1. Co rozumiemy pod pojęciem „Diagnostyka”, czym się zajmuje diagnostyka?

a) Diagnostyka (gr. diagnosis – rozpoznanie, rozróżnianie, osądzanie)

b) Diagnostyka obiektów budowlanych – dziedzina wiedzy o rozpoznawaniu stanów technicznych obiektów budowlanych (z użyciem środków technicznych) na podstawie dostępnych oznak (symptomów), zjawisk, a także znajomości występujących procesów.

Diagnoza dotyczy najczęściej:

- aktualnej oceny stanu technicznego

- prognozy rozwoju lub zmian stanu technicznego obiektu

- przyczyny zmian stanu technicznego

Przedmiotem diagnostyki może być:

- cały obiekt budowlany (budynek),

- zespół (więźba dachowa),

- podzespół (dźwigar),

- pojedyncza część (filarek międzyokienny).

c) Diagnostyka – określenie szeroko rozumianego stanu technicznego obiektu budowlanego za pomocą obiektywnych metod i środków dla podwyższenia ich parametrów użytkowych, trwałości, niezawodności. Jest to proces trudny i bardziej złożony niż projektowanie nowych budynków.

d) Diagnostyka techniczna (stanu technicznego) budowli – ogół czynności związanych z określeniem cech mechanicznych, fizykochemicznych, stanu zachowania oraz wszelkich zmian kształtu i właściwości rozważanego obiektu.

Nie wiemy czy to jest potrzebne, ale kto go tam wie, bo było na wykładzie

Czynności diagnostyczne prowadzące do uzyskania diagnozy:

1. diagnostyka teoretyczna, dysponująca ograniczoną liczbą danych wyjściowych i przeprowadzająca różne działania posługując się analogiami, statystyką, systemami eksperckimi itp.

2. diagnostyka teoretyczno-doświadczalna, wykorzystująca zarówno podstawy którejś z teorii diagnostycznych łącznie z badaniami doświadczalnymi bezpośrednio na obiekcie lub na jego modelu (metoda hybrydowa, często stosowana w praktyce)

3. diagnostyka doświadczalna, w której podstawą diagnozy są: pomiar, pobierane próbki lub obciążenia próbne na zadanym obiekcie. Metoda najprostsza i dokładna lecz nie zawsze możliwa do zastosowania.

O możliwościach prowadzenia badań diagnostycznych (szczególnie dla diagnostyki doświadczalnej) decydują czynniki takie jak:

- dostępność konstrukcji

- możliwość wyłączenia jej z eksploatacji

- możliwości symulacyjne obciążeń

- możliwy (zwykle krótki) okres prowadzenia badań

- warunki klimatyczne i atmosferyczne (temperatura, nasłonecznienie, wiatr)

- dostępna baza sprzętowa

1. Diagnostyka teoretyczna – metody określania stopnia zużycia technicznego budynku:

• metody oparte na wiedzy eksperckiej

- ankiety ekspercie – miarą współzależności oceny ekspertów i kryteriów oceny poszczególnych elementów konstrukcyjnych jest współczynnik zgodności W. Kendalla (0 – brak zgodności, 1 – całkowita zgodność)

- technika burzy mózgów – technika wywodząca się z psychologii społecznej, która ma na celu doskonalenie decyzji grupowych

- technika delficka - wykorzystuje się formę pośrednią wyrażania opinii przez ekspertów, którzy mają za zadanie odpowiadanie na pytania zawarte w specjalnych kwestionariuszach, zawierających omawiany problem. Dotyczy ona hipotetycznego rozwoju przyszłych zdarzeń.

- technika grupy nominalnej

• metody czasowe (Rossa) – również korzysta się z wiedzy eksperckiej (w sposób niejawny). Rozpatruje się:

- stopnień technicznego zużycia budynku [%]

- dotychczasowy okres eksploatacji [lata]

- przewidywany całkowity okres trwałości budynku [lata]

Cele diagnostyki:

- zapewnienie jakości w procesach realizacji i odbioru

- kontrola spełnienia wymagań podstawowych przez obiekt w trakcie jego normalnej eksploatacji, w tym ocena symptomów zużywania się, detekcji uszkodzeń elementów lub całego obiektu (monitoring)

- inwentaryzacja i ocena techniczna obiektu przed jego remontem, modernizacją lub zmianą użytkowania albo przed planowaną rozbiórką

- ocena stanu technicznego obiektu, szczególnie bezpieczeństwa konstrukcji w przypadku zagrożenia awarią, w tym ocena na modelach wirtualnych i ocena po awarii lub katastrofie

2. Narysuj ogólny schemat podziału rodzajów diagnostyki obiektów budowlanych i ich zakresu (okresowa, doraźna, docelowa).

Diagnostyka konstrukcji budowlanych:

- diagnozy mniej lub bardziej kompleksowe

- najczęściej diagnozy wieloparametrowe (badane cechy użytkowe: parametry materiałów, obciążenia budowli, historia eksploatacji, faktycznie występujące schematy statyczne)

- przeprowadza się ją podczas kontroli i przeglądów budowli oraz w sytuacjach koniecznych, związanych z naruszeniem struktury konstrukcji

Diagnostyka okresowa – polega na przeprowadzeniu przeglądów technicznych – przestrzeganie ich terminów należy do użytkownika lub zarządcy obiektu

Diagnostyka doraźna – jej przeprowadzenie wynika ze stwierdzenia uszkodzeń konstrukcji lub usterek elementów budowli lub całej konstrukcji

Diagnostyka docelowa – wynika zwykle z potrzeby oceny możliwości i warunków wykonania przebudów, rozbudów, modernizacji.

Dwa rodzaje diagnostyki (zwykle dla konstrukcji żelbetowych):

• ocena jednoetapowa – wykonywana przy normalnej procedurze postępowania, gdy nie występują zagrożenia spowodowane złym stanem budowli lub gdy nie ma potrzeby podejmowania natychmiastowych działań związanych z planowanymi zmianami i modernizacjami obiektu. Obejmuje:

- wizje lokalne

- ustalenie przedmiotu, celu i zakresu oceny konstrukcji

- zaplanowanie pomiarów, badań, analiz

- analizę dokumentacji i warunków

- inwentaryzację i ocenę stanu aktualnego

- badanie materiałów i elementów in-situ, laboratoryjne próbek

- obliczenia cieplno-wilgotnościowe przegród

- analizę SGU i SGN

- ocenę stanu konstrukcyjnego

- propozycje i zalecenia wykonania napraw, wzmocnień, modernizacji

• ocena dwuetapowa – prowadzi się ją, gdy potrzebna jest szybka decyzja dotycząca możliwości zmiany funkcji obiektu lub zmian technologicznych/organizacyjnych oraz gdy istnieje konieczność podjęcia decyzji o doraźnym wzmocnieniu lub zabezpieczeniu konstrukcji.

3. Scharakteryzować metody czasowe oceny stanu technicznego budynku.

W metodach czasowych (Rossa) również korzystamy z wiedzy eksperckiej (w sposób niejawny). Wykorzystywany we wzorach przewidywany okres eksploatacji obiektu (elementu) nie jest i nie może być w sposób jednoznaczny określony, wiedza w tym zakresie jest nieprecyzyjna. Konieczne jest założenie okresu użytkowania budynku, które należy interpretować w kategoriach statystycznych jako wartości średnie dla danej klasy budynków. Znaczne wątpliwości mogą powstać również w przypadku gdy budynek wznoszony był etapami przez wiele lat, a wówczas wiek obiektu może nie być określony dość dokładnie. Wymienione niejednoznaczności oraz brak precyzji w ocenie, w obu metodach, prowadzą do znacznych rozbieżności wyników.

Istnieją również inne metody, mniej rozpowszechnione, a stosowane głównie w Niemczech (Gerardeg, Hagi, Tshellestnigga), które jednak poza bardziej skomplikowaną formą zapisu nie wprowadzają żadnych dodatkowych parametrów.

4. Scharakteryzować „obciążenia próbne” stosowane w tzw. diagnostyce doświadczalnej - w ocenie stanu technicznego obiektu budowlanego (wersja długa)

W obiektach budownictwa ogólnego obciążenia próbne są rzadko wykonywane. Zdecydowanie częściej kontrolne obciążenia próbne przeprowadza się w mostownictwie, gdzie zakres i sposób przeprowadzania badań regulowany jest odrębnymi ustaleniami GDDKiA, a także normą (przypis od Orła).

Obciążenia próbne istniejącej konstrukcji (obiektów budownictwa ogólnego) wykonuje się w dwóch przypadkach:

- kiedy brak jest projektu konstrukcyjnego, ewentualnie taki projekt istnieje, ale są wątpliwości, czy konstrukcja wykonana została zgodnie z projektem i czy spełnione są wymagania bezpieczeństwa, a także wymagania użytkowalności konstrukcji,

- kiedy inwestor wymaga eksperymentalnego sprawdzenia, że konstrukcja zachowywać się będzie zgodnie z wymaganiami przyjętymi jako założenia w projekcie.

Tu fragment pierdół od Orła, bez nich też da rade chyba:

W podręcznikach i normach konstrukcyjnych z lat pięćdziesiątych ubiegłego wieku, jak i w przepisach, podawane były szczegółowe zalecenia dotyczące obciążeń próbnych istniejących konstrukcji. Jak zauważa prof. B. Lewicki (nawiązując do ww norm) „Trwały jeszcze reminiscencje metody NL – naprężeń liniowych, stąd kryteria nośności konstrukcji nawiązujące do sprężystego zachowania się konstrukcji. Współczesne normy przewidują obliczenia nośności konstrukcji z uwzględnieniem odkształceń plastycznych materiału, zgodnie z rzeczywistym przebiegiem zjawiska. Do dawnych ustaleń normowych podchodzić trzeba zatem krytycznie, a przede wszystkim indywidualnie, z uwzględnieniem warunków, kiedy zachowanie się sprężyste konstrukcji pod obciążeniem rzędu wartości charakterystycznej przewidywanego obciążenia zmiennego jest jeszcze świadectwem należytej jego nośności”. Jak dalej stwierdza autor stan taki często ma miejsce i stąd, w przypadku braku dokumentacji projektu konstrukcyjnego, przydatność obciążeń próbnych.

Ten fragment też jest w sumie bez sensu, w później to samo powtarza:

Podczas przeprowadzania obciążeń próbnych przyjmuje się obciążenie większe od wartości charakterystycznej obciążenia użytkowego. Na przykład w pracy (tu Orzeł ma jakiś przypis) autorzy przyjmowali wielkość obciążenia próbnego równą 1,5 krotnemu obciążeniu użytkowemu przy uwzględnieniu całkowitego obciążenia stałego, jednak nie większemu niż 10 kN/m^2. Obciążenie próbne powinno pozostawać 6 godzin, po czym należy pomierzyć ugięcie całkowite trwałe i sprężyste. W 6 godzin po zdjęciu obciążenia próbnego należy zmierzyć ugięcie trwałe. Nie powinno ono wynosić więcej niż 25% ugięcia całkowitego. W normie PN-56 B-03260 podano bardziej szczegółowe wytyczne dotyczące obciążeń próbnych istniejących konstrukcji. Według tej normy obciążenia próbne można przeprowadzać najwcześniej w 6 tygodni od przewidzianego w projekcie terminu rozdeskowania badanej konstrukcji.

Oprócz tradycyjnie stosowanych obciążeń statycznych i pomiarów przemieszczeń w trakcie badań za pomocą obciążeń próbnych możliwe są inne oddziaływania (np. drgania) i pomiary dodatkowych wielkości (np. rozchodzenia się fal).

Tu Orzeł wrzuca printscreena z jakiegoś artykułu i jakieś zdjęcie (rozmazane):

„W obciążeniach próbnych typowym rozwiązaniem jest stosowanie oddziaływań cyklicznych. W każdym cyklu konstrukcja jest obciążana, a następnie odciążana. Zazwyczaj zalecenia określają czas: wzrostu obciążeń, trwania obciążenia, odciążania i pozostawania bez obciążenia. W kolejnych cyklach wartości zastosowanych obciążeń są coraz większe. Na rysunku 1 przedstawiono sposób realizacji obciążeń zalecany w ramach technologii RapidLoad.”

Badaniom obciążenia próbnego poddawane są przeważnie elementy zginane, podparte na dwóch podporach, takie jak płyty jednokierunkowo zbrojone, belki, dźwigary, a także wsporniki.

Wynikiem badań (obciążeń próbnych) są ugięcia konstrukcji – w miejscu przypuszczalnego największego odkształcenia. Zakłada się i to jest kryterium oceny – że odkształcenie w konstrukcji będzie liniowe, a przyrost ich w czasie pod stałym obciążeniem będzie niewielki, podobnie jak i odkształcenia po zdjęciu odkształcenia.

Według normy PN – 56/B-03260 obciążenia próbne można przeprowadzić najwcześniej w 6 tygodni od przewidzianego w projekcie terminu rozdeskowania badanej konstrukcji.

Po uzupełnieniu obciążenia stałego do wielkości przewidzianej w projekcie należy konstrukcje obciążyć ciężarem próbnym o wartości:

• Przy przewidzianym w projekcie obciążeniu użytkowym do 7 kN/m^2 – równej 140% tego obciążenia

• Przy przewidzianym w projekcie obciążeniu użytkowym od 7 do 10 kN/m^2 – równej 10 kN/m^2

• Przy obciążeniu użytkowym większym od 10 kN/m^2 – równej temu obciążeniu

Obciążenie próbne powinno pozostawać na konstrukcji co najmniej 6 godzin, po czym należy zmierzyć jej ugięcie w₀. W 6 godzin po zdjęciu obciążenia próbnego należy zmierzyć ugięcie trwałe w_t.

Według normy stosunek ugięcia trwałego do ugięcia całkowitego nie powinien przekraczać:

• 0,25 kiedy stosunek ugięcia całkowitego w_o do rozpiętości wynosi 1/1000

• 0,30 kiedy w_o /l=1/2000

• 0,35 kiedy w_o /l=1/3000

• 0,40 kiedy w_o /l=4000

4. Scharakteryzować „obciążenia próbne” stosowane w tzw. diagnostyce doświadczalnej - w ocenie stanu technicznego obiektu budowlanego (wersja skrócona)

W obiektach budownictwa ogólnego obciążenia próbne są rzadko wykonywane. Zdecydowanie częściej kontrolne obciążenia próbne przeprowadza się w mostownictwie, gdzie zakres i sposób przeprowadzania badań regulowany jest odrębnymi ustaleniami GDDKiA, a także normą (przypis od Orła).

Obciążenia próbne istniejącej konstrukcji (obiektów budownictwa ogólnego) wykonuje się w dwóch przypadkach:

- kiedy brak jest projektu konstrukcyjnego, ewentualnie taki projekt istnieje, ale są wątpliwości, czy konstrukcja wykonana została zgodnie z projektem i czy spełnione są wymagania bezpieczeństwa, a także wymagania użytkowalności konstrukcji,

- kiedy inwestor wymaga eksperymentalnego sprawdzenia, że konstrukcja zachowywać się będzie zgodnie z wymaganiami przyjętymi jako założenia w projekcie.

Badaniom obciążenia próbnego poddawane są przeważnie elementy zginane, podparte na dwóch podporach, takie jak płyty jednokierunkowo zbrojone, belki, dźwigary, a także wsporniki.

Wynikiem badań (obciążeń próbnych) są ugięcia konstrukcji – w miejscu przypuszczalnego największego odkształcenia. Zakłada się i to jest kryterium oceny – że odkształcenie w konstrukcji będzie liniowe, a przyrost ich w czasie pod stałym obciążeniem będzie niewielki, podobnie jak i odkształcenia po zdjęciu odkształcenia.

Oprócz tradycyjnie stosowanych obciążeń statycznych i pomiarów przemieszczeń w trakcie badań za pomocą obciążeń próbnych możliwe są inne oddziaływania (np. drgania) i pomiary dodatkowych wielkości (np. rozchodzenia się fal).

Według normy PN – 56/B-03260 obciążenia próbne można przeprowadzić najwcześniej w 6 tygodni od przewidzianego w projekcie terminu rozdeskowania badanej konstrukcji.

Po uzupełnieniu obciążenia stałego do wielkości przewidzianej w projekcie należy konstrukcje obciążyć ciężarem próbnym o wartości:

• Przy przewidzianym w projekcie obciążeniu użytkowym do 7 kN/m^2 – równej 140% tego obciążenia

• Przy przewidzianym w projekcie obciążeniu użytkowym od 7 do 10 kN/m^2 – równej 10 kN/m^2

• Przy obciążeniu użytkowym większym od 10 kN/m^2 – równej temu obciążeniu

Obciążenie próbne powinno pozostawać na konstrukcji co najmniej 6 godzin, po czym należy zmierzyć jej ugięcie w₀. W 6 godzin po zdjęciu obciążenia próbnego należy zmierzyć ugięcie trwałe w_t.

Według normy stosunek ugięcia trwałego do ugięcia całkowitego nie powinien przekraczać:

• 0,25 kiedy stosunek ugięcia całkowitego w_o do rozpiętości wynosi 1/1000

• 0,30 kiedy w_o /l=1/2000

• 0,35 kiedy w_o /l=1/3000

• 0,40 kiedy w_o /l=4000

5. Scharakteryzować diagnostykę chemiczną konstrukcji budowlanych na przykładzie oceny procesu karbonizacji betonu.

Karbonizacja betonu - reakcja kamienia cementowego z gazowym dwutlenkiem węgla, powodująca obniżenie zasadowości ciekłej fazy betonu - obniżanie wartości pH wraz z upływem czasu.
Dla konstrukcji żelbetowych w momencie zakwaszenia betonu, zanika zdolność otuliny do ochrony stali. W związku ze stałą obecnością tlenu i wilgoci rozpoczyna się korozja elementów zbrojenia. Powstające produkty korozji zbrojenia doprowadzają do rozsadzania betonu tworząc spękania i odpryski fragmentów materiału, a to z kolei powoduje przyśpieszanie dalszej karbonizacji i zakwaszania betonu.

Stal: pH ok. 10 - niewielka aktywność korozyjna lub jej brak, pH ok. 12,5 - nie koroduje.

Przyczyną wysokiej wartości pH betonu jest rozpuszczalny w cieczy znajdującej się w porach betonu wodorotlenek wapniowy (Ca(OH)₂) z cementu.

CaO + H₂O = Ca(OH)₂ ; w wodzie Ca++2OH-

CO₂ + H₂O = H2CO₃ ; w wodzie CO₃--2H+

z Ca++ i CO₃-- powstaje CaCO₃

Karbonatyzacja betonu powstaje w wyniku przemiany wodorotlenku wapniowego wchodzącego w reakcję z kwasem węglowym (H₂CO₃) w węglan wapniowy (CaCO₃). Znajdujący się w kamieniu cementowym lub uwolniony Ca(OH)₂ oraz pozostały CaO reagują w obecności wody, w wyniku reakcji jonowej, w CaCO₃.

Głębokość zobojętniałej otuliny - ocena zasięgu procesu karbonatyzacji przypowierzchniowej warstwy betonu:

• Fenoloftaleina - na oczyszczonej i osuszonej powierzchni bocznej rdzenia betonowego wykonuje się płytkie nacięcie wzdłuż tworzącej, które zwilża się 3% roztworem fenoloftaleiny w alkoholu etylowym. Zmiana koloru z bezbarwnego na fioletowy wskazuje na wzrost pH do 8,5+9,5 (zakwaszenie). Dotyczy to głównie warstw przypowierzchniowych zarówno od strony zewnętrznej, jak i wewnętrznej. Metoda ta pomimo małej dokładności daje szacunkowy pogląd na temat karbonizacji betonu.

• „Rainbow-Test” - badania przeprowadza się na powierzchni odwiertów rdzeniowych, bezpośrednio po ich wycięciu z konstrukcji. Wykonanuje się aerozolowy natrysk badanej powierzchni betonu roztworem specjalnie dobranej kompozycji odczynników chemicznych, identyfikujących poszczególne wartości pH w zakresie od 5 do 13.

Odczyn pH równy 11, uznawany powszechnie za wartość graniczną, poniżej której obniża się naturalna zdolność betonu do pasywacji zbrojenia, odpowiada zabarwieniu betonu na fioletowo. Przejście palety barw z koloru fioletowego na zielony (pH = 9) sygnalizuje spadek pH poniżej wartości

uznawanej za graniczną i potencjalne zagrożenie korozyjne zbrojenia.

Proces niszczenia betonu przebiega przeważnie stosunkowo wolno. Szybkość postępu korozji pod wpływem agresywnego CO₂ zależy od warunków oddziaływania środowiska na obiekt budowlany, a odporność betonu – w dużym stopniu od jego jakości. Jeśli beton jest przepuszczalny to proces będzie przebiegał szybciej, zatem szybkość karbonatyzacji maleje ze zmniejszeniem stosunku w/c oraz ze wzrostem udziału cementu w betonie.

Co rozumiemy pod pojęciem MONITORNIG? Na czym on polega?

Monitorowanie/monitoring można zdefiniować jako systematyczne i ciągłe pozyskiwanie, analizowanie oraz wykorzystywanie informacji dla celów kontroli zarządzania i podejmowania decyzji. 

Monitorowanie stanu konstrukcji (ang. Structural Health Monitoring - SHM) to zastosowanie czujników (ang. sensors), członów wykonawczych (ang. actuators), układów transmisji danych i jednostek obliczeniowych zintegrowanych z badanym obiektem w celu detekcji, lokalizacji, identyfikacji i predykcji rozwoju uszkodzeń, które mogą spowodować nieprawidłowe funkcjonowanie obiektu teraz lub w przyszłości. Typowe systemy SHM mają na celu bieżącą identyfikację uszkodzeń konstrukcji i najczęściej spotyka się je w samolotach, satelitach i obiektach inżynierii lądowej, tam gdzie nieprawidłowe działanie konstrukcji może spowodować zagrożenie lub doprowadzić do katastrofy. Układy SHM bazują na metodach nieniszczącego wykrywania uszkodzeń (z ang. Non-Destructive Testing – NDT), które są powszechnie stosowane w ramach inspekcji okresowych w miejscach największego ryzyka wystąpienia awarii. SHM to kolejny krok w ewolucji systemów diagnostycznych, które w swojej klasycznej wersji oceniają stan konstrukcji poprzez pomiar i analizę procesów technologicznych lub procesów resztkowych towarzyszących ich pracy (np. drgania, hałas, temperatura, itp.). Złożoność budowy układów SHM wynika z lokalnej natury typowych uszkodzeń materiałowych, które w początkowym stadium rozwoju w nieznaczny sposób wpływają na odpowiedź układu mierzoną w warunkach eksploatacyjnych, np.: drgania w niskich częstotliwościach, które do tej pory były jedną z podstawowych informacji o strukturze obiektu. Kolejną cechą, która utrudnia interpretację danych z uszkodzonych obiektów przez układy SHM jest ich ograniczona sieć punktów pomiarowych, a ograniczenia te głównie spowodowane są przyczynami ekonomicznymi. Przy małych inicjujących się pęknięciach wymagana jest szczegółowa analiza lokalnego zachowania obiektu z zastosowaniem narzędzi analitycznych i symulacyjnych szeroko stosowanych w celu lepszego zrozumienia zjawisk zachodzących w uszkodzonym obiekcie.

Technologia SHM pomaga w osiągnięciu większego bezpieczeństwa użytkowania i ma wpływ na obniżenie kosztów utrzymania i eksploatacji, ponieważ pozwala na przewidzenie awarii na długo przed jej wystąpieniem i w rezultacie pozwala obsłudze na odpowiednie zaplanowanie remontów i napraw.

7. Wymienić podział systemów SMK ze względu na cele ich instalacji oraz podać krótką ich charakterystykę.

-systemy SMK na potrzeby zapewnienia bezpieczeństwa - dotyczy obiektów infrastruktury krytycznej, czyli obiektów, których awaria może spowodować bardzo znaczące straty ludzkie i finansowe. Ten typ systemów SMK obejmuje również monitoring obiektów, które czasowo znajdują się w stanie technicznym budzącym wątpliwości, ale nie wskazującym jednoznacznie na konieczność wyłączenia obiektu z użytkowania. Systemy SMK na potrzeby bezpieczeństwa są bardzo rozbudowane. Moduły pomiarowe dublują pomiary przez wykorzystanie różnych, niezależnych technologii pomiarowych, zaś moduły wspomagające wnioskowanie i systemy powiadamiania umożliwiają wszczęcie procedur ewakuacji osób znajdujących się w obiekcie lub osób narażonych na bezpośrednie oddziaływanie, w przypadku awarii.

-systemy SMK wspierające utrzymanie obiektu budowlanego - zakłada, że obiekt jest zaprojektowany i realizowany poprawnie. Systemy SMK na potrzeby utrzymania obiektu nie muszą być rozbudowane. Celem tych systemów nie jest, bezpośrednio, wszczynanie procedur ewakuacji i nie są one zintegrowane z systemami zarządzania kryzysowego. Systemy SMK na potrzeby utrzymania powinny być znacząco tańsze od systemów SMK na potrzeby zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania.

8. Scharakteryzować systemy SMK na potrzeby zapewnienia bezpieczeństwa obiektu.

System SMK na potrzeby zapewnienia bezpieczeństwa dotyczy obiektów infrastruktury krytycznej, czyli obiektów, których awaria może spowodować bardzo znaczące straty ludzkie i finansowe. Ten typ systemów SMK obejmuje również monitoring obiektów, które czasowo znajdują się w stanie technicznym budzącym wątpliwości, ale nie wskazującym jednoznacznie na konieczność wyłączenia obiektu z użytkowania. Podstawowymi celami pracy takiego systemu SMK jest:

– informowanie o stanie technicznym obiektu budowlanego w czasie rzeczywistym,

– wykrywanie uszkodzeń w najszybszym możliwym czasie,

– informowanie o możliwości wystąpienie awarii, sygnalizacja stanów przed awaryjnych,

– wysyłanie ostrzeżeń w przypadku wystąpienia obciążeń ekstremalnych,

– informowanie wyznaczonych służb o wystąpieniu awarii,

– wspieranie bezpieczeństwa zaraz po wystąpieniu awarii,

– zbieranie danych i wykrywanie nietypowych zdarzeń w zachowaniu się konstrukcji

i informowanie o nich Użytkownika,

– dostarczanie danych do weryfikacji procedur projektowych i procedur utrzymania

obiektu.

Systemy SMK na potrzeby bezpieczeństwa są bardzo rozbudowane. Moduły pomiarowe dublują pomiary przez wykorzystanie różnych, niezależnych technologii pomiarowych, zaś moduły wspomagające wnioskowanie i systemy powiadamiania umożliwiają wszczęcie procedur ewakuacji osób znajdujących się w obiekcie lub osób narażonych na bezpośrednie oddziaływanie, w przypadku awarii. Rozbudowanymi systemami są także systemy SMK, które instaluje się do badania nowych innowacyjnych rozwiązań, w których konieczne jest dokładne rozpoznanie pracy poszczególnych elementów konstrukcji.

Przykład:

System SMK Hali Sportowo-Widowiskowej „Olivia” w Gdańsku

Celem instalacji systemu SMK hali Olivia było zwiększenie bezpieczeństwa użytkowania obiektu do czasu wykonani remontu konstrukcji dachu. Przyczyną instalacji systemu były wątpliwości dotyczące wyboczenia się słupków jednego z dźwigarów, które zgodnie z projektem nie powinny być narażone na siły ściskające lub zginanie. System automatycznie wykonywał pomiary co 10 minut w 74 punktach pomiarowych oraz w trybie ciągłym wykonywał symulacje numeryczne zachowania się konstrukcji dachu hali. Zautomatyzowana i ciągła ocena stanu konstrukcji określana była na bazie wyników pomiarowych, ich relacji do wartości dopuszczalnych oraz indeksu zgodności wartości pomiarowych z wynikami numerycznymi. W trakcie 3 letniego okresu pracy systemu SMK ostrzeżenie o niepoprawnej pracy konstrukcji dachu zostało wysłane jeden raz i dotyczyło nieliniowego zachowania się dachu w trakcie jego znacznego obciążenia zalegającym śniegiem.

9. Scharakteryzować systemy SMK wspierające utrzymanie obiektu budowlanego.

System SMK wspierający utrzymanie obiektu budowlanego zakłada, że obiekt jest zaprojektowany i realizowany poprawnie. W takim przypadku podstawowe cele instalacji systemu SMK to:

– gromadzenie i dostarczanie danych do planowania przeglądów konstrukcji,

– gromadzenie danych o rzeczywistych obciążeniach konstrukcji obiektu,

– informowanie o stanie procesów istotnych z punktu widzenia utrzymania obiektu:

– informowanie o poziomie obciążenia zalegającym śniegiem lub jego rozkładzie

w celu usprawnienia odśnieżania,

– informowanie o zaleganiu wody lub prędkości jej odprowadzania w trakcie ulewnych

deszczy,

– informowanie o znaczącym obciążeniu poziomym wywołanym oddziaływaniem

wiatru,

– informowanie o nadmiernych amplitudach drgań mogących wywołać dyskomfort

osób przebywających w obiekcie,

– informowanie o rozkładzie temperatur elementów układu konstrukcyjnego,

– inne funkcje związane z informowaniem o procesach istotnych dla utrzymania

obiektu i związane z jego specyfiką,

– informowanie o stanie technicznym obiektu, ale nie koniecznie w czasie rzeczywistym;

zalecane jest raportowanie podstawowych parametrów użytkowych w odstępach dziennych, tygodniowych lub miesięcznych,

– wysyłanie ostrzeżeń w przypadku wystąpienia zdarzeń nietypowych.

Systemy SMK na potrzeby utrzymania obiektu nie muszą być rozbudowane. Do określenia ogólnego stanu technicznego obiektu wystarczy zastosowanie paru lub parunastu czujników umożliwiających określenie najważniejszych, reprezentatywnych parametrów opisujących konstrukcję. Na życzenie użytkownika mogą być dodane specjalne systemy pomiarowe, na przykład: określające szybkość oprowadzania wody opadowej w wybranej strefie systemu odwadniającego. Celem tych systemów nie jest, bezpośrednio, wszczynanie procedur ewakuacji i nie są one zintegrowane z systemami zarządzania kryzysowego. Systemy SMK na potrzeby utrzymania powinny być znacząco tańsze od systemów SMK na potrzeby zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania.

Przykład:

System SMK hali Centrum Turystyczno-Sportowej „Aqua-Zdrój” w Wałbrzychu

Podstawowym elementem nośnym całego układu konstrukcyjnego hali są kratownice główne oparte na czterech słupach żelbetowych rozmieszczonych w narożnikach boiska. W hali zainstalowano system SMK posiadający 40 ekstensometrów strunowych, śniegomierz, stację meteo oraz obrotową kamerę wideo z konsolą umożliwiającą podgląd połaci dachowej z prędkością 100 klatek na sekundę. Ponieważ obiekt jest mały, tak rozbudowany system SMK nie jest konieczny.

10. Scharakteryzować monitoring stanu technicznego obiektów istniejący podczas realizacji budynków plombowych

Plomba budowlana (plombowiec) − budynek wznoszony w luce pomiędzy istniejącymi już budynkami tworzącymi zwartą linię zabudowy (pierzeję) lub budynek wolno stojący wznoszony na działce wolnej pomiędzy już zabudowanymi.

Zarówno względy techniczne, jak i społeczno-ekonomiczne (unikanie konfliktów) przemawiają za tym, aby przed rozpoczęciem realizacji inwestycji plombowych każdorazowo oceniać ewentualne negatywne oddziaływania nowych plombowych budynków na sąsiednie istniejące obiekty. Takie postępowania umożliwią zastosowanie odpowiednich zabezpieczeń oraz technik realizacji, które jeśli nie wyeliminują całkowicie, to przynajmniej zminimalizują uszkodzenia sąsiednich istniejących obiektów budowlanych. Ponadto uniknie się przez to możliwości wystąpienia awarii lub katastrof budowlanych.

Zasady realizacji budowli plombowych z głębokim posadowieniem powinny obejmować:

• inwentaryzację uszkodzeń w sąsiednich istniejących obiektach,

• rozpoznanie i oceny podłoży gruntowych,

• oceny stanów technicznych istniejących, sąsiednich obiektów budowlanych,

• wariantowe projektowanie nowych budowli przy udziale rzeczoznawców, uwzględniając wymagania inwestorów oraz istniejące obiekty, a także infrastrukturę,

• prognozy wpływów robót budowlanych na istniejące obiekty w pobliżu,

• analizy i oceny bezpieczeństwa konstrukcji z uwzględnieniem poszczególnych faz budowy nowych obiektów,

• wzmacnianie i zabezpieczenia istniejących obiektów w pobliżu,

• początkowe (zerowe) pomiary geodezyjne budynków sąsiednich,

• określenie zasad obserwacji i kontroli istniejących obiektów w trakcie prowadzenia robót budowlanych,

• naprawy uszkodzeń i dodatkowe wzmocnienia w obiektach sąsiadujących po zakończeniu budowy.

Monitoring stanu technicznego:

1. Obiekty budowlane powinny spełniać 6 wymagań podstawowych zgodnie z Prawem budowlanym i Rozporządzeniem o warunkach, jakim powinny odpowiadać budynki.

2. Każda konstrukcja powinna być indywidualnie analizowana pod kątem wpływu przemieszczeń na stan jej bezpieczeństwa.

3. W trakcie realizacji inwestycji w obszarze gęstej zabudowy (np. plomby) zawsze występują złożone problemy związane z bezpieczeństwem budowli zarówno obiektów nowych, jak i starych, przy dużym wzajemnym oddziaływaniu.

4. Miarą przemieszczeń elementów istniejących obiektów są wychylenia, ugięcia, rysy i pęknięcia.

5. Nowe obiekty projektowane zgodnie z aktualnymi obowiązującymi normami i zasadami są określone dość precyzyjnie w projektach.

6. Stare obiekty bardzo często nie mają danych lub są one bardzo niekompletne. Ponadto stare obiekty przy nowych inwestycjach nie były projektowane na przenoszenie obciążeń związanych z realizacją inwestycji (np. głębokie wykopy). Określanie cech mechaniczno-wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych starych obiektów wymaga odpowiednich badań często czasochłonnych, kosztownych i uciążliwych dla użytkowników.

7. Obserwacje zmian w czasie przez pomiary geodezyjne, a szczególnie monitoringi dotyczące przemieszczeń elementów istniejących (starych) konstrukcji w trakcie realizacji w pobliżu inwestycji nowych są bardzo cennymi instrumentami umożliwiającymi obiektywne określanie zmian związanych z bezpieczeństwem konstrukcji zarówno starych, jak i nowych.

8. Wszystkie te zagadnienia powinny być uwzględniane przy projektowaniu obiektów plombowych głęboko posadowionych w gęstej zabudowie.

Zabezpieczenia istniejących obiektów i minimalizację wpływu realizowanych plomb należy wykonywać przez:

•  realizację głębokich ścian szczelinowych małymi odcinkami minimalizując ich wpływ na podłoże,

•  rozważne kotwienie ścian pod istniejącymi obiektami,

•  minimalizację oddziaływań dynamicznych budowli,

• zakładanie plomb kontrolnych lub mierników przylepnych w miejscach osłabionych i najbardziej wytężonych istniejących konstrukcji,

• naprawy istniejących zarysowań.

11. Wymienić podstawowe czynniki odpowiedzialne za rozkład drewna.

a) wpływ warunków atmosferycznych

Czynniki chemiczne
- odporność drewna zależy od toksyczności, stężenia i czasu działania substancji chemicznej.

- długotrwałe oddziaływanie substancji chemicznej (kwasów, zasad, soli) prowadzi do całkowitej destrukcji drewna

- drewno + metal: jeśli drewno jest wilgotne oddziałuje na metale tworząc korozję. Produktem korozji metalu są sole, które powodują zniszczenie celulozy (główny składnik budulcowy drewna).

Woda i wilgoć
- pęcznienie i kurczenie się drewna pękanie i odkształcanie się drewna

- pęknięcia – miejsca ataku biokorozji

- zawilgocenie - rozwój niszczących grzybów

- uszkodzenia mrozowe - nagromadzenia się wody w szczelinach drzewa

Promieniowanie nadfioletowe (UV – ultrafioletowe)
- zmiana koloru drewna

- niszczenie ligniny drewna (lignina spaja komórki drewna). W wyniku jej zniszczenia powierzchnia drewna szarzeje i staje się krucha, przez co osłabia jego strukturę.

Temperatura

- zmiana wilgotności drewna spowodowane wahaniem temperatury.

- termiczny rozkład drewna - spalanie.

b) żerowanie owadów

- szkodniki techniczne traktują drewno jako: pożywienie i kryjówkę

- Miazgowce, Spuszczel pospolity, Kołatek domowy, Wyschlik grzebykorożny.

c) rozkład powodowany przez grzyby (największy wróg drewna w naszych warunkach klimatycznych)

Pleśnienie drewna

- grzybnia rozwija się na powierzchni drewna powodując wyraźne pogorszenie wyglądu, jednak w zasadzie nie wpływa na jego właściwości techniczne.

- objaw zbyt dużej wilgotności przy jednoczesnym ograniczeniu przepływu powietrza

- należy podjąć działania mające na celu obniżenie wilgotności zarażonego drewna (do poniżej 18%) oraz poprawę wentylacji

Barwice drewna (np. sinizna)

- powierzchniowe lub wgłębne zabarwienia drewna

- grzyby powodujące siniznę rozwijają się w drewnie o wilgotności bezwzględnej pomiędzy 25-90%.

- uszkodzenia drewna odnoszą się niemal wyłącznie do sfery estetycznej

Szary rozkład drewna (rozkład pleśniowy)

- wyłącznie przy bardzo wysokiej (40-220%, optimum procesu rozkładu 90-140%) wahającej się w czasie, wilgotności drewna

- w okresie dużej wilgotności rozwijające się grzyby niszczą powierzchniową warstwę drewna (2-4 mm)

- drewno przyjmuje brunatny kolor, który po przesuszeniu przybiera szary, nawet srebrzysty odcień

- w okresie suszy zniszczone drewno łuszczy się, udostępniając grzybni głębsze warstwy drewna podczas kolejnego zawilgocenia

Klasyczny rozkład drewna
Pytanie nr 12

Biały rozkład drewna

- rzadziej spotykany w budynkach, a głównie w drewnie drzew stojących oraz w pozyskanym surowcu drzewnym na składowiskach

- grzyby rozkładają równomiernie zarówno ligninę jak i celulozę

- przez ponad dwukrotnie większy udział celulozy w drewnie, w ostatnim stadium, cała lignina jest rozłożona, pozostaje dużo białej celulozy

- drewno przybiera biały kolor i daje się łatwo rozwłókniać na podłużne nitki czystej celulozy

d) inne czynniki

- glony (algi)

- mchy

- porosty

12. Klasyczny rozkład drewna w konstrukcjach drewnianych

Jest powodowany wyłącznie przez podstawczaki i charakteryzuje się silną i głęboką zmianą struktury materiału. Rozkład odbywa się na drodze biochemicznej dzięki wydzielanym przez strzępki tzw. enzymom zewnętrznym. Rozkład związków chemicznych wchodzących w skład komórek drewna powoduje silną perforację ścian komórkowych, zniszczenie chemicznej struktury celulozy, a w ślad za tym bardzo silne i szybkie zmniejszenie wszystkich parametrów wytrzymałości drewna. Ponieważ różne gatunki grzybów wytwarzają różne zestawy enzymów, dlatego wizualne efekty rozkładu mogą różnić się między sobą. Drewno może ulegać brunatnemu rozkładowi gdy niszczona jest głównie celuloza lub białemu rozkładowi gdy niszczone są równomiernie wszystkie składniki drewna. Barwa rozłożonego drewna w obu przypadkach odzwierciedlona jest przez nazwę typu rozkładu. Aktywny rozkład następuje w przedziale wilgotności bezwzględnej drewna 25-85%, a optimum procesu rozkładu występuje w przedziale wilgotności 40-55%. Wśród grzybów klasycznego rozkładu drewna najgroźniejszą grupę stanowią grzyby niszczące drewno w budynkach mieszkalnych i określane mianem grzybów domowych.

13. Techniczne szkodniki drewna

Drewno wykorzystujemy w budownictwie, meblarstwie, ozdobnictwie. Wyroby drewniane od dawna są niszczone przez grupę szkodników, które są nazywane kornikami. Korniki są szkodnikami drzew i stanowią grupę szkodników, którą zajmuje się służba leśna. Gdy mówimy o szkodnikach drewna mamy do czynienia z technicznymi szkodnikami drewna.

Szkodnikami technicznymi drewna nazywamy owady, których działanie narusza strukturę drewna obniżając jego wartość techniczną. Ich działalność w budynkach ma charakter mechaniczny. Drążone tunele przecinają i osłabiają anatomiczne elementy drewna, użytego niejednokrotnie do celów konstrukcyjnych przy założonych parametrach wytrzymałościowych.

Do grupy szkodników technicznych drewna zaliczane są owady będące sprawcami największych zniszczeń w budynkach i budowlach drewnianych. Owady odżywiające się drewnem tj. ksylofagi należą do rzędu chrząszczy. Różne gatunki chrząszczy powodują szkody w drewnie o różnym charakterze i znaczeniu.