Karty w plikach PDF
VII Techniki podpierania, wzmacniania tymczasowego lub trwałego z wykorzystaniem stali
VII-1. Tymczasowe konstrukcje na placu budowy
|
Renowacja miejskich budynków wymaga prawie zawsze zainstalowania zaplecza, mieszczącego biura, toalety, szatnie, sale zebrań itp. Ograniczona ilość miejsca wokół budynków i prawdopodobieństwo zakłócenia ruchu drogowego zmuszają wykonawców do szukania bezpiecznych rozwiązań alternatywnych. Proponowana konstrukcja na palach jest optymalnym rozwiązaniem nieprzeszkadzającym w prowadzeniu robót i niezakłócającym ruchu ulicznego.
Praktycznie w całości stalowa konstrukcja, wsparta na palach i belkach także ze stali, mieści wszystkie potrzebne pomieszczenia użytkowe dla pracowników zatrudnionych przy renowacji budynku. Lekka i przystosowana do szybkiego montażu daje dużą elastyczność aranżacji w obrębie posesji lub na jej obrzeżu, ponad przestrzenią publiczną, umożliwiając nieprzerwane korzystanie z chodnika lub ulicy. Konstrukcje tego rodzaju ustawia się zazwyczaj bez fundamentów, na bloczkach położonych bezpośrednio na ziemi lub drodze. Powierzchnia bloczków powinna być na tyle duża, aby nie powodować odcisków na jezdni, a ich masa powinna być wystarczająca do zapewnienia stabilności konstrukcji. Po zakończeniu inwestycji przenosi się konstrukcję na nowy plac budowy lub też sprzedaje w cenie złomu do recyklingu.
Pierre Engel dla www.constructalia.com
VII-2. Zbudowana z kozłów rusztowania tymczasowa zewnętrzna konstrukcja stalowa podtrzymująca fasadę
|
Dane wyjściowe do obliczeń:
Wysokość kozłów = 10,5 m; rozstaw = 4 m; przeniesienie na trzech liniach przyłożenia sił; maksymalny napór wiatru wynosi 105 daN/m² z uwzględnieniem oporu aerodynamicznego podwyższającego ogólny efekt działania wiatru.
Stal odgrywa bardzo ważną rolę przy zabezpieczaniu strukturalnych elementów budowli w fazie przejściowej renowacji. Istnieje wiele technik podtrzymywania konstrukcji, przedstawione w niniejszej karcie. Wybór techniczny zależy przede wszystkim od materiału i rodzaju umacnianej konstrukcji, od topologii budowli i sytuacji w obszarze tkanki urbanistycznej. W żadnym wypadku wprowadzenie tego rodzaju konstrukcji nie może przeszkadzać w przeprowadzeniu robót wstępnych ani też w wykonaniu dodatkowych fundamentów.
Operacja generalnej rekonstrukcji zaczyna się od fazy stabilizacji tych części budowli, które mają być poddawane konserwacji. Od jakości wykonania tego ważnego etapu zależy bezpieczeństwo dalszych robót, eliminacja zagrożenia katastrofami budowlanymi i zapewnienie trwałości odnowionego budynku. Zastosowanie omawianej technologii pozwala na całkowitą przebudowę wnętrza, stopów i konstrukcji budynku z zachowaniem wyłącznie fasady. Po zablokowaniu otworów (mocne futryny lub obramowania) ustawia się stalową konstrukcję podtrzymującą o wystarczającej sztywności, zbudowaną z kozłów rusztowania. Jej stateczność zabezpiecza się przy pomocy odpowiedniego balastu lub przez zakotwienie w fundamencie.
Te trójkątne struktury, w celu uzyskania maksymalnej sztywności, ustawia się pionowo i łączy za pomocą poziomych belek, z których każda składa się z dwóch ceowników połączonych spawanymi łącznikami. Podtrzymywana elewacja mocowana jest do belek przy pomocy gwintowanych prętów, rozmieszczonych w regularnych odstępach.
|
Przedstawione przykłady to tylko niektóre z możliwych do zastosowania systemów ramowych i zastrzałowych do podpierania fasad w trakcie prowadzenia robót renowacyjnych i konserwatorskich. Wykonanie tych elementów powierzane jest najczęściej specjalistycznym firmom jako wyodrębnia część całego procesu konstrukcyjnego. Głównymi parametrami branymi pod uwagę przy wyborze koncepcji jest jakość stabilizacji ścian fasadowych (aby mogły one wytrzymać napór wiatru, znieść wibracje budowlane lub przeciwstawić się ewentualnym ruchom skorupy ziemskiej ....) oraz sposób związania konstrukcji z podłożem (klasyczne fundamenty, balast, fundamenty na mikropalach). Niezależnie od sposobu unieruchomienia, konstrukcje te są systemami wysięgowymi, które należy dostosować do specyficznych właściwości podłoża, wysokości oraz sposobu realizacji prac renowacyjnych, który zależy głównie od lokalizacji i dostępu do placu budowy.
|
Niekiedy nie ma możliwości podparcia konstrukcji od zewnątrz. W takich przypadkach należy szukać innych rozwiązań, pamiętając o zasadzie nieograniczania ruchu na drodze publicznej. Stal jest niezastąpiona przy rozwiązywaniu tego rodzaju problemów. Konstrukcje stalowe robione na miarę są szybkie do montażu i łatwe do demontażu. Mają wystarczającą wytrzymałość na tymczasowe podparcie fasad od wewnątrz, jak miało to miejsce w przypadku dawnych zakładów Renault w Boulogne Billancourt.
|
Zachowanie niezmienionego stanu elewacji jest zazwyczaj ogólnym warunkiem narzuconym przez konserwatora zabytków. Sklasyfikowany zabytkowy charakter fasady o znaczeniu historycznym decyduje automatycznie o całym szeregu drastycznych ograniczeń w zakresie sposobu realizacji robót. Nawet niezamierzone uszkodzenie zabytkowego elementu może narazić inwestora i wykonawcę na ciężkie skutki prawne i finansowe. W przypadku tego typu fasad sporządza się protokół inwentaryzacji ich stanu jeszcze przed przystąpieniem do realizacji robót.
Tymczasowe połączenia pomiędzy konserwowaną fasadą (najczęściej z cegieł lub z kamienia), często z licznymi rzeźbionymi elementami architektonicznymi, a konstrukcją podtrzymującą powinno być wykonane bardzo starannie, aby nie uszkodzić ozdób. Jako elementy zabezpieczające stosuje się drewniane podkładki pod obejmy, czasem uzupełniane materiałami o większej elastyczności.
|
W tym przypadku prawie wszystkie konstrukcje stalowe zastosowane do stabilizacji fasad są typu zewnętrznego. Jedynie zastrzały ryglujące narożniki ścian w płaszczyźnie poziomej umieszczono od środka. Są one demontowane po wykonaniu stropów i innych elementów gwarantujących stabilność budowli. Położone w połowie kondygnacji, nie przeszkadzają w montażu stropu i zalewaniu betonem.
Pierre Engel dla www.constructalia.com
VII-3. Wewnętrzna prowizoryczna konstrukcja usztywniająca elewacje przy pomocy stalowych poziomych belek
|
Konserwacja fasad z usunięciem wszystkich stropów w istniejącym budynku wymaga bardzo skutecznego sposobu wzmocnienia, dostosowanego do skorupy budynku. Na prezentowanym przykładzie ściany podtrzymywane są od środka przy pomocy stalowych belek kratowych. Tego rodzaju rusztowanie wspornikowe stosuje się wszędzie tam, gdzie nie ma możliwości użycia zewnętrznej konstrukcji pomocniczej (bezpośrednie sąsiedztwo ulicy) i jedynym rozwiązaniem jest stabilizacja elewacji od wewnątrz.
|
|
|
Aby uniknąć zawalenia się fasad podczas kompletnego wyburzania wnętrza, z usunięciem wszystkich stropów, zaproponowano rozwiązanie polegające na połączeniu przeciwległych ścian przy pomocy belek, które zamontowane są jak rozporniki pomiędzy ścianami. Są one narażone na działanie zarówno sił ściskających, jak i rozciągających, więc wymiarowane na wytrzymałość na wyboczenia w płaszczyźnie pionowej i poziomej. Są to najczęściej belki kratowe z kątowników skręcanych na śruby, belki z prętów rusztowań połączonych w odpowiedni sposób lub belki montowane z elementów konstrukcji trójwymiarowych. Belki mogą zostać zamontowane przed rozpoczęciem wyburzania dzięki wycięciu otworów w istniejących ściankach działowych. W razie dużego oddalenia przeciwległych ścian, można skonstruować tymczasową podporę w formie kolumny rusztowań, wspartej na solidnym fundamencie. W miarę postępu prac rekonstrukcyjnych belki pomocnicze są demontowane.
Pierre Engel dla www.constructalia.com
VII-4. Rodzaje tymczasowych podpór struktury o obciążeniu grawitacyjnym
|
Stabilizacja elementów nośnych na działanie sił poziomych nie zawsze jest zabiegiem wystarczającym, często trzeba podeprzeć konstrukcję w płaszczyźnie pionowej. Jako przykład można podać podtrzymanie kamiennych kolumn w fazie przejściowej prac czy też czasowe podparcie elementów nadproży podczas modyfikacji obiektu, polegającej na dobudowaniu kondygnacji podziemnych lub parkingu. Na rysunku po lewej stronie przedstawiono zabezpieczenie konstrukcji Muzeum Oranżerii w Paryżu, zrealizowane przez Olivier Brochet. Drugi rysunek ilustruje sposób zastosowany do podparcia i stabilizacja kolumn w pałacu Carigliano w Turynie podczas renowacji obiektu, przekształconego w muzeum, w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego stulecia przez architekta Andrée Bruno.
|
Podparcie dużych fragmentów fasad lub elementów architektonicznych w nienaruszonym stanie jest często konieczne podczas rekonstrukcji zabytkowych obiektów o dużej wartości historycznej. Jest wiele przykładów tego rodzaju realizacji, jak choćby przedstawione wyżej zdjęcia z rekonstrukcji luksusowej willi w Cannes czy też Caixa Forum w Madrycie remontowana przez architektów Herzoga i Demeuron. Górne zachowane części obu fasad (ważące odpowiednio 170 i 200 ton) zostały zamocowane do kolumn podtrzymujących połączonych między sobą stalowymi belkami. Dolne części elewacji zostały odcięte przy pomocy lin, pozostawiając wielometrową pustą przestrzeń. Przed tą operacją zachowywana część fasady została całkowicie unieruchomiona dla uniknięcia deformacji i zawalenia.
Pierre Engel dla www.constructalia.com
VII-5. Konstrukcja prowizorycznych platform budowanych powyżej sklepień dla przeprowadzenia renowacji dachu
Podczas gruntownych renowacji budynków dostęp do więźby dachowej, do sklepień bez wiązań dachowych lub do zabytkowych fasad jest często bardzo utrudniony. Dzięki wyjątkowo korzystnemu współczynnikowi ciężar/nośność oraz łatwej instalacji, stal stanowi cenną pomoc w konstrukcji specjalnych rusztowań i tymczasowych platform.
|
Na rysunku przedstawiono konstrukcję prowizorycznej struktury nad sklepieniem rzymskiego kościoła Santa Maria dell'Anima, skonstruowanej, aby zapewnić stabilną platformę dla ekipy pracującej nad renowacją dachu. Pierwsza sieć belek UPN 300 tworzy okucia słupów i rozkłada nośność poprzeczną na 3 przęsła. Na nich układa się lewary IPE 240, a w odstępie 150 cm, na drugich końcach spoczywają drewniane deski brzegowe. Do tej struktury przykręcana jest drewniana podłoga.
|
Pierre Engel dla www.constructalia.com
VII-6. Zachowanie w niezmienionym położeniu części istniejącej konstrukcji podczas prac renowacyjnych
Podczas rekonstrukcji budynków pojawia się zawsze problem zachowania elementów zabytkowych i wyburzenia pozostałych dla realizacji nowego projektu. Demontowanie chronionego fragmentu budowli przed przystąpieniem do jej rozbiórki i jego ponowny montaż na nowej konstrukcji jest zawsze sprawą delikatną, i najczęściej niemożliwą do zrealizowania.
|
Pomimo iż skomplikowana, konserwacja na miejscu podczas prowadzenia robót jest zdecydowanie pewniejszym rozwiązaniem. Realizacja tego wariantu wymaga opracowania precyzyjnego harmonogramu prac oraz dokładnego zaplanowania tymczasowych struktur podtrzymujących, które zostaną usunięte po zakończeniu rekonstrukcji budynku. Zakonserwowane części zostaną dzięki temu zintegrowane z nowym budynkiem i wsparte o nową stałą konstrukcję, jak pokazano na prezentowanych przykładach.
Pierre Engel dla www.constructalia.com
VII-7. Przykład zastosowania techniki wysięgowej dla zabezpieczenia części istniejącej konstrukcji na czas remontu
Projekt renowacji BNP Clignancourt w Paryżu wymagał zachowania żelaznej kopuły dziewiętnastowiecznego budynku. Pierwotny projekt zabezpieczenia tego elementu architektonicznego zakładał podparcie go przy pomocy rusztowania, co było rozwiązaniem drogim i uciążliwym prac budowlanych remontowanego budynku.
Zastosowana technika stabilizacji przy pomocy stalowych zastrzałów podtrzymujących kopułę na wysięgu stanowi korzystne rozwiązanie tego problemu. Precyzja montażu stalowych elementów prefabrykowanych oraz korzystny iloraz masa/wytrzymałość materiału są w tym przypadku ogromną zaletą stali konstrukcyjnej.
|
Pierre Engel dla www.constructalia.com
VII-8. Prowizoryczne podparcie wewnętrznych słupów przy pomocy stalowych ramek
|
|
VII-9. Wzmacnianie istniejących konstrukcji przy pomocy stalowych grodzic
Stalowe grodzice są wyjątkowo przydatne przy wzmacnianiu struktur o zatopionych fundamentach, lub w bardzo wilgotnym podłożu blisko wód podziemnych. Do tej samej kategorii konstrukcji należy zabezpieczanie brzegów kanałów oraz filarów mostowych. Obudowanie filara mostowego szczelną ścianką lub wybudowanie zapory wokół filara daje możliwość, po wypompowaniu wody, prowadzenia robót remontowych na sucho. Elementy ścianki szczelnej wbija się za pomocą głowicy wibracyjnej lub też osadza się metodą odwiertów, gdy niepożądane są wibracje. Po zakończeniu prac demontuje się ścianki lub też pozostawia je na miejscu, jako dodatkowe elementy stabilności budowli.
|
Pierre Engel dla www.constructalia.com
VII-10. Przykład ratowania zabytków z wykorzystaniem grodzic stalowych na wyspie File (Philae)
|
Zdarza się, że stal umożliwia spektakularne ratowanie zabytków, tak jak miało to miejsce w przypadku jednego z najlepiej zachowanych w Egipcie zespołów świątynnych na wyspie File. Wybudowanie w roku 1980 Wysokiej Tamy w Asuanie spowodowało spiętrzenie wód Nilu. Wskutek tego wyspa przez około 9 miesięcy w roku była zatopiona. |
|
|
Pierre Engel dla www.constructalia.com
