ROZBIÓRKA OBIEKTU ŹRÓDŁEM INFORMACJI O ZACHOWANIU SIĘ KONSTRUKCJI W STANIE AWARYJNYM.pdf

Dr inŜ. Marek KAPELA

Instytut Budownictwa WBMiP

Politechnika Warszawska

ROZBIÓRKA OBIEKTU Ź RÓDŁEM INFORMACJI

O ZACHOWANIU SI Ę KONSTRUKCJI W STANIE AWARYJNYM

DEMOLITION OF BUILDINGS AS SOURCE OF INVALUABLE EXPERIENCE

ABOUT MAINTENANCE ONESELF CONSTRUCTION IN EMERGENCY STATE

Streszczenie Podczas rozbiórek budynków niezbędna jest znajomość zachowania się konstrukcji w trakcie

prowadzonych robót ze szczególnym uwzględnieniem sztywności przestrzennej i mechanizmów zniszczenia.

Przy rozbiórce kina Praha w Warszawie zastosowano sposób, który moŜna określić jako katastrofę kontrolowa-

ną. Ten sposób rozbiórki pozwolił na zaoszczędzenie czasu, a przede wszystkim zmniejszenie zagroŜenia dla

ludzi i budynków w bezpośrednim sąsiedztwie.

Abstract It is essential that demolition work be a controllable process. It regards primarily spatial stiffness and

mechanisms of destruction while pulling down a building. An example of demolition of the building of Praha

Cinema in Warsaw is described, whereby a method of controllable collapse was employed. This approach effec-

tively helped to save time, and largely limited the potential danger to people and buildings in the nearest sur-

roundings.

1. Wst ę p

Konieczność modernizacji zabudowy miejskiej oraz wzrost cen działek powodują, Ŝe coraz

częściej rozbiera się budynki usytuowane w gęstej zabudowie miejskiej. Dotyczy to nie tylko

starych, wyeksploatowanych budynków o konstrukcji tradycyjnej, ale równieŜ późniejszych,

o konstrukcji Ŝelbetowej. Zwykle nie ma Ŝadnej dokumentacji technicznej takich obiektów.

Rozbiórka takich budynków stwarza wiele problemów natury organizacyjnej, technologicznej

i konstrukcyjnej. Istotnym problemem, który naleŜy rozwiązać przed przystąpieniem do robót

wyburzeniowych, jest wybór właściwej metody rozbiórki. Przyjęta metoda powinna zapew-

niać maksymalne bezpieczeństwo robót oraz minimalizować ich negatywne oddziaływanie na

otoczenie. O wyborze metody wyburzania powinny decydować przede wszystkim lokalizacja

obiektu i jego gabaryty oraz rodzaj konstrukcji.

Coraz częściej do rozbiórki duŜych Ŝelbetowych obiektów na świecie stosowana jest me-

toda „Controlled Demolition” polegająca na zniszczeniu budynku prze „połoŜenie” jego kon-

strukcji w obrębie rzutu poziomego budynku. Zwykle w rym celu stosowane są techniki mi-

nerskie. Przez odpowiednie rozmieszczenie ładunków wybuchowych i zaprogramowanie cza-

su ich odpalenia doprowadza się do sukcesywnego zniszczenia elementów konstrukcyjnych

budynku. W Polsce zastosowano podobną metodą do wyburzenia biurowca byłych zakładów

sprzętu budowlanego im. Ludwika Waryńskiego w Warszawie.

261

Ze względu na bliskie sąsiedztwo budynków, przy rozbiórce kina Praha w Warszawie nie

moŜna było uŜyć metody wybuchowej. Zastosowano sposób rozbiórki mechanicznej, który w

efekcie doprowadził do katastrofy kontrolowanej. W niniejszym referacie szczególną uwagę

zwrócono na zagadnienia konstrukcyjne. Poczynione obserwacje dotyczące sztywności prze-

strzennej konstrukcji oraz formy zniszczenia Ŝelbetowej konstrukcji ramowej, są ujęte szerzej

w dokumentacji fotograficznej, która uzupełni tekst referatu w czasie jego prezentacji.

2. Opis i lokalizacja budynku

Budynek kina wybudowano w 1953 roku na Starej Pradze w kwartale wyznaczonym uli-

cami Kłopotowskiego, Jagiellońską i Okrzei. Plac rozbiórki był bardzo ograniczony. Odległo-

ści ścian budynku od ulic wynosiły: 2,70m od ulicy Jagiellońskiej, 4,20m od ulicy Kłopotow-

skiego i 3,60m od ulicy Okrzei. Ponadto w odległości 6,90m znajdował się 6-cio kondygna-

cyjny budynek administracyjny połączony z budynkiem kina łącznikiem w poziomie II i III

kondygnacji. W bliskim sąsiedztwie znajdowały się równieŜ budynki zabytkowe, których stan

techniczny był zły.

Wymiary budynku kina w planie wynosiły 41,47x33,64m, zaś wysokość 12,60m. Główna

konstrukcja nośna budynku była Ŝelbetowa monolityczna. Tworzyło ją 6 dwunawowych ram

z jednostronnym wspornikiem.

Rys. 1. Rama główna konstrukcji nośnej budynku kina

Ramy rozmieszczone były w rozstawie 5,90m. Rozpiętość osiowa przęseł ramy wynosiła:

20,65m (przęsło główne nad salą kinową) i 14,30m przęsło boczne oraz 3,9m wspornik. Słu-

py ramy głównej miały zmienną wysokość przekroju – zwiększająca się wraz z wysokością

słupa - od 80x50cm przy fundamencie do ok. 180x50cm na końcu słupa. Słup skrajny przęsła

bocznego opierał się na fundamencie przegubowo. Rygiel ramy w przęśle głównym miał

wymiary 200x50cm. Na ryglach ram opierały się Ŝebra Ŝelbetowej płyty dachowej. śebra

główne miały wymiary 115x40cm, a Ŝebra pośrednie ok. 20x20cm. Płyta dachowa miała gru-

bość 8cm. Nad nawą boczną znajdował się stropodach skrzynkowy.

Ściany boczne wykonano jako szklane na szkielecie stalowym, a ściany frontową i tylną

jako murowane na szkielecie Ŝelbetowym.

3. Rozbiórka nawy bocznej

Do rozbiórki zastosowano kleszcze hydrauliczne o sile nacisku 3000kN umieszczone na

wysięgniku koparki. Korzystanie z takiego sprzętu ma między innymi tę zaletę, Ŝe jest on

262

obsługiwany jedynie przez jednego operatora. Znaczny wysięg ramienia koparki ogranicza

ryzyko związane z rozbiórką.

Przy rozbiórce nawy bocznej wykorzystano znaczną nośność Ŝeber dachowych. Po skuciu

fragmentu górnej płyty stropodachu odsłonięte zostały Ŝebra. Przestrzenie te były dotychczas

niedostępne. Pomierzono przekroje zbrojenia i wykonano obliczenia sprawdzające. Rozstaw

Ŝeber dachowych wynosił ok. 1m, ich grubość 15cm, a średnia wysokość ok. 1,3m. śebra

zbrojone były górą i dołem dwoma prętami

Rys. 2. Burzenie nawy bocznej

4. Rozbiórka nawy głównej

Największy problem ze względu na wynoszącą 2,5t/mb masę rygla oraz znaczną rozpię-

tość, stanowiła rozbiórka ram nawy głównej. Początkowo w projekcie załoŜono, Ŝe rygle i

strop będą podstemplowane i rozbiórka będzie odbywała się przy uŜyciu lekkiego sprzętu.

Było to jednak rozwiązanie bardzo pracochłonne i kosztowne.

Po analizie konstrukcji nawy głównej przyjęto inne rozwiązanie. Skrajne ramy – od strony

ulicy Jagiellońskiej o od strony budynku biurowego – były wypełnione ścianami murowany-

mi z cegły ceramicznej pełnej (rys.2). Wykorzystano nośność wypełnienia i rozebrano ramy

skrajne począwszy od rygli, a następnie mury do poziomu terenu. W ten sposób odsunięto się

od ulicy Jagiellońskiej i od budynku biurowego. Pozostały cztery ramy z częścią wsporniko-

wą w bezpośrednim sąsiedztwie ulicy Okrzei. Sztywność przestrzenną ram zapewniały mono-

lityczna konstrukcja dachu z Ŝebrami podłuŜnymi oraz dwa poziomy Ŝeber podłuŜnych stęŜa-

jących słupy (rys. 3).

263

20 ze stali gładkiej. Biorąc pod uwagę duŜą

sztywność Ŝeber oraz ich zbrojenie oceniono, Ŝe Ŝebra dachowe są w stanie przenieść obcią-

Ŝenie z sąsiedniego rygla po przerwaniu jego ciągłości (przez zmiaŜdŜenie rygla w środku

rozpiętości). ZałoŜenie to umoŜliwiło szybką i bezpieczną rozbiórkę nawy bocznej. Klesz-

czami niszczono rygiel nawy bocznej począwszy od środka (rys.2), kierując się następnie ku

słupom. Stabilne połoŜenie przegubowo opartego na fundamencie słupa zapewniał sztywny,

monolityczny daszek podłuŜny (rys. 1)

Rys. 3. Przekrój ramy nawy głównej z zaznaczonymi ryglami podłuŜnymi

W celu eliminacji zagroŜenia dla przechodniów oraz ekipy prowadzącej roboty rozbiórko-

we przyjęto, Ŝe ramy te zostaną w całości „połoŜone” jak najdalej od ulicy Okrzei. ZałoŜono,

Ŝe zostanie to osiągnięte przez kruszenie kleszczami niewielkich (do ok. 0,5m) dolnych od-

cinków kolejnych słupów skrajnych 1, 2, 3 i 4, a następnie w kolejności odwrotnej 4, 3, 2, 1.

Przyjęto, Ŝe na przeciwległych końcach słupów wytworzą się przeguby plastyczne oraz, Ŝe

strop i rygle podłuŜne zapewnią stateczność konstrukcji w kierunku podłuŜnym podczas pro-

cesu „kładzenia” ram. Uwzględniając rozpiętość ram i ich masę było to przedsięwzięcie trud-

ne i raczej nowatorskie.

Wykonano obliczenia statyczne uwzględniając schemat (etap) początkowy i końcowy.

Z obliczeń tych wynikało, Ŝe przypuszczalnym miejscem zniszczenia ram będzie końcowy

odcinek rygla. W miejscu tym pręty są zwykle odginane na moment ujemny, a wystąpi tam

znaczny moment dodatni (rys. 4).

Rys. 4. Etapy początkowy i końcowy w procesie „kładzenia” ram

W celu ograniczenia skutków ewentualnego dynamicznego charakteru zniszczenia ram,

pod ramami ułoŜono „poduszkę” z gruzu. Za pomocą kleszczy rozpoczęto proces kruszenia

dolnej części słupów. Po wykruszeniu betonu w dolnej części słupa skrajnego okazało się, Ŝe

sztywność przestrzenna konstrukcji jest tak duŜa, Ŝe słup nie opadł pomimo, iŜ wartość siły

pionowej wynosiła ok. 400kN (rys. 5).

264

Rys. 5. ZmiaŜdŜony dolny fragment skrajnego słupa

Słup oparł się na fundamencie dopiero po podcięciu kolejnego słupa. Po dwóch cyklach

podcinania w słupach na przeciwległych końcach ram uwidoczniły się rysy świadczące o po-

wstawaniu przegubów plastycznych (rys. 6).

Rys. 6. Tworzenie się w słupie przegubu plastycznego

Cykliczne kruszenie słupów trwało w dalszym ciągu. Układ sił przekrojowych w ramie

zmieniał się i w ryglach, w sąsiedztwie słupów zaczęły powstawać zarysowania. Rysy posze-

rzały się w miarę opuszczania się słupów.

Do „katastrofy kontrolowanej”, czyli do połoŜenia się ram na warstwie gruzu doszło, gdy

wykruszono ok. 2/3 wysokości słupów. Nie powstały przy tym drgania, które mogłyby wpły-

nąć negatywnie na sąsiednią zabudowę. Najtrudniejsza część rozbiórki zakończyła się.

265

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: