biegły sądowy przy Sądzie Okręgowym w Warszawiez rozszerzeniem zakresu ustanowienia: określanie powierzchni użytkowych, powierzchni mieszkań, powierzchni zabudowy, powierzchni do celów podatku od nieruchomości, powierzchni całkowitych, powierzchni najmu, powierzchni w dokumentacji do pozwolenia na budowę. Wieloletni praktyk w pomiarach i kalkulacjach powierzchni budynków biurowych, handlowych, magazynowych, mieszkaniowych, kamienic i innych. Doradca i wykonawca analiz due diligence dla budynków komercyjnych i mieszkaniowych. Koordynuje projekty w zakresie: inżynierii, geodezji prawnej i standardowej, geotechniki, geologii, architektury, prawa nieruchomości, skaningu 3D, fotogrametrii, inwentaryzacji architektonicznych, termowizji, wycen nieruchomości, pośrednictwa w obrocie nieruchomości, BIM i innych dziedzin związanych z nieruchomościami. Pomierzył lub nadzorował pomiar ponad 7 mln m² powierzchni w tysiącach obiektów. Od 2007 roku współpracuje z największymi firmami z rynku nieruchomości komercyjnych w Polsce i Europie. Napisał ponad 100 publikacji i wygłosił ponad 100 prelekcji. www.geodetic.co
