XXVIKonferencja

Naukowo-Technicznaawarie budowlane 2013

JERZY PIENIĄŻEK, jerzypieniazek1@op.pl

Politechnika Warszawska

ANALIZA PRZYCZYN KATASTROFY BUDOWLANEJ

BUDYNKU MIESZKALNEGO JEDNORODZINNEGO

PODCZAS JEGO NADBUDOWY I ROZBUDOWY

ANALYSIS OF CAUSES OF SINGLE – FAMILY BUILDING CRASH DURING

SUPERSTRUCTURE AND ENLARGEMENT

Streszczenie W referacie opisano katastrofę budowlaną budynku mieszkalnego jednorodzinnego

zlokalizowanego w Stasim Lesie pod Warszawą. Do katastrofy doszło podczas nadbudowy i rozbudowy

budynku. Przeanalizowano i ustalono przyczyny katastrofy oraz podano zalecenia techniczne.

Abstract The paper describes collapse of the single - family building, located in Stasim Las near Warsaw.

The collapse occurred during the extension works. Failure analyses have been performed and technical

recommendations have been established.

1. Wprowadzenie

W chwili obecnej w Polsce, w celu uzyskania dodatkowych powierzchni mieszkalnych

oraz użytkowych, wykonuje się nadbudowy i rozbudowy istniejących budynków. Takim

inwestycjom poddaje się nie tylko budynki kilku lub kilkunastoletnie ale również budynki

stare, wybudowane nawet w okresie międzywojennym. Rozbudowuje i nadbudowuje się także

budynki mieszkalne jednorodzinne eksploatowane od kilkudziesięciu lat. Bardzo często brak

jest dokumentacji archiwalnej obiektu, który ma być nadbudowany lub rozbudowany. Takie

inwestycje powinny być bardzo starannie przygotowane. Przed wykonaniem projektu nadbu-

dowy i rozbudowy należy sporządzić ekspertyzę techniczną stwierdzającą możliwość wyko-

nania takiej inwestycji. Powinny być wykonane badania geotechniczne oraz odkrywki funda-

mentów ustalające lub potwierdzające (w przypadku istnienia dokumentacji archiwalnej)

sposób posadowienia obiektu. Projekt techniczny nadbudowy i rozbudowy musi uwzględnić wszystkie zalecenia podane w ekspertyzie aby inwestycja przebiegała bezpiecznie. Niestety,

bardzo często, szczególnie w przypadku budynków jednorodzinnych, projekt nadbudowy

i rozbudowy nie jest poprzedzany ekspertyzą (ze względów pseudo-oszczędnościowych).

Rozpoznanie konstrukcji przez projektanta jest niedostateczne co w konsekwencji doprowadza

do naruszenia konstrukcji budynku, a w skrajnych przypadkach do katastrof budowlanych.

2. Opis budynku

Przedmiotowy budynek został wybudowany w latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku.

Jest to budynek parterowy, niepodpiwniczony z poddaszem nieużytkowym. W rzucie pozio-

mym ma kształt prostokąta o wymiarach 12,50×8,70 m (rys. 1). Wzniesiono go w technologii

tradycyjnej. Układ konstrukcyjny ścian jest poprzeczny. Budynek posadowiono na ścianach

212 Pieniążek J.: Analiza przyczyn katastrofy budowlanej budynku mieszkalnego…

fundamentowych, bez ław pod nimi. Ściany fundamentowe wykonano z kamienia polnego

nieregularnego, połączonego zaprawą cementowo-wapienną. Grubość ścian fundamentowych

jest identyczna jak ścian parteru ustawionych na nich.

Ściany zewnętrzne szczytowe, będące ścianami nośnymi, jak i ściany zewnętrzne podłuż-ne, będące ścianami osłonowymi, zostały wykonane identycznie, jako ściany szczelinowe,

w których część zewnętrzną elewacyjną wymurowano z cegły wapienno- piaskowej o grubości

25 cm, natomiast część wewnętrzną konstrukcyjną z cegły ceramicznej pełnej o grubości

12 cm. Szczelina powietrzna ma szerokość ok. 7 cm. W ścianach tych brak jest przewiązek

lub kotew pomiędzy oblicówką (częścią elewacyjną), a częścią konstrukcyjną. Jedynie pod

stropem części te (elewacyjna i konstrukcyjna) zostały połączone dwiema warstwami cegły.

Ściany wewnętrzne konstrukcyjne, o grubości 25 cm, wymurowano z cegły ceramicznej pełnej

Strop nad parterem jest typu Kleina z płytą półciężką (żeberkową) wykonaną z cegły cera-

micznej dziurawki. Zastosowano belki stalowe z dwuteowników 160, oparte na ścianach

poprzecznych. Maksymalna rozpiętość płyty stropowej w świetle wynosi 490 cm.

Budynek został przykryty dachem o konstrukcji drewnianej.

Rys. 1. Rzut budynku z zaznaczoną strefą katastrofy

3. Prace budowlane wykonane do momentu katastrofy

Prace budowlane, związane z nadbudową i rozbudowa przedmiotowego budynku, zostały

rozpoczęte po sporządzeniu projektu technicznego i uzyskaniu pozwolenia na budowę. Projekt

nie został poprzedzony ekspertyzą stwierdzającą możliwość nadbudowy i rozbudowy.

Projektant, bez wykonania dokładnych badań konstrukcji budynku, stwierdził, że ściany nośne

zewnętrzne wykonane są z cegły wapienno-piaskowej i mają grubość 52 cm. Zaprojektował

(bez wykonania odkrywek), podbicie fundamentów zakładając że ściany fundamentowe są betonowe. Nie została sprawdzona przez projektanta nośność istniejących stropów, na których

zaprojektowano pomieszczenia użytkowe.

Budownictwo ogólne 213

Budowę rozpoczęto od demontażu więźby dachowej. Na ścianach podłużnych wykonano

ścianki kolankowe, a nad nimi wieniec żelbetowy (rys. 2). Rozpoczęto montaż drewnianej

więźby dachowej. Od strony północnej rozpoczęto dobudowywanie ganku. W celu wykonania

podbicia fundamentów – od strony zachodniej i południowej (na całej długości ścian) oraz

częściowo wschodniej – zostały odkopane, na całą ich głębokość, kamienne ściany fundamen-

towe (rys. 3, 6). Na niewielkich fragmentach odsłoniętych ścian fundamentowych usunięto

spod nich grunt.

Rys. 2. Elewacja wschodnia w trakcie nadbudowy

Rys. 3. Odkopane kamienne ściany fundamentowe budynku

214 Pieniążek J.: Analiza przyczyn katastrofy budowlanej budynku mieszkalnego…

4. Opis katastrofy budowlanej

W dniu 13.09.2011 r. w godzinach wieczornych nastąpiło osunięcie się i wywrócenie na

zewnątrz południowej ściany szczytowej (nośnej) obciążonej stropem (rys. 4, 5).

Rys. 4. Widok budynku od strony południowej po katastrofie

Wywracająca się ściana szczytowa spowodowała znaczne uszkodzenia zachodniej ściany

zewnętrznej. Pojawiły się są na niej liczne pęknięcia o rozwartości rys dochodzących do

10 mm (rys. 6). Na południowej części ściany zachodniej, w miejscu zamurowanego okna,

wystąpiło pionowe jej pęknięcie na całej wysokości i wychylenie na zewnątrz odcinka ściany

o długości około 2,5 m (rys. 7). Zniszczone zostały płyty stropowe nad pomieszczeniami od

strony południowej (rys. 8, 9). Ściana podłużna zachodnia odspoiła się od ściany poprzecznej

wewnętrznej oraz wystąpiły ukośne pęknięcia na ścianie wewnętrznej (rys. 10).

Rys. 5. Zniszczenie budynku widoczne od strony południowej

Budownictwo ogólne 215

Rys. 6. Pęknięcia na ścianie zachodniej

Silnym uszkodzeniom uległa płyta stropowa nad pomieszczeniami znajdującymi się od

strony północnej. Na stropie powstały pęknięcia o znacznej rozwartości rys dochodzących do

20 mm (rys. 11) i przebiegających wzdłuż stopek belek stalowych.

Rys. 7. Pęknięta i wychylona ściana zachodnia Rys. 8. Zniszczona, zawalona płyta stropowa

Rys. 9. Zniszczona płyta stropowa Rys. 10. Pęknięcia na styku ścian i ściany wewn.

216 Pieniążek J.: Analiza przyczyn katastrofy budowlanej budynku mieszkalnego…

Spękaniom uległy również ściany w pomieszczeniach od strony północnej (rys. 11).

Pęknięcia te występują pod oparciami belek stropowych (rys. 11) i mają najczęściej przebieg

pionowy.

Rys. 11. Pęknięcia płyt stropowych i ścian w pomieszczeniach od strony północnej

5. Analiza przyczyn katastrofy

Główną przyczyną katastrofy budowlanej, jakiej uległ opiniowany budynek, była utrata

stateczności południowej szczytowej ściany nośnej budynku co spowodowało jej zawalenie

się. Przedmiotowa ściana została posadowiona, tak jak cały budynek (rys. 3), tylko na

kamiennej ścianie fundamentowej z kamieniami słabo zespolonymi zaprawą cementowo-wa-

pienną. Nie zastosowano pod budynkiem ław fundamentowych.

W trakcie prac budowlanych, z niewiadomych przyczyn, zostały odkopane ściany funda-

mentowe budynku od strony zachodniej, południowej (zawalona ściana) i częściowo wschod-

niej. Odkopanie ścian fundamentowych osłabiło w dużym stopniu posadowienie budynku.

Ściany zewnętrzne zostały wykonane jako szczelinowe bez przewiązań pomiędzy warstwą licową i konstrukcyjną. Takie wykonanie ścian znacznie zmniejszyło ich stateczność. Dodat-

kowym osłabieniem nośności ściany szczelinowej było zastosowanie warstwy konstrukcyjnej

wykonanej z cegły ceramicznej pełnej o grubości tylko 12 cm (rys. 5, 12).

Na wielkość powstałych uszkodzeń, podczas zaistniałej katastrofy, miał także wpływ brak

wieńców stropowych usztywniających budynek w płaszczyźnie poziomej. Brak wieńców

spowodował większą podatność obiektu na zarysowania i pęknięcia ścian.

Rozpoczęte roboty budowlane polegające na: rozbiórce dachu, dociążeniu zewnętrznych

ścian bocznych (podłużnych) podwyższonymi ściankami kolankowymi z wieńcem żelbeto-

wym wykonanym na nich, zamontowaniu murłat i ułożeniu krokwi bez pośredniego podparcia

ich płatwiami ustawionymi na słupkach, spowodowało wtórne osiadanie tych ścian (brak ław

fundamentowych). Ściana szczytowa bez przewiązań, obciążona stropem i podkopana, została

wypchnięta przez osiadające ściany podłużne, utraciła stateczność i uległa zawaleniu (rys. 12).

Wywrócona ściana spowodowała zawalenie się płyt stropowych (brak podparcia) w po-

mieszczeniach południowych. Stropy w tych pomieszczeniach uległy zniszczeniu. Uszkodzo-

na została również ściana zachodnia. Widoczne są na niej pęknięcia i odkształcenia (wychy-

lenie się części ściany na zewnętrz budynku).

Obciążenia dynamiczne, jakie powstały podczas katastrofy budowlanej w południowej

części budynku, spowodowały pęknięcia stropów i ścian w części północnej obiektu.

Projekt nadbudowy i rozbudowy budynku został sporządzony nieprofesjonalnie. Zamiesz-

czona w projekcie krótka notatka projektanta, oceniająca stan techniczny istniejącego budyn-

ku, sporządzona bez dokładnego zbadania konstrukcji, jest dużym jego błędem. Projektant nie

Budownictwo ogólne 217

sprawdził rodzaju posadowienia budynku poprzez wykonanie odkrywki fundamentu, nie

rozpoznał rodzaju konstrukcji ścian, jak również nie sprawdził nośności istniejącego stropu po

zmianie funkcji poddasza z nieużytkowego na użytkowe i nie zaprojektował ewentualnego

wzmocnienia płyty stropowej. Wykonane przez autora referatu obliczenia wykazały, iż po

zaadaptowaniu poddasza na użytkowe, w istniejącej konstrukcji stropu stan graniczny nośno-

ści będzie spełniony, natomiast zostanie przekroczony stan graniczny użytkowalności. Ugięcie

będzie większe od dopuszczalnego o 25%.

Rys. 12. Zawalona ściana południowa i zawalona płyta stropowa

Karygodnym błędem wykonawczym było odkopanie słabych konstrukcyjnie ścian fundamen-

towych na znacznej długości. Wykonawca po odkopaniu fragmentu takiej ściany powinien

natychmiast wezwać projektanta w celu określenia dalszego działania, tzn. czy przerwać dalsze

roboty z nadbudową i rozbudową i zabezpieczyć budynek, czy ewentualnie przystąpić do wzmac-

niania ścian fundamentowych i podbijania ich ławami co byłoby przedsięwzięciem bardzo koszto-

wnym i biorąc pod uwagę całą konstrukcję budynku, ekonomicznie nieopłacalnym.

Błędy projektowe i wykonawcze doprowadziły do katastrofy budowlanej budynku.

6. Wnioski

Projekt nadbudowy i rozbudowy opiniowanego budynku został sporządzony bez poprze-

dzenia go ekspertyzą techniczną stwierdzająca możliwość takiej nadbudowy i rozbudowy,

która to ekspertyza zawsze powinna być wykonana dla tego typu prowadzonej inwestycji.

Budynek mający przeszło sześćdziesiąt lat, wykonany sposobem gospodarczym z materia-

łów nie najwyższej jakości, w którym brak jest ław fundamentowych, ściany fundamentowe

218 Pieniążek J.: Analiza przyczyn katastrofy budowlanej budynku mieszkalnego…

wykonano z kamienia słabo zespolonego, ściany nośne zewnętrzne szczelinowe są bez prze-

wiązań, a stropy po zmianie funkcji poddasza mają przekroczony stan graniczny użytkowal-

ności, nie kwalifikuje się ze względów konstrukcyjnych i ekonomicznych do nadbudowy.

Podczas zaistniałej katastrofy zniszczona została ściana szczytowa południowa i stropy

oparte na niej, oraz nadwyrężona została ściana zewnętrzna zachodnia i stropy od strony

północnej. Biorąc pod uwagę powyższe uszkodzenia i bardzo słabą konstrukcję obiektu,

stwierdzono, iż budynek nadaje się tylko do rozbiórki.

W zaistniałym stanie, po katastrofie, budynkowi groziło dalsze postępujące niszczenie, co

mogło doprowadzić do zawalenia się pozostałej części budynku. W związku z taką sytuacją, dla bezpieczeństwa ludzi, którzy mogli przebywać w obrębie tego obiektu, zalecono rozpocząć rozbiórkę w jak najszybszym terminie, ale po uprzednim opracowaniu projektu robót

rozbiórkowych.

Literatura

1. Pieniążek J., Gruszka Cz.: Ekspertyza techniczna dotycząca oceny stanu technicznego

budynku mieszkalnego jednorodzinnego zlokalizowanego w Stasim Lesie koło Warszawy

w celu ustalenia przyczyn katastrofy budowlanej oraz ustalenia możliwości doprowadzenia

obiektu di stanu właściwego zgodnie z Postanowieniem PINB w Legionowie, Warszawa,

wrzesień 2011 r.

2. Mitzel A., Stachurski W., Suwalski J.: Awarie konstrukcji betonowych i murowych, Arkady,

Warszawa 1982 r.

3. Masłowski E., Spiżewska D.: Wzmacnianie konstrukcji budowlanych, Arkady, Warszawa

2000 r.