Maciej Minch, Aleksander
Trochanowski
Wybrane zagadnienia wzmocnienia
konstrukcji zabytkowego pałacu w
Dobrzycy
Ochrona Zabytków 50/1, 24-29
1997
M aciej M inch
Aleksander Trochanowski
WYBRANE ZAGADNIENIA WZMOCNIENIA KONSTRUKCJI
ZABYTKOWEGO PAŁACU W DOBRZYCY
K onstrukcja budynku pałacu jest tradycyjna. Ściany w ykonano jako w arstw ow e — z zew nątrz mają części w ykonane z cegły caram icznej, zaś w nętrza w ypełnio no cegłą i kam ieniam i naturalnym i, otoczakam i. N ad piw nicam i są ceglane sklepienia kolebkow e, koszowe z lunetam i oraz odcinkow e jednoprzęsłow e i dw u przęsłow e. Część sklepień w zm ocniona jest żebrami górnym i z cegieł. Zasypka nadsklepieniow a w ykonana była z piasku i gruzu. K onstrukcja stro p ó w kondygna cji nadziem nych jest drew niana, belkow a, o budow ie klasycznej zam kniętej, ze ślepym pułapem i zasypką (polepą) z piasku zm ieszanego z gliną. Końce belek o p arto na m urze na m urłatach. Części korytarzy i h o lów ma sklepienia ceglane. N ad salą balow ą i główną klatką schodow ą sklepienia są lustrzane. Dla mniej szych rozpiętości nad klatką schodow ą sklepienia wy konano w całości jako drew niane. W sali balowej do podparcia sklepień drew nianych zastosow ano na p o czątku XX w. konstrukcję ze stali kształtow ej (1300 i 1320). Dach pałacu jest konstrukcji drew nianej, ję- tkowy, w ykonstruow any sym etrycznie w stosunku do linii zabudowy, dw uspadow y, stromy, z lukarnam i. Przewiduje się, że obecne pokrycie dachu papą na poszyciu z desek m ocow anych do krokw i zostanie w y m ienione na blachę m iedzianą.
Stan techniczny konstrukcji budynku pałacu jest zróż nicowany. Zdecydowanie obniżona jest sztywność prze strzenna bryły, co spow odow ane zostało między inny mi niewłaściwymi działaniami budowlanymi na różnych
1. G zym s poddasza, w idoczna erozja tynku. W szystkie fot. M. Karalus 1. A ttic cornice, w ith visible plaster erosion. A ll ph o to s by M. Karalus
2. Prace p rzy rozbiórce starego gzym su poddasza
2. Work on dism antling the o ld a ttic cornice
etapach rozw oju zabudow y (brak zachow ania elem en tarnych zasad sztuki budow lanej) oraz utratą p ierw o tnych cech wytrzymałościowych zastosowanych m ateria łów. Efektem są liczne rysy i spękania m urów oraz nad- proży pałacu, rozw arstw ienia konstrukcji, odspojenia tynków, znaczne uszkodzenia biotyczne elementów drew nianych oraz ogólna degradacja konstrukcyjna budyn ku. Do najbardziej zdeform ow anych stref należą m ury przy podeście głównej klatki schodow ej, m ury I piętra oraz korona m urów w poziom ie stropu poddasza.
W latach wcześniejszych w ykonyw ano w pałacu doraźne prace napraw cze, nie podjęto jednak k o m pleksow ego rozw iązania problem u w zm ocnienia
kon-3. Zniszczenie belek stropow ych i krokw i w p o zio m ie gzym su p o d d a sza pałacu
3. D am aged ceiling beam s an d rafters on the level o f the palace a ttic cornice
strukcyjnego i stabilizacji budynku. O pracow any przez nas kom pleksow y program i h arm onogram w zm oc nienia, spójny pod w zględem konserw atorskim i k o n strukcyjnym , gw arantujący całościow e rozw iązanie problem u stabilizacji budynku, uzyskał pozytyw ną o p i nię i został przyjęty do realizacji. Przyjęto, że ze w zglę du na zabytkow y wystrój w nętrz pałacu w zm ocnienie dotyczyć m oże tylko obszarów m iędzystropow ych i fragm entów części zew nętrznych budynku, z ustabi lizow aniem konstrukcji nośnej obiektu w sposób za chowawczy. Z decydow ano się na dem ontaż zabytko wych, ale bardzo zniszczonych podłóg, co um ożliw iło ingerencję konstrukcyjną i w ykonanie w zm ocnień w przestrzeniach m iędzystropow ych. Starano się nie naruszać istniejących schem atów statycznych, lecz je dynie przesztyw nić budynek przez zrów now ażenie n a prężeń w ew nętrznych. Z m ianę schem atów statycz nych ograniczono do niezbędnego m inim um , starając się zachow ać m aksym alnie substancję zabytkow ą bu dynku. M oża w yróżnić trzy poziom y w zm ocnień, k tó re odpow iadały poziom om stropów nad piw nicą, p a r terem i pierwszym piętrem (wraz z obszarem więźby dachow ej).
W zględnie niezły stan techniczny m urów piw nic, m im o ro zp o ró w sklepień spraw ił, że nie trzeba było tu stosow ać radykalnych środków. W zm ocnienie stro pu nad piw nicą podzielić m ożna um ow nie na dwa etapy. Pierwszy obejm ow ał w zm ocnienie budynku z w ykorzystaniem istniejących już belek dw uteow ych 1220, zam ontow anych w czasie wcześniejszych rem o n tów w ykonyw anych przez PKZ. Belki te miały stan o wić p o d p o ry pod płyty betonow e podłogi, które za m ierzano w ykonać z pustką pow ietrzną nad sklepie niam i, w celu ich odciążenia. N a podstaw ie analizy konstrukcji sklepień i ich stanu technicznego stw ier dzono, że ich nośność jest w ystarczająco duża, aby przenieść obciążenia od zasypki stropu p arteru , ciężaru w łasnego i planow anych obciążeń użytkow ych. Belki w ykorzystano jako ściągi w zm acniające, d o łożono je dynie do nich kotw y stalow e na końcach. Kotwy za m ocow ano w m urach nośnych w ew nętrznych i zew nętrznych. W drugim etapie w ykonano kotw ienia wzmacniające jako klasyczne kotw ienia ściągowe w p o ziomie po d podłogam i stropu nad piwnicą. W celu odciążenia stro p ó w piw nic, na zasypkę stropu w yko rzystano keram zyt stabilizow any w apnem . Szkicowy układ w zm ocnień budynku pałacu w poziom ie stropu nad piw nicą pokazano na ił. 9.
G łów nym i układam i konstrukcyjnym i w zm acniają cymi budynek w poziom ie stropu nad parterem są w ew nętrzne ściągi stalow e i w stępnie napięta żelbeto wa opaska w okół budynku. Stężenia ściągowe w prze strzeni m iędzystropow ej w ykonano z p rętó w o śred n i cy 24 m m . Ich kotw ienie zaplanow ano dw ojakie — albo klasycznie w m urach przez elem enty dociskow e,
4. Zniszczenie krokwi i dachu więźby pałacu. Stan po demontażu murlaty i przed poło żen iem wieńca żelb eto w eg o scalającego bryłę budynku
4. D am aged rafters and ro o f o f the palace rafter framing. State after the disassem bly o f the rafter p la te an d prior to placing the reinforced concrete ring integrating the solid o f the building
5. Położenie w ieńca żelb eto w eg o w p o zio m ie gzym su poddasza, za stą p ił on skorodow aną m urlatę drewnianą
5. Placing th e reinforced concrete ring on the level o f the a ttic com ice where it replaced the corroded w ooden rafter plate
6. G zy m s poddasza po przem urow aniu i zalaniu zbrojenia betonem 6. A ttic cornice after n ew bricklaying an d pouring concrete over the reinforcem ent
7. Skorodowane belki stropowe m iędzy parterem a piętrem pałacu 7. Corroded ceiling beams between the palace ground floor and storey
albo w zew nętrznej opasce żelbetowej. Stężenia ścią- gowe zaprojektow ane zostały tak, aby d odatkw o prze nieść siły od zakotw ień opasek żelbetow ych przy ścia nach portyku. Ze względu na grubość murów, przez które krótkie ściągi nie mogły przejść, w pom ieszcze niach w estybulu w klejono ich końce w mur, a do re gulacji ich naciągu w ykorzystano śruby rzymskie.
Po-9. S zkicow y układ w zm ocn ień budynku pałacu w p o zio m ie stropu nad piw nicą. W szystkie rys. A. Trocbanow ski
9. O u tlin e o f the reinforcem ent system o f the palace on the level o f the ceiling over the cellar. A ll drawings by A. Trocbanow ski
1. J. Jasieńko, M . M inch, A. Trochanow ski, Problem y u sztyw n ien ia układu m u ró w nośnych w budynku klasztoru w Lubiążu p oprzez stalow e ściągi wklejane, (w:) Konferencja N a u kow o-T ech niczn a
8. Zniszczenie stropu sali balowej pałacu
8. D am aged ceiling in the palace ball room
dobny system został z pow odzeniem zastosow any przez autorów przy wzm acnianiu m urów klasztoru w L ubiążu1. W ykonano tam badania nośności ściągów w klejanych, otrzym ując interesujące i obiecujące w y niki, potw ierdzające skuteczność tej m etody we w zm acnianiu układów m urow ych konstrukcji zaby tkow ych.
Zlikw idow anie pęknięć i rys osłabionych m urów i nadproży pałacu, w zm acnianie i stabilizacja rozdzie lonych części budynku, wymagały zastosow ania w obiekcie m etody w stępnego sprężania ścian, tak aby
10. Układ wzmocnienia konstrukcji w poziom ie stropów nad parterem
10. Construction reinforcem ent system on the level o f the ceiling over the g round floor
„Awarie b u d o w la n e”. Politechnika Szczecińska W ydział B u d o w n ic tw a i Architektury, t. 2, Referaty, Szczecin-M iędzyzdroje 1995, s. 6 6 1 -6 6 8 .
wywołać w nich sztucznie stan ściskania, eliminujący możliwość pow stania naprężeń rozciągających. N ajk o rzystniejszym ze w zględów konstrukcyjnych zabiegiem jest opaska żelbetow a w stępnie napięta. N ajw łaściw szym miejscem przebiegu takiej opaski był poziom stropu nad parterem , gdzie obserw ow ano największe uszkodzenia m urów, pęknięcia i rysy ścian i nadproży. Uzyskano zgodę konserw atorską na w ykonanie takich opasek. D obrym miejscem na um ieszczenia opaski żel betowej okazała się bonia poziom a z elem entam i sztu- katorskim i (ozdobne girlandy), które zdem ontow ano (zostaną one od tw o rzo n e w ram ach rem ontu elew a cji). Opaski żelbetow e założono po zew nętrznym ob rysie murów, w poziom ie stropu nad parterem . N a opaskę składały się cztery pręty okrągłe o średnicy 24 mm ze stali St3SX, w stępnie napięte niewielkim i siłami. Do naciągu opaski zaprojektow ano specjalne kotwy narożne. O paski ze względu na długość łączone były stabilizującymi elem entam i pośrednim i z ceowni- ków, które polepszały możliwości naciągow e całego układu oraz wiązały z opaską układ w ew nętrznych stężeń ściągowych (linie przeryw ane — il. 10). O paski w spółpracują ze ścianam i nośnym i za pom ocą sił przy czepności betonu, m uru i p rętó w stalow ych. W stępne napięcie p rętó w stalow ych uzyskane zostało przez n a
ciągnięcie p rętów do siły odpow iadającej m ożliw o ściom w ytrzym ałościow ym m uru na ściskanie (zwykle naprężenia te w ahają się w granicach 0 ,1 -1 ,0 M pa i ustalane są każdorazow o w zależności od stanu tech nicznego m uru i jego struktury). W stępne napięcie opaski w yw ołało w m urze taki stan naprężeń w ew nę trznych, który skutecznie przeciw staw i się w pływ ow i działania sił zew nętrznych i zwiększy nośność oraz o gólną sztyw ność konstrukcji. Układ w zm ocnienia konstrukcji w poziom ie stro p ó w nad parterem p o k a zano schem atycznie na ił. 10. W ybrane szczegóły k o n strukcyjne opaski w stępnie sprężonej oraz węzłów opaski przedstaw iono na ił. 11. Pokazany na ił. 11 głów ny węzeł służy do kotw ienia w opasce żelbetowej głów nych ściągów stalow ych układu stężającego, zaś węzeł pośredni jest form ą lokalnego w zm ocnienia b e lek drew nianych stropów poprzez ich kotw ienie w opasce. Lokalne w zm ocnienia belek, w połączeniu z globalnym układem w zm ocnień ściągowych i opaską żelbetow ą, zapew niają budynkow i w poziom ie stro pów nad parterem w ystarczającą sztywność użytkową. N a ił. 12 pokazano fragm ent w ykonyw anej opaski podczas betonow ania. Zaznaczyć należy, że w ram ach działań w zm acniających stropy nad parterem , w yko nano szereg rutynow ych prac w zm acniających i zabez
BL. 1 5 0 x 1 0 /2 8 0
11. Wybrane szczegóły konstrukcyjne opaski wstępnie sprężonej oraz w ęzłów opaski 11. Select construction details o f the prestressed band an d its join ts
pieczających stropy drew niane: w ym ieniono piaskow ą zasypkę stropów na w ełnę m ineralną, odciążając je i zwiększając m ożliwości nośne, do k o n an o popraw y m ocow ań belek, wym iany uszkodzonych biotycznie końców ek belek, zaim pregnow ano elem enty d rew n ia ne i m ury środkam i o w a d o - i grzybobójczymi.
W poziom ie stropu nad I piętrem , w koronie m u rów, najkorzystniejsze konstrukcyjnie i ekonom icznie okazało się w ykonanie w zm ocnienia układu nośnego budynku za pom ocą w ieńców żelbetow ych. Przy d o borze przekroju w ieńców w zięto pod uwagę fakt, że mają one za zadanie nie tylko usztywnić budynek, lecz także przenieść przypadające nań siły rozciągające w m urze, w yw ołane bądź to nierów nom iernym osia daniem , bądź też nierów nom iernym obciążeniem oraz rozporam i dachu. W w yniku zastosow ania w ieńców żelbetow ych w koronie m urów uzyskano bardziej rów nom ierny rozkład naprężeń we w zm acnianym układzie m urow anym . W ykonanie w ieńców odbyw ało się sposobem tradycyjnym i polegało na w puszczeniu w nośne ściany podłużne i poprzeczne o d pow iednio zbrojonych elem entów (w miejsce zniszczonych b io tycznie i usuw anych m urłat), wiążących po obw odzie układ ścian w zam knięty i sztywny przestrzenny k o n tur. Tak ukształtow any w ieniec w spółpracuje ze ścia nami na zasadzie tarcia i przyczepności, co skutecznie przyczynia się do podniesienia stateczności i sztyw no ści przestrzennej układu konstrukcyjnego w dolnym poziom ie dachu. D odatkow ą zaletą w ykonanego w ień ca żelbetow ego było w ykorzystanie go do odtw orzenia zniszczonych gzymsów dachu. W tym celu w w ieńcu ko tw io n o , w miejsce uszkodzonych i zniszczonych elem entów drew nianych gzymsów, elem enty ze stali kształtow ej z kątow ników , podtrzym ujące odtw arzany ceglany gzyms dachu (odpow iedni szczegół k o n stru k cyjny pokazano na ił. 13). D odatkow o przy w zm acnia niu konstrukcji dachu w ykorzystano w budow any w ie niec żelbetow y do kotw ienia belek stropu za pom ocą blach kątow ych i kotew rozporow ych. Podobnie jak w przypadku stropu nad parterem , w ram ach prac re m ontow ych stropu nad I piętrem , w ykonano szereg
12. Betonowanie opaski żelbetowej wstępnie sprężonej
12. Pouring concrete on a prestressed reinforced concrete b a n d
rutynow ych prac odtw orzeniow ych, zabezpieczają cych i im pregnacyjnych.
Interesujący jest rów nież problem rem ontu tynków w budynku pałacu. Często odtw arza się tynki b u d y n ków zabytkow ych bez właściwego rozpoznania p o d ło ża. Prowadzi to najczęściej do w ykonyw ania now ych tynków z niewłaściw ie dobranych lub przypadkow ych m ateriałów , czego konsekw encją jest szybkie w ystąpie nie ponow nych uszkodzeń, w ykw itów i przebarw ień pow ierzchniow ych. W celu ustalenia sposobu o d tw o rzenia tynków konieczne jest w ykonanie ich badań ze względu na możliw ość w ystąpienia soli, chlorków , siar czanów, azotanów oraz stopnia pH . Z aw artość p o szczególnych składników tynków narzuca system ich odtw orzenia, zabezpieczający przed pow staniem p o now nych uszkodzeń. W celu ustalenia składu istnieją cej elewacji pałacu pobrano z niej próbki (trzy z ele wacji zew nętrznej i cztery ze ścian i sklepień piw nic), na podstaw ie których w ykonano badania na p ro c e n tow ą zaw artość soli, w ody oraz wskaźnik pH . W yniki badań przedstaw iono w tabelach poniżej.
Tabela 1. O pis próbek
Próbka 1 2 3 4 5 6 7 Miejsce pobrania Elewacja zewn. Elewacja zewn. Elewacja zewn. Sklepienie piwnic Ściana piwnic Sklepienie piwnic Ściana piwnic W ysokość 4 ,0 m p.p. gruntu 2,0 m p.p. gruntu 2,0 m p.p. gruntu — 0,8 m p.p. piwnic — 0,8 m p.p. piwnic Strona
Tabela 2. Wyniki badań
Próbka 1 2 3 4 5 6 7 pH 8,2 8,2 8,1 8,2 8,5 8,4 8,3 Z aw artość w ody % 0,6 1,0 1,1 1,0 3,4 1,8 1,8 Z aw artość chlorków (skala 0 -3 ) 0 0 0 0 2 0 1 Z aw artość siarczków (skala 0 -3 ) 0 0 0 0 0 0 0 Z aw artość azotanów (skala 0 -3 ) 1 1 2 1 2 1 1
Z e względu na występujące w m urze azotany oraz chlorki przyjęto do odtw orzenia tynk renow acyjny jednej ze znanych firm zachodnich o łącznej grubości 3 cm, na podkładzie renow acyjnym . Elewację zew nętrzną zalecono tynkow ać tynkiem renow acyjnym do wysokości gzymsu. Przy odtw arzaniu boni konieczne było położenie tynku renow acyjnego o łącznej g ru b o ści powyżej 3 cm. W piw nicach zalecono tynkow anie w szystkich ścian i sklepień tynkiem renow acyjnym czystow apiennym .
W artykule przedstaw iono jedynie w ybrane zagad nienia w zm ocnienia konstrukcji budynku pałacu. Ele m enty i sposoby w zm ocnienia konstrukcji zostały za stosow ane po osiągnięciu kom prom isu ze służbam i konserw atorskim i co do możliwości ingerencji w za bytkow ą substancję budow li (dem ontaż p odłóg oraz m iejscowe uszkodzenia elewacji i tak w całości prze znaczonej do odtw orzenia i rem ontu). O pisane pow y żej prace zabezpieczające zostały już w większości wy konane. O becnie trw ają prace w zm acniające i n a p ra wcze w obrębie stro p u nad I piętrem i więźby dachu. Przem urow uje się całkow icie zdestabilizow ane kom i ny. W ymienia się fragm enty więźby dachow ej i p okry w a napraw ione połacie dachu blachą m iedzianą. Z a znaczyć należy, że d o p iero w ykonanie p rzedstaw ione go powyżej kom pleksow ego zabezpieczenia k o n stru k cyjnego budynku pałacu pozw oli na stabilizację jego u k ład ó w nośnych i um ożliw i w ykonyw anie dalszych prac konserw atorskich. W w yniku dotychczas prze prow adzonych w zm ocnień znacznie podniesiono
szty-13. O dtworzenie gzymsu z zachowanych cegieł, według stanu pierwotnego
13. Recreation o f the co m ice from extan t bricks according to the original sta te
w ność przestrzenną budynku, zabezpieczając go przed w ystąpieniem ponow nych uszkodzeń konstrukcyj nych. Uzyskano w ten sposób możliwość docelow ego o d tw o rzen ia i konserw acji zabytkow ego w ystroju w nętrz pałacu oraz jego elewacji.
Select Problems Concerning the Construction Reinforcement of the Palace in Dobrzyca
T he authors present select technical possibilities o f perfor m in g the rein forcem en t, repair and reconstru ction o f the b u ild in g. T h e characteristic feature o f the prepared c o m p lex program m e and tim etable for reinforcing the palace is a p rev en tiv e stab ilisation o f the solid by m eans o f b alancing th e inn er stress. For con servation reasons, rein forcem en t co u ld be carried ou t o n ly in the inn er-ceiling areas o f the b u ild in g , w ith a consid erably co m p lica ted carrying system , w h ic h created d ifficu lties in placin g suitably rigid co n stru c tio n system s. In th o se areas, use w as m ade o f bracing steel b o w strin g s. An a d d ition al rigidity o f the solid o n the level
o f the ceilin g over the grou n d flo o r w as obtained w ith the help o f a prestressed trim , com b in ed w ith steel bow strin gs and a reinforced con crete ring o n the level o f the cro w n o f the w alls. A num ber o f rein forcem en ts and local repairs o f the co n stru ctio n w as co n d u cted insid e the building. T he rein forcem en t considerably increased the spatial rigidity o f the b u ild in g, p rotectin g it against the recurrence o f con stru ctio n dam age. In this way, it w as feasible to achieve the possib ility o f further stable recon stru ction as w ell as the co n serv a tio n o f the historical palace interiors and the elev a tion o f the building.
