Blog

Drewniane bale zdjęcie nr 2
30.05.2018

Śnieg jako przyczyna katastrof budowlanych

W artykule znajdziesz:

Śnieg jako przyczyna katastrof budowlanych


Katastrofa budowlana - obciążenie śniegiem
Katastrofa budowlana - obciążenie śniegiem

 Śnieg – przyczyna katastrof budowlanych

 

 

Reklama: Na naszym portalu www.uprawnienia-budowlane.pl znajdą Państwo kompletne oprogramowanie przygotowujące w 100% do egzaminu na uprawnienia budowlane. Przetestuj wersje demonstracyjne naszego programu TESTY UPRAWNIENIA BUDOWLANE 2017 w wersji stacjonarnej oraz w wersji mobilnej. Jeżeli nie jesteś pewny, poczytaj o nas w zakładce Opinie o programie, w której użytkownicy zostawili opinie po swoim egzaminie na uprawnienia budowlane. Niebędne informacje znajdziesz w zakładce Aktualności.

 

Wedle opinii wielu ekspertów katastrofy budowlane są spowodowane najczęściej przez:

• niewłaściwą eksploatację obiektów budowlanych, związaną z nieprzeprowadzaniem okresowych przeglądów i remontów co w konsekwencji prowadzi m.in. do przeciążenia elementów konstrukcyjnych np. śniegiem, uszkodzeń elementów drewnianych konstrukcji więźby dachowej spowodowanych erozją biologiczną, zmęczenia i zużycia materiałów, z którego były wykonane np. zwietrzałe cegły, ubytki tynków, wykruszone spoiny,
• samowolny demontaż elementów konstrukcyjnych przez osoby do tego nieupoważnione,
• wpływ eksploatacji górniczej oraz brak zabezpieczeń przed taką eksploatacją,
• elementy niespodziewane jak np. wybuch pieców lub maszyn będących elementem wyposażenia,
• błąd człowieka podczas wykonywania robót remontowych,
• dynamiczne oddziaływanie ciężkiego sprzętu samochodowego,
• błąd obsługi podczas wykonywania robót sprzętem mechanicznym,
• wibracje,
• błędy projektowe,
• błędy wykonawcze,
• wstrząsy tektoniczne.

Błędnie przyjęte założenia projektowe dotyczące oddziaływania śniegu na konstrukcję bądź też jego wyjątkowo obfite opady mogą prowadzić do awarii, a nawet katastrof budowlanych. Jednym z najgłośniejszych przypadków takiej katastrofy w Polsce jest Hala Międzynarodowych Targów Katowickich w Chorzowie. Międzynarodowe Targi Katowickie (MTK) były przedsiębiorstwem zajmującym się organizacją targów i wystaw w przeznaczonych do tego kilkunastu halach i pawilonach oraz otwartych powierzchniach ekspozycyjnych należących do Wojewódzkiego Parku Kultury i Wypoczynku w Chorzowie. W jednej z hal MTK, 28 stycznia 2006 roku w trakcie trwania wystawy gołębi pocztowych doszło do zniszczenia konstrukcji i w konsekwencji zawalenia się dachu pod ciężarem śniegu, w wyniku czego zginęło 65 osób.
Hala miała wymiary 97,5 m szerokości i 103 m długości. W centralnej części hali o wymiarach 47×52,8 m wysokość obiektu wynosiła 13,2m, podczas gdy część pozostała miała 10,2 m wysokości. Część podniesiona stanowiła centralny świetlik o wysokości 3,0 m. W niższej części umiejscowionych było 8 świetlików o wymiarach 6x6m i wysokości około 2,0 m.

Konstrukcją wsporczą wyższej części dachu było 6 głównych słupów wewnętrznych usytuowanych na obrysie podwyższenia, o rozstawie 47 m w kierunku poprzecznym oraz 30,8 m i 22,0m w kierunku podłużnym. Podparcie pozostałej części hali stanowiło 66 słupów zewnętrznych rozmieszczonych co około 6 m wzdłuż ścian zewnętrznych. Na słupach wewnętrznych oparte były 3 główne dźwigarowe podciągi o rozpiętości 46,25 m. W węzłach górnych dźwigarów oparte były wiązary i płatwie, które stanowią konstrukcję nośną dachu części wyższej hali. Na słupach wewnętrznych oparte były również podciągi drugorzędne (podłużne i poprzeczne o rozpiętości od 21,25 m do 30,0 m. Słupy hali wykonane były jako czterogałęziowe z rur okrągłych. Pasy górne i dolne oraz krzyżulce przypodporowe podciągów głównych wykonano w przekroju z 2 ceowników 220, pozostałe krzyżulce i słupki z rur kwadratowych 100x100x4. Wiązary i płatwie wykonano z rur kwadratowych 100x100x4 oraz 50x50x3. Konstrukcja wykonana była ze stali St3SX, St3SY i R45. Do wykonania pokrycia dachu wykorzystano blachę fałdową.

Zanim doszło do wspomnianej katastrofy w 2006 roku, już w trakcie zimy w 2002 roku wystąpiła awaria konstrukcji hali. Awaria była wynikiem błędnego sposobu odśnieżania dachu hali polegającego na zrzucaniu dużych ilości śniegu z wyższej części dachu na część niższą. W ten sposób powstała pryzma śnieżna, która w znaczny sposób obciążyła poszczególne elementy konstrukcji dachu hali. W efekcie powyższego dźwigary konstrukcji ugięły się, ścięciu uległy śruby skręcające elementy konstrukcyjne, a także nastąpiło pęknięcie belki podciągowej hali. Jako działania naprawcze dokonano wzmocnienia krzyżulców podciągów poprzez przyspawanie do nich dwóch blach o przekroju 100×6 mm. Ponadto wymieniono styki montażowe w głównym podciągu w osi 15. Po podparciu podciągów w sąsiednich węzłach, z wymuszoną przeciwstrzałką, wycięto istniejące styki i wspawano tzw. wymiany, które składały się z dolnych pasów, pionowych blach węzłowych usytuowanych w osi pasów oraz dolnych nakładek.

Katastrofa w 2006 roku spowodowała, iż dokonano szeregu analiz dotyczących zarówno konstrukcji hali pod względem projektowym, jak i sposobu jej wykonania. Prace badawcze prowadzone przez 3 niezależne od siebie zespoły doprowadziły do ustalenia dokładnych przyczyn, w których należy upatrywać przyczyn zniszczenia konstrukcji dachu.
Już na etapie projektu popełnione zostały błędy – układ konstrukcyjny hali założony przez projektantów został uznany za bardzo niebezpieczny, gdyż utrata nośności jednego głównego elementu nośnego, kratowego podciągu lub też słupa powodowała, iż uszkodzeniu, a w konsekwencji zawaleniu się mogła ulec duża, a w skrajnych przypadkach cała połać dachu. Nie przewidziane zostało przez projektanta wstępne wygięcie podciągów, których rozpiętość wynosi więcej niż 30m. Słupy główne, które składały się z czterech rur pozbawione były jednej wspólnej głowicy i skratowań, które mogłyby przenosić siły poziome. W głównych podciągach zastosowano stosunkowo wiotkie krzyżulce z rur kwadratowych giętych na zimno łączonych bezpośrednio do pasów bez blach węzłowych. W efekcie niskiej jakości wykonawstwa wiele spoin łączących wymienione elementy nie zostało wykonanych poprawnie pod względem jakościowym. Ewidentnym błędem projektowym było zastosowanie dla podciągu o większej rozpiętości (30,75 m) krzyżulców z przekrojów 50x50x3, podczas gdy podciąg krótszy (24,375m) zaprojektowany został z krzyżulcami o wymiarach 100x100x4. Styki montażowe zaprojektowano o mniejszej nośności niż nośność elementów łączonych.

W konstrukcji dachu hali nie zastosowano stężeń połaciowych i pionowych powierzając ich funkcje blachom pokrycia dachowego. Rolą tych stężeń jest nadanie sztywności połaciom dachowym oraz stateczności elementom ściskanym, a także przejęcie obciążeń ze słupów ścian osłonowych i przeniesienie ich na słupy główne. Przeprowadzając obliczenia statyczno – wytrzymałościowe dla rozwiązań konstrukcyjnych hali uzyskano wyniki przekraczające o kilkadziesiąt, a w skrajnych przypadkach o kilkaset % nośność zastosowanych kształtowników i profili użytych do wykonania konstrukcji hali.
Istotnym problemem był również sposób odwodnienia połaci dachowej. Dach miał być odwadniany przez system wpustów zamontowanych w miejscach, gdzie konstrukcja miała się ugiąć pod własnym ciężarem, przez co powstawałby naturalny spadek. Ze spustów dachowych miała być odprowadzana rurami o średnicy 32 mm. Takie rozwiązanie było jednak bardzo niebezpieczne z eksploatacyjnego punktu widzenia, gdyż jakiekolwiek zatkanie wpustów powodowało, iż zbierająca się woda mogła w znaczny sposób obciążyć konstrukcję dachu. Dodatkowym problemem był fakt, iż dach był niemalże płaski. Nieprawidłowości w odwodnieniu spowodowane brakiem spadku spowodowały iż na dachu konstrukcji pojawił się lód, którego ciężar stanowił dodatkowe obciążenie o wartości około 60-80% normowego obciążenia śniegiem. Podczas rozbiórki hali już po katastrofie okazało się, iż w miejscach, gdzie woda powinna być odprowadzona znajdowała się warstwa lodu grubości 10-15cm, podczas gdy w pozostałych miejscach grubość lodu nie przekraczała 5cm, co jasno wskazuje, iż ten sposób odwodnienia dachu nie zdał egzaminu.
Istotną rolę w doprowadzeniu do katastrofy odegrały również błędy wykonawcze. Podczas ekspertyz stwierdzono, iż montaż konstrukcji był niestaranny, w niektórych miejscach śruby łączące poszczególne elementy były niedokręcone, w innych otwory na śruby były wypalane, a jeszcze w kolejnych śrub brakowało. Również połączenia spawane pozostawiały wiele do życzenia, gdyż spoiny nie były wykonane na pełen przetop, a raczej ścieg był przyklejony do elementów łączonych.
Wszystkie wymienione elementy mniej lub bardziej złożyły się na fakt, iż w hali MTK doszło do tragedii. Zniszczeniu uległa nie tylko konstrukcja dachu wraz z wiązarami dachowymi i stężeniami. Odkształceniu bądź zniszczeniu uległa również pozostała część konstrukcji nośnej obiektu (słupy), natomiast częściowemu zniszczeniu bądź też wielopłaszczyznowemu odkształceniu uległy przegrody zewnętrzne pawilonu.

Omówiona katastrofa jest najtragiczniejszą w skutkach awarią wielkopowierzchniowego obiektu jaka kiedykolwiek wydarzyła się w Polsce. Nie oznacza to jednak, iż nie dochodzi do awarii hal, które są mniej tragiczne w skutkach. W 2005 roku zarejestrowanych zostało ponad 130 katastrof przez terenowe organy nadzoru budowlanego, z czego niemalże 50 było spowodowane przez zdarzenia losowe takie jak wiatr, śnieg, deszcz, pożar, wybuch pieca c.o., uderzenie pioruna etc. Z kolei w samym tylko styczniu 2006 roku zgłoszonych zostało 18 katastrof gdzie jako przyczynę podano nadmierne obciążenie konstrukcji dachowej przez zalegający śnieg. Choć w katastrofie w Katowicach popełnionych zostało szereg błędów zarówno na etapie projektowania, jak i wykonawstwa, to nawet w obiektach w których wszelkie normy projektowe i wykonawcze zostały spełnione i teoretycznie wszystko zostało wykonane bez zarzutu, może dojść do awarii lub katastrofy budowlanej.
Jako przykład takiej sytuacji posłużyć nam może pawilon handlowy Leroy Merlin w Gdańsku, w którym 16 marca 2005 roku doszło do uszkodzenia konstrukcji dachu przez zalegający śnieg. Ekspertyza wykonana przez rzeczoznawcę budowlanego wskazuje, iż do katastrofy doszło pomimo zachowania wszelkich reguł sztuki budowlanej i norm w procesie inwestycyjnym. Rzeczoznawcy dokonujący przeglądu technicznego obiektu stwierdzili, iż w konstrukcji metalowej nie było żadnych nieprawidłowości. Według ich opinii katastrofa polegała na lokalnej utracie nośności ramy usytuowanej wzdłuż południowej, czołowej ściany budynku. W wyniku tego powstał przegub plastyczny w sztywnej podporze ramy osi F oraz w ryglu ramy, pomiędzy osiami E i F.

 

Spowodowało to przesunięcie w pionie rygla na wysokość około 2,5 m od posadzki. Dodatkowo rygiel uległ skręceniu o kąt bliski 90o. Sztywna podpora ramy wychyliła się z osi F w kierunku do środka hali. Kratowe płatwie pomiędzy osiami E i F, które pierwotnie oparte były na ryglu w osi F zerwały śruby łączące je z blachami węzłowymi podczas zsuwania się z wymienionego rygla. Uszkodzona konstrukcja ugięła się aż do oparcia na regałach przeznaczonych na składowanie towaru. Utrata nośności przez elementy konstrukcyjne tj. ramy i płatwie spowodowała, iż pokrycie dachu wraz z warstwami wykończeniowymi oraz zalegającym śniegiem zsunęło się do środka. Dzięki temu, iż odgłos pękających elementów konstrukcji poprzedzający katastrofę zaalarmował znajdujące się w hali osoby, obyło się bez ofiar śmiertelnych.
Według opinii ekspertów katastrofa spowodowana była warunkami atmosferycznymi, a dokładniej śniegiem. W okresie od lutego do marca utrzymywała się niska temperatura, której towarzyszyły obfite opady śniegu. W chwili awarii jego grubość na nieuszkodzonej części dachu wynosiła 32 cm co stanowiło około 0,82 kN/m2, a więc poniżej poziomu normowego. 

 

Najnowsze wpisy

02.12.2024
Drewniane bale zdjęcie nr 3
Co to jest powierzchnia zabudowy?

Powierzchnia zabudowy to termin używany w budownictwie i urbanistyce, oznaczający powierzchnię terenu zajmowaną przez budynek lub grupę budynków na poziomie…

29.11.2024
Drewniane bale zdjęcie nr 4
Co rozumiemy przez pojęcie wał przeciwpowodziowy?

Wał przeciwpowodziowy to konstrukcja inżynieryjna, której głównym celem jest ochrona terenów przed zalaniem w wyniku powodzi. Wały przeciwpowodziowe są budowane…

Drewniane bale zdjęcie nr 7 Drewniane bale zdjęcie nr 8 Drewniane bale zdjęcie nr 9
Drewniane bale zdjęcie nr 10
Drewniane bale zdjęcie nr 11 Drewniane bale zdjęcie nr 12 Drewniane bale zdjęcie nr 13
Drewniane bale zdjęcie nr 14

53 465

użytkowników zdobyło uprawnienia budowlane z nami
Drewniane bale zdjęcie nr 15

98%

powtarzalności bazy pytań na egzaminie pisemnym i ustnym
Drewniane bale zdjęcie nr 16

32

sesje egzaminacyjne doświadczeń i nauki razem z nami
gwiazdka gwiazdka gwiazdka
certyfikat na uprawnienia budowlane 2024
gwiazdka gwiazdka gwiazdka
użytkownik

53 465

użytkowników zdobyło uprawnienia budowlane z nami
OK

98%

powtarzalności bazy pytań na egzaminie pisemnym i ustnym
zegar

32

sesje egzaminacyjne doświadczeń i nauki razem z nami