Organizacyjne aspekty rekonstrukcji budynków przemysłowych o żelbetowym monolitycznym ustroju nośnym

ZESZYTY KAtKOWB KlLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: BUDOWNICTWO z

___________ 1983

Nr kol. 963

Henryk Antoni Nowak Politechnika Śląska

ORGANIZACYJNE ASPEKTY REKONSTRUKCJI BUDYNKÓW PRZEMYSŁOWYCH 0 ŻELBETOWYM MONOLITYCZNYM USTROJE NOŚNYM

Streszczenie. W celu skrócenia fazy przygotowania rekonstrukcji budynku o żelbetowym ustroju nośnym, znacznie uszkodzonym przez k o ­ rozję, szczegółową identyfikację uszkodzeń zbrojenia i robocze pro­

jekty wzmocnienia elementów żelbetowych można wykonywać w trakcie realizacji rekonstrukcji - po dokładnym oczyszczeniu elementów przez wykonawcę. Modyfikując tradycyjny proc e s projektowania uzyskuje się znaczne skrócenie cyklu realizacji- rekonstrukcji i tym samym wymier­

ne efekty ekonomiczne. W artykule przedstawiono kompleksową metodę rekonstrukcji na przykładzie budynku przemysłu chemicznego.

1. Cel i charakterystyka rekonstrukcji budynków przemysłowych

Rozwój gospodarki narodowej uwarunkowany jest głównie wzrostem pro­

dukcji przemysłowej. Wzrost ten osiągnąć można bądź to przez budowę no­

wych inwestycji, bądź też przez bardziej intensywne wykorzystanie obiek­

tów istniejących. Budowa nowy c h kompletnych zakładów przemysłowych lub rozbudowa istniejących była dotychczas decydującym czynnikiem rozwoju produkcji. Także w przyszłości budowa nowych zakładów przemysłowych bę­

dzie nieodzowna. .Tednak w celu zwiększenia efektywności produkcji prze­

mysłowej konieczne jest ograniczenie nakładów na budowę nowych obiektów na korzyść d z i a ł a ń o charakterze rekonstrukcji. Tylko w ten sposób m o ż ­ na będzie sprostać żądaniu zmniejszenia udziału nakładów na działania budowlane w inwestycjach i ograniczenia tych nakładów przypadających na jednostkę produkcji i tym samym uzyskać poprawę ekonomicznej efektyw­

ności produkcji.

Coraz częściej dokonujące się w wyniku postępu naukowo-technicznego zmiany technologiczne w przemyśle i - co za tym idzie - zmiany wyposa­

żenia w istniejących budynkach wymagają przeprowadzenia zmian substancji budowlanej, w wyniku których następuje przeważnie wzrost jej wartości użytkowej D L Rekonstrukcja budowlana istniejącego budynku przemysło­

wego; obejmuje w zasadzie modernizację budynku w postaci jego przebudowy lub r o z b u d o w y , wzmocnienie ustroju nośnego i naprawę uszkodzonych ele­

mentów X 2].

i/skutek, niskiej jakości wykonawstwa, niewłaściwej eksploatacji lub naturalnego zużycia stan techniczny budynku przemysłowego może ulec

98 H.A.Kowak

znacznemu pogorszenia p a stosunkowo krótkim czasie eksploatacji i wobec tego udział ro b ó t o charakterze remontowym w całości robót budowlanych rekonstrukcji może być dominujący.

2. Faza przygotowania rekonstrukcji budowlanej

Podobnie jak przygotowanie inwestycji budowlanej, tak przygotowanie rekonstrukcji budowli obejmuje szereg działań mających zasadniczy wpływ na efektywnońć realizacji. Są to z reguły następujące procesy;

- proces koncepcji, formułujący zadania i uzasadniający możliwości roz­

wiązania, najczęściej związany ze zmianą technologii produkcji,

- proces identyfikacji i analizy stanu technicznego budowli, obejmujący badania materiałów'i elementów oraz analizę przyczyn wad i uszkodzeń, - proces konkretyzacji zadania, polegający na wyborze rozwiązania opty­

malnego,

- proces projektowania, w którym opracowywana jest dokumentacja wykonaw­

cza.

Każde większe zadanie budowlane podejmowane jest przez wykonawcę na podstawie dokumentacji projektowej sporządzonej przez biuro projektów.

Na podstawie projektu dział przygotowania produkcji przedsiębiorstwa w y ­ konawczego opracowuje na ogół projekt technologii i organizacji robót.

Dotyczy to również zadań z zakresu kapitalnych remontów i rekonstrukcji bud owi i. V, tym przypadku podstawowym elementem fazv przygotowania jest diagnostyka i analiza stanu technicznego budowli. Bez pełnej identyfi­

kacji rodzajów i zakresu uszkodzeii budowli trudno jest sporządzić doku­

mentację projektową zadawalającą wykonawcę. Jest bcwiem rzeczą zrozu­

miałą, że j,ednvm z warunków dobrej organizacji robót budowlanych jest znajomość pełnego jej zakresu. Zmiany zakresu robót, dokonywane w trakcie realizacji zadania, powodują zawsze utrudnienia dla wykonawcy,

%

oznaczają one także wzrost kosztów realizacji. W dziedzinie budownictwa obejmującej rekonstrukcje i remonty pełna identyfikacja stanu technicz­

nego budowli - ze względów ekonomicznych - nie zawsze jest możliwa.

Z. tego powodu niektóre procesy budowlane realizuje się w oparciu o stan­

dardowe rozwiązania technologiczne. Dotyczy t a zwłaszcza budownictwa mieszkanlowego.

W rekonstrukcji budynków przemysłowych o żelbetowym monolitycznym ustroju nośnym dokładne określenie zakresu robót jest wyjątkowo trudne, czasochłonne i kosztowne. Dodatkowym utrudnieniem fazy przygotowania jest występujący czasem brak dokumentacji projektowej starych budynków lub brak informacji o zmianach dokonanych przez wykonawcę budynku.

O r g a n i z a c y j n a a s p e k t y r e k o n s t r u k c j i . . 99

W budynkach, żelbetowych główną trudność stanowi identyfikacja Istnieją­

cego. zbrojenia i stopnia jego' skorodowania- Można wprawdzie w tym celu posłużyć się metodami nieniszczącymi, np, metodą radiograficzną £3]J, lecz w p r z ypadku dużego zakresu zniszczenia elementów konstrukcji, kosz­

ty b a d a ń mogą być znaczne. Przeszkodą w stosowaniu tej metody jest po­

nadto mała dostępność odpowiedniej aparatury badawczej. Badanie roz­

mieszczenia i średnic wkładek zbrojenia można przeprowadzić także za pomocą sondy m a g n e t y c z n e j ,dostępnej w kraju [4], Metoda ta jednak jest mniej; dokładna i ma ograniczone zastosowaniefSl-

3, Działania organizacyjne w celu s krócenia fazy przygotowania

W c e l u zmniejszenia czasu trwania fazy przygotowania rekonstrukcji budynku p rzemys ł o w e g o - w porozumieniu z w y k o n a w c ą - rezygnuje.się 8 tra­

dycyjnego projektu. Równocześnie analiza stanu technicznego zastaje wzbogacona o opracowanie technologiczne rekonstrukcji, obejmujące za­

kres i harmonogram wykonywania robót, rysunki i opisy technologiczne poszczególnych procesów budowlanych, w szczególności zestawienie typo­

wych r o z w i ą z a ń technologicznych dotyczących naprawy i wzmacniania ele­

m e n t ó w żelbetowych.

Badania stopnia skorodowania zbrojenia wybranych elementów konstrukcji, w trakcie opracowania ekspertyzy b u d o w l a n e j , pozwalają określić ogólny sposób postępowania. W oparciu o obliczenia statyczne konstrukcji, uwzględniające obciążenia po modernizacji, określa się potrzebne zbro­

jenie w poszczególnych elementach konstrukcji.

Drugim ważnym elementem omawianej metody jest nadzór nad całokształ­

tem rekonstrukcji budynku, sprawowany przez autorów ekspertyzy budow­

lanej, Szczególnym elementem nadzoru jest dokładne zbadanie stopnia zniszczenia elementów konstrukcji, będące na ogół u c i ą ż l i w e , pracochłonne i kosztowne, wymagające ustawiania rusztowań, wyłączenia czasem części budowli z eksploatacji. IV celu zmniejszenia tych uciążliwości - szcze­

gółowe wytyczne dotyczące naprawy i wzmacniania elementów konstrukcji żelbetowej są opracowywane sukcesywnie w trakcie prowadzenia robót, po . usunięciu zniszczonych fragmentów, wykonaniu odkrywek zbrojenia i nie­

zbędnym oczyszczeniu elementów konstrukcyjnych z produktów korozji.

Szczegółowe wytyczne są przekazywane wykonawcy bezpośrednio na budowie, c o pozwala na kontynuowanie robót bez przestojów. Powodzenie metody za­

leży w dużym stoprdu od odpowiedniego podejścia wykonawcy, szczególnie w zakresie zapewnienia materiałów, zwłaszcza różnorodnego zbrojenia, wstępnie określonego w ekspertyzie.

100 H.A.Howak

4. Przykład kompleksowej rekonstrukcji budynku przemysłowego

Przedstawioną wyżej metodę, mającą na celu skrócenie pełnego cyklu rekonstrukcji, zastosowano w budynku produkcji wody utlenionej, w którym występowały szczególnie uciążliwe warunki korozyjne £6J.

Budynek jest dwukondygnacyjny, w części trzykondygnacyjny, częściowo podpiwniczony o. kubaturze około 21-500 m3, wykonany w 1960 roku. Budynek m a konstrukcję szkieletową żelbetową wykonaną monolitycznie. Ustrój nośny oparty jest na siatce słupów 600 x 600 cm. Stropy są żelbetowe płytowo-żebrowe oparte za pośrednictwem podciągów na słupach. Dach skła­

da się ze stalowych wiązarów o rozpiętości 3000 cm, płatwi żelbetowych i płyt dachowych żużlobetonowych.

Woda utleniona produkowana jest metodą hydrolizy i destvlacji nad­

siarczanu amonu. W rozpatrywanym budynku podstawowymi mediami agresyw­

nymi są kwas siarkowy o średnim stężeniu, roztwór siarczanu amonowego 1 nadsiarczan amonowy, który jest silnym utleniaczem. Istotnym czynni­

kiem korozyjnym jest duża wilgotność względna powietrza wewnętrznego.

W wyniku ponad 20-lethiej eksploatacji żelbetowa konstrukcja budynku uległa w znacznym stopniu uszkodzeniom, głównie o charakterze korozyj­

nym. W miejscach bezpośredniego działania cieczy agresywnych lub kon­

centracji agresywnych gazów i pary wodnej elementy żelbetowe wykazywały korozję wierzchnich warstw betonu, odsłonięcie zbrojenia, korozję wkła­

dek nośnych o różnym stopniu zaawansowania i głębokie ubytki betonu.

Największe uszkodzenia wskutek działania czynników chemicznie agresyw­

nych powstały w płytach stropowych i żebrach pochyłego stropu techno­

logicznego.

Kompleksową rekonstrukcją objęto - oprócz żelbetowego szkieletu noś­

nego - wszystkie pozostałe elementy konstrukcyjne, elementy wykończenia i instalacji. Przeprowadzono również modernizację elementów wyposażenia technologicznego. Omówiona wyżej metoda zastosowana została głównie w stosunku do żelbetowego szkieletu nośnego budynku.

Słupy wewnętrzne wzmocniono przez obetonowanie. Część słupów zewnętrz­

nych wzmocniono stosując dodatkowe zbrojenie i natrysk betonowy. Stropv wzmacniano-stosując różne zabiegi. Fragmenty p ł v t y ’stropowej zniszczone na całej' grubości wvcinano z konstrukcji i usuwano-. Osuwano także znisz­

czone fragmentv żeber stropowych. Po całkowitym przygotowaniu fragmen­

tów stropu do wzmacniania, łączono nowe zbrojenie ze starym za pomocą spawania lub przywiązywania. W miejscach skorodowania strzemion uzupeł­

niano^ je i zakładano od dołu przepuszczając ramiona przez otwory nawier­

cane w płycie. Uzupełnianie betonu w stropach wykonywano kilkoma sposo­

bami;

f

O r g a n i z a c y j n e a s p e k t y r e k o n s t r u k c j i . 101

- uzupełnianie płyty stropowej i belek na stosunkowo dużej powierzchni przez betonowanie podajnikiem mechanicznym, i-o zadeskowaniu i ułoże­

niu nowego zbrojenia połączonego ze starym nakładano warstwę kontak­

tową z kleju epoksydowego;

- uzupełnianie betonu ręcznie od góry w miejscach występujących otworów, po zadeskowaniu stropu. Wyprofilowane odpowiednio powierzchnie boczne powlekano przed betonowaniem klejem epoksydowym;

- uzupełnianie górnej warst\w płvtv stropowej. Po jej oczyszczeniu wyko­

nano powłokę z kleju epoksydowego i ułożono wyrównawczą warstwę z be­

tonu i wtopioną siatkę zbrojeniową z prętów 0 6 nun w rozstawie co. 12 cm;

- wzmocnienie stropu na powierzchniach dolnych. Po dokładnym oczyszcze­

niu za pomocą piaskowania i uzupełnieniu zbrojenia zastosowano natrysk betonu od dołu. Do tego celu potrzebne były odpowiednie rusztowania;

- miejscowe drobne ubytki betonu uzupełniana stosując zaprawę epoksydową.

ramach modernizacji wprowadzono szereg zabezpieczeń mających na ce­

lu zmniejszenie zagrożenia korozyjnego. Jednym z najważniejszych była zmiana sposobu przejścia przez stropy przewodów technologicznych prowa­

dzących chemicznie agresywne ścieki. Przewody te zostały w specjalny sposób odizolowane od płyty żelbetowej. Na posadzki stosowano wykładzinę chemoodporną. Również ściany i słupy obłożono częściowo okładziną z pły­

tek chemoodpornych. Powierzchnie betonowe zabezpieczono antykorozyjnymi powłokami malarskimi. Wszystkie niezbędne elementy stalowe, jak np, okna.

i wiązary dachowe zostały zabezpieczone starannie dobranymi zestawami farb chemoodpornych.

5. Y/nioski

Stosowanie opisanej metody rekonstrukcji budynków produkcyjnych o żelbetowym monolitycznym ustroju nośnym prowadzi do znacznego skróce­

nia czasu fazy przygotowania. W fazie realizacji rekonstrukcji zapewnio­

ny jest ciągły nadzór fachowy. Wraz z oszczędnością czasu uzyskuje się wymierne efekty ekonomiczne. Warunkiem stosowania metody jest ścisła współpraca między zespołem ekspertów, wykonawcą i użytkownikiem oraz ich pełne zaangażowanie.

102 H.A.Nowak

LITERATURA

[1] Prochorkin S.F.:: Technologia i organizacja stroitjelno-montatnych rabot prł rekonstrukcji promyszlennych predprjatij, Strojizdat, Leningrad 1976.

¡2j Praca zbiorowa: Ökonomische Prägen der Rekonstruktion baulicher Grundfonds der Industrie, VEB Verlag f. Bauwesen, Berlin 1983.

£3] Pohl E.: Stand und Entwicklungstendenz der zerstörungsfreien Prftf- und Messtechnik im Bauwesen, Kiss.Berichte der T.H.Leipzig,10/1979«

płj Ajdukiewicz A., Starosolski W., Sulimowski Z.: Konstrukcje betonowe - laboratorium, Pol.S I ., Gliwice 1930.

[₅J Praca zbiorowa: Betonkorrosion im Hochbau, Bauverlag GmbH Wiesbaden - Berlin 1986.

[6] Nowak H.A. i inni: Praca NB-423/RB-4/81 - Analiza stanu technicznego i możliwości rekonstrukcji h a l i elektrolizy I ciągu wodv utlenionej, Część .II, Politech.äl»! Gliwice 1985..

f

* +

ORGANIZATIONAL ASPECTS OF REINFORCED CONCRETE BUILDINGS RENEVAL

S u m m a r y

In the paper a new method of building reneval characterised by considerable shortening of the preparation phase is presented.

It concerns reinforced concrete buildings of a very serious deterioration of construction. Detailed identification of their reinforcement deinages and working designs of strengthening of the concrete elements are carried out during the reparation, after precise cleaning of the elements. By the modification of the design process considerable shortening of the time necessary for completing the work as obtainedtogether with economical effects.

OPrAHH3AUHOHHblE 'ACTIEKTbl PEKOHCTPYKUMH HPOMbl 111 JlEHHbl X 3UAHM M C

*EriE 30BET 0H H 0M MOHOflHTHOB KOHCTPYKUHEfl P e e » m e

B aoicnane n pe ncTasnaeTcn opHrHHanbHbi« M e T o n peicoHCTpyKUHH s a r n c i a M K c a b aHaaaTent h o m coapaiteHHa noroTOBOMHOfl (Jiaau. O n a a acaeTca snaHHH H3

«ene a oö eT OH a S H a M H T e n b H O n o s pe sn eH H Sx K o p o a H e a . rioapoÖHyio HfleHTH<J>KKaUHio nöBpe*neHMfl a p n a Ty p n a T a n ę npoeKTbi yrpenne H Ha xenesoöeTOHHtix sneneHToa n p o a s B O ß K rca b o BpeMB p e K O H C T p y x u H H . M e T o n n o 3 B ae r nonyMHTb cyuecTseHHtie S K O H O MH Me CK H e a^xpeKTbl.

Wpłynęło do Redakcji 20.03.1988 r.