Stabilizacja układów bez naruszenia podstawowego schematu statycznego

Metody stabilizacji danego układu lub systemu konstrukcyjnego zależą przede wszystkim od charakteru uszkodzeń. W zasadzie zahamowanie procesów rotacyjnych i zespolenie ogniw nośnych może być osiągnięte trzema metodami:

—    przez wprowadzenie wzmocnień nie naruszających podstawowego schematu statycznego układu,
—    z wprowadzeniem konstrukcji zmieniających schemat pracy statycznej stabilizowanego układu,
—    z wprowadzeniem nowych elementów pracujących jako niezależne i samodzielne konstrukcje.

W każdym przypadku technologia zabiegu wzmacniającego powinna być szczegółowo przemyślana pod kątem celowości i efektów technicznych, możliwości i dogodności wykonania oraz pod względem ekonomicznym, przy czym decydujące tu będą kryteria konstrukcyjno-wykonawcze.

Technika wzmacniania w tym przypadku polega na zwiększeniu nośności danego elementu lub układu konstrukcyjnego przez powiększenie pracującego przekroju. Można to osiągnąć za pomocą obejm i powłok żelbetowych, wprowadzenia dodatkowego zbrojenia lub stalowych elementów, obłożenia elementu okładziną ceramiczną, sztukowania itp.

Stosowanie tych zabiegów technologicznych ma miejsce głównie w takich przypadkach, gdy przez wzmocnienie uzyska się korzystniejsze warunki pracy układu lub gdy zachodzi potrzeba szybkiego włączenia wzmocnionej konstrukcji do pracy przestrzennej systemu, albo gdy zastosowanie tego sposobu pozwoli uniknąć większych, bardziej pracochłonnych robót.

Najczęściej metodę tę stosuje się przy wzmocnieniu i stabilizacji takich elementów konstrukcyjnych, jak kopuły, sklepienia, arkady, belki, słupy, kolumny, filary, fundamenty pod mury i podpory słupowe.

Przy wzmacnianiu konstrukcji przez zwiększenie przekroju podstawowym materiałem jest beton zwykły i zbrojony, cegła lub kamień, a niekiedy kształtowniki stalowe. Zasadniczym problemem przy stosowaniu zabiegów wzmacniających będzie stworzenie należytych warunków dla współpracy starej konstrukcji z elementami wzmacniającymi. W przypadku stosowania betonu należy szczególną uwagę zwrócić na zagadnienie przyczepności i monolityczności połączeń. W tym celu w miejscu połączeń powierzchnie konstrukcji murowanych powinny być oczyszczone z brudu, pyłu i części zmurszałych, wszelkie rysy i pęknięcia przemyte i starannie wypełnione zaprawą, po czym powierzchnię zmywa się wodą i obficie nawilża. Na tak przygotowane podłoże wprowadza się siatkę lub zbrojenie i na nie narzuca się ręcznie lub za pomocą torkretnicy wymaganą warstwę betonu. Ubytki i miejsca szczególnie osłabione uprzednio wypełnia się betonem lub murem. W przypadku wzmocnienia sklepień, kopuł lub łuków zbrojenie powinno być kotwione w murze za pomocą odpowiednich prętów.

Należy zaznaczyć, że wykonanie robót wzmacniających w omawianej metodzie powinno przebiegać szczególnie starannie, z zachowaniem niezbędnych środków ostrożności. Przy oczyszczaniu powierzchni i usuwaniu części zniszczonych należy sprawdzić nośność osłabionych przekrojów i stosownie do tego zaprojektować i wykonać stemplowanie oraz deskowanie. Dużą uwagę należy poświęcić również doborowi masy betonowej, zwłaszcza przy wzmocnieniu za pomocą cienkich powłok żelbetowych.

Technika wzmacniania konstrukcji nośnych bez naruszania podstawowego schematu konstrukcyjnego jest stosowana w praktyce dość powszechnie, wiele też zabytków zostało w ten sposób wzmocnionych. Między innymi metodę tę zastosowano przy wzmocnieniu sklepień renesansowych w „izbach nad bramą” w skrzydle zachodnim zamku wawelskiego.

tmp70d7-1Wzmocnienie sklepienia izby nad bramą wejściową Zamku na Wawelu, początek XVI w.: a) rzut sklepienia, b) przekroje podłużne, c) przekrój poprzeczny 1 — sklepienie ceglane, 2 — powloką żelbetowa grub. 6 cm, 3 — zachowane stare ściegi

Stan techniczny sklepień był wyjątkowo zły, przede wszystkim wskutek rozluźnienia spoin i wykruszeń zaprawy. Spowodowało to wypadanie cegieł, a w związku z tym powstały deformacje i niebezpieczne spękania. Nośność sklepień okazała się niewystarczająca do spełnienia funkcji użytkowych. Przebudowa sklepień była wykluczona, bowiem stanowiły one oryginalne relikty techniki budowlanej z okresu renesansu.

Koncepcja wzmocnienia polega na otuleniu sklepień cienką powloką żelbetową, wykonaną w ten sposób, że współpracuje ona ze sklepieniem ceglanym jako ustrój zespolony.

Wyniki stosowania omawianej metody można zilustrować również na innym przykładzie, a mianowicie — zabiegu wzmocnienia filara nawy głównej w kościele NP Marii w Gdańsku.

W czasie działań wojennych w wymienionym obiekcie został zniszczony dach i większość sklepień nawy środkowej. Sklepienia te zostały zrekonstruowane bez dokładniejszego rozeznania wartości nośnych filarów, na których je oparto. Po zakończeniu robót i zdjęciu rusztowań jeden z filarów pomiędzy nawą główną i nawą boczną zaczął się niebezpiecznie odkształcać i zarysowywać. Powstałe wybrzuszenia i rysy groziły zawaleniem sklepień na skutek utraty nośności filara. Bliższe badania ujawniły, że we wnętrzu przekroju filara nastąpił rozkład masy cegły i zaprawy na skutek przesączenia się wody atmosferycznej i działania mrozu. Spowodowało to spadek wytrzymałości materiałów, co z kolei stało się przyczyną zaistniałej sytuacji.

W istniejących warunkach nie można było przystąpić do regeneracji materiałów ani do rozbiórki filara, gdyż deformacje były poważne i stan awaryjny wymagał natychmiastowej interwencji. W związku z tym, po zabezpieczeniu sklepień ponownie wzniesionymi rusztowaniami, dokonano wzmocnienia filara za pomocą otulenia trzonu powłoką żelbetową, która szczelnie objęła po obwodzie cały filar. Zabieg ten pozwolił nie tylko wzmocnić osłabiony przekrój filara, lecz także podnieść nośność i stateczność układu w całości. Jednocześnie ten rodzaj wzmocnienia pozwolił uniknąć bardzo kosztownych robót, niezbędnych w przypadku rozbiórki sklepień i filara.

Dodaj komentarz