��XXIV OG�LNOPOLSKIE
WARSZTATY PRACY PROJEKTANTA KONSTRUKCJI
BESKIDY WISAA, 17 � 20 marca 2009 r. KRAK�W
Jerzy RUDZKI1
MichaB KOCINIAK1
FUNDAMENTY KOMIN�W PRZEMYSAOWYCH
1. Wstp
W tre[ci referatu om�wiono tylko niekt�re problemy wystpujce w podstawowych
etapach projektowania fundament�w |elbetowych komin�w przemysBowych. Zwr�cono
uwag na pewne rozbie|no[ci lub niejasno[ci w normach i przepisach prawnych.
W odniesieniu do zagadnieD zwizanych z ocen podBo|a gruntowego zwr�cono uwag,
miedzy innymi, na zr�|nicowane opisanie warunk�w gruntowych wg rozporzdzenia [3]
i Eurokodu [6]. W procedurze okre[lania klasy betonu zwr�cono uwag na rozbie|no[ci
pomidzy normami projektowania konstrukcji |elbetowych [13] i [14] a norm dotyczc
betonu [11]. Przy wyznaczaniu obci|eD na fundament komina |elbetowego przedstawiono
wBasn interpretacj normy [12] w odniesieniu do przyjmowania warto[ci obci|enia
charakterystycznego dla obliczania fundament�w.
2. Rozpoznanie geotechniczne podBo|a gruntowego
Procedury formalne rozpoznania podBo|a gruntowego dla komin�w przemysBowych s
analogiczne jak dla innych obiekt�w budowlanych. Nale|y jednak zwr�ci uwag
na konieczno[ rozpoznania podBo|a gruntowego na znacznie wiksz gBboko[, z uwagi
na specyfik budowli wie|owej.
Zakres i spos�b rozpoznania podBo|a gruntowego uzale|niony jest od warunk�w
gruntowych i kategorii geotechnicznej. PeBny zakres rozpoznania podBo|a gruntowego
wymagany prawem budowlanym [1] obejmuje wykonanie:
a) geotechnicznych warunk�w posadowienia obiektu, sporzdzonych zgodnie
z Rozporzdzeniem Ministra Spraw Wewntrznych i Administracji w sprawie
ustalania geotechnicznych warunk�w posadawiania obiekt�w budowlanych [3],
b) dokumentacji geologicznej, a w szczeg�lno[ci dokumentacji geologiczno in|ynierskiej
sporzdzonej w trybie ustawy prawo geologiczne i g�rnicze [2].
Kategoria geotechniczna obiektu powinna by okre[lana wg rozporzdzenia [3].
Istotnym warunkiem ustalania kategorii geotechnicznej s warunki gruntowe.
1
Mgr in|. KOMIN-PROJEKT - Krak�w
Rozporzdzenie [3] rozr�|nia trzy rodzaje warunk�w gruntowych:
1) proste warunki gruntowe,
2) zBo|one warunki gruntowe,
3) skomplikowane warunki gruntowe.
Wszystkie wy|ej wymienione rodzaje s zdefiniowane przez szczeg�Bowy opis
warunk�w gruntowych. WedBug rozporzdzenia [3] druga kategoria geotechniczna obejmuje
obiekty budowlane w prostych i zBo|onych warunkach gruntowych, wymagajce ilo[ciowej
oceny danych geotechnicznych i ich analizy. W tej grupie obiekt�w powinny znalez si
r�wnie| kominy przemysBowe i inne budowle wie|owe. Trzecia kategoria geotechniczna
wedlug [3] obejmuje midzy innymi, obiekty budowlane posadowione w skomplikowanych
warunkach gruntowych. Do trzeciej kategorii mo|na wic zaliczy komin i budowl wie|ow
wtedy gdy bd posadowione w skomplikowanych warunkach gruntowych.
W maju 2008 r. ukazaB si Eurokod 7 Projektowanie geotechniczne [6]. Eurokod 7
wprowadza nieco inne okre[lenia warunk�w gruntowych, np. wystarczajco proste , trudne
warunki gruntowe , nietypowe albo wyjtkowo trudne warunki gruntowe . Wg Eurokodu 7
przyjcie pierwszej kategorii geotechnicznej dla budowli wie|owych r�wnie| nie jest
przewidywane. Przyjcie natomiast drugiej kategorii geotechnicznej dla typowych rodzaj�w
konstrukcji i fundament�w , Eurokod 7zaleca wtedy gdy nie wystpuj trudne warunki
gruntowe lub obci|eniowe . Przyjcie trzeciej kategorii geotechnicznej Eurokod 7 zaleca dla
konstrukcji lub cz[ci konstrukcji, kt�rych nie mo|na zaliczy do kategorii 1 i 2.
Z por�wnania okre[leD warunk�w gruntowych oraz zaleceD przyjcia kategorii
geotechnicznej wg rozporzdzenia [3] i Eurokodu 7 [6] mo|na dla komin�w i budowli
wie|owych wnioskowa nastpujce przyjmowanie wspomnianych kategorii (tablica 1).
Tabela 1. Por�wnanie kategorii geotechnicznych wg [3] i [6]
Wg Rozporzdzenia [3] Wg Eurokodu 7 [6]
Kategoria Kategoria
Warunki gruntowe Warunki gruntowe
geotechniczna geotechniczna
proste II proste II
zBo|one II trudne III
Nietypowe
skomplikowane III III
lub bardzo trudne
Z powy|szego zestawienia wynika r�|nica w przyjciu kategorii geotechnicznej
w przypadku zBo|onych warunk�w gruntowych wg [3] i trudnych warunk�w gruntowych
wg [6]. Ostrzejsze wymagania wynikaj z Eurokodu 7 [6], ale rozporzdzenie [3] jest aktem
prawnym a tym samy jest obowizujce.
Przy opracowywaniu dokumentacji geologiczno in|ynierskiej nale|y zwr�ci
szczeg�lna uwag na wBa[ciwe rozpoznanie agresywno[ci chemicznej [rodowiska
gruntowego. Rozpoznanie to powinno speBnia wymagania normy [7] w odniesieniu
do okre[lania klasy ekspozycji [rodowiska (XA0, XA1, XA2, XA3). Bardzo czsto
praktykowana jest ocena agresji chemicznej odniesiona tylko do wody gruntowej (je|eli
wystpuje), a nie obejmujca oceny agresji chemicznej gruntu. Metody odno[nych badaD
podane s w tabeli 2 normy [7]. Bez rozpoznania podBo|a gruntowego w peBnym zakresie
agresywno[ci chemicznej tj. wody i gruntu, nie jest mo|liwy prawidBowy dob�r klasy betonu
fundamentu.
288
Wa|nym dla projektowania geotechnicznego jest Eurokod 7 Cz[ 1 [6], wprowadzony
w wersji polskiej z dat maj 2008. Niestety brak jest jeszcze zaBcznika krajowego do tej
normy. Podstawy projektowania geotechnicznego w oparciu o ww. norm om�wione s
w pracy [15].
3. Wyb�r sposobu posadowienia obiektu
Wyb�r sposobu posadowienia obiektu (bezpo[redniego lub po[redniego) powinien
nastpi na etapie opracowywania geotechnicznych warunk�w posadowienia obiektu
lub dokumentacji geologiczno in|ynierskiej. Rozporzdzenie [3] okre[la, |e ustalenie
geotechnicznych warunk�w posadowienia obiektu obejmuje (midzy innymi):
fundamentowanie obiektu budowlanego,
okre[lenie no[no[ci i stateczno[ci podBo|a gruntowego,
wyb�r metody wzmacniania podBo|a gruntowego,
obliczenie no[no[ci, stateczno[ci i osiadaD fundamentu.
Aby speBni wymagania rozporzdzenia [3] trzeba mie niezbdne informacje techniczne
dotyczce projektowanego obiektu, a w szczeg�lno[ci fundamentu. Chodzi tutaj, przede
wszystkim o obci|enia, kt�re musi przenie[ fundament, jak r�wnie| jego charakterystyk
geometryczn, dostosowan do rozwizania projektowego caBego obiektu. Bez tych danych
nie jest mo|liwe speBnienie wszystkich wymagaD narzuconych przez rozporzdzenie [3]. Jak
z powy|szego wynika, na etapie ustalania geotechnicznych warunk�w posadowienia obiektu,
stan zaawansowania prac projektowych powinien by odpowiedni do speBnienia wymagaD
rozporzdzenia [3]. W praktyce jest to bardzo czsto trudne do zrealizowania.
Po przyjciu sposobu posadowienia fundamentu nale|y zwr�ci uwag na ochron
zabudowy w ssiedztwie fundamentu. Ma to szczeg�lne znaczenie dla du|ych i gBbokich
posadowieD fundament�w [17].
4. Posadowienie bezpo[rednie komin�w przemysBowych
Przez posadowienie bezpo[rednie (pBytkie) rozumie si takie posadowienie obiektu,
w kt�rym obci|enie od budowli przenosi si na podBo|e gruntowe bezpo[rednio przez
podstaw fundamentu, bez uwzgldniania wsp�Bpracy gruntu obok fundamentu.
Posadowienie bezpo[rednie mo|e by zrealizowane na podBo|u naturalnym, sztucznym
(wymiana gruntu) lub na podBo|u wzmocnionym (zagszczanie, zastrzyki itp.).
Rozwizanie konstrukcyjne posadowienia komina uzale|nione jest od rodzaju komina.
Dla komin�w stalowych oraz komin�w |elbetowych jednoprzewodowych najcz[ciej stosuje
si okrgBy, pBytowy fundament |elbetowy bez cokoBu (rys. 1) lub z cokoBem pier[cieniowym
(rys. 2) lub cokoBem blokowym (rys. 3).
Rys. 1. KoBowy fundament bez cokoBu
289
Rys. 2. KoBowy fundament z cokoBem pier[cieniowym
Rys. 3. KoBowy fundament z cokoBem blokowym
Wzmocnienie pByty cokoBem stosuje si dla fundament�w o wikszych [rednicach.
Dob�r wymiar�w cokoBu i pByty powinien zapewnia przyjcie optymalnego zbrojenia
fundamentu. W ostatnich latach, coraz cz[ciej dla komin�w |elbetowych, projektuje si
fundamenty bez cokoB�w z uwagi na ich prostsz geometri, a co za tym idzie Batwiejsze
zbrojenie i deskowanie. Dla komin�w |elbetowych o wikszych [rednicach trzonu przyjmuje
si fundament obiektu w formie pier[cieniowej pByty |elbetowej (rys. 4). Tego typu
fundamenty stosuje si przewa|nie dla komin�w wieloprzewodowych o [rednicach trzonu
zbli|onych do 20 m.
Rys. 4. Fundament pier[cieniowy komina
5. Posadowienie po[rednie komin�w przemysBowych
Przez posadowienie po[rednie rozumie si takie posadowienie obiektu, w kt�rym
obci|enie od budowli przenosi si na podBo|e za po[rednictwem dodatkowych element�w
konstrukcyjnych, na kt�rych opiera si podstawa fundamentu. Uwzgldnia si siBy oporu
gruntu dziaBajce zar�wno na podstawy tych element�w, jak i na ich pobocznicach.
W budownictwie komin�w przemysBowych posadowienie po[rednie realizuje si
najcz[ciej poprzez zastosowanie r�|nego rodzaju pali wierconych (PN-EN 1536:2001)
lub przemieszczeniowych (PN-EN 12699:2003). Powszechnie stosowane s pale wiercone
CFA (Continuous Flight Auger Piles). Wykonywanie tych pali polega na wwiercaniu w grunt
cigBego [widra [limakowego na peBn dBugo[ pala. W czasie pogr|ania [widra grunt jest
cz[ciowo rozpychany na boki a cz[ciowo wynoszony na powierzchni terenu.
290
Po zakoDczeniu wiercenia nastpuje podciganie [widra przy r�wnoczesnym wprowadzaniu
betonu pod ci[nieniem przez przew�d rdzeniowy umieszczony w [rodku [widra.
Bezpo[rednio po betonowaniu wprowadza si zbrojenie pala. W sytuacjach gdy zachodzi
konieczno[ wykonania pali o znacznych dBugo[ciach wprowadzanie zbrojenia koszowego
jest trudne do zrealizowania. W takich przypadkach stosuje si zbrojenie koszowe poBczone
ze zbrojeniem sztywnym, kt�re Batwiej wprowadza si w mieszank betonow.
W ostatnich latach pojawia si tendencja powrotu do pali prefabrykowanych. Wynika to
z nowych mo|liwo[ci technologicznych, materiaBowych i sprztowych. Pale prefabrykowane
nale| do grupy pali przemieszczeniowych i charakteryzuj si wieloma korzystnymi
cechami, kt�re w okre[lonych sytuacjach mog by decydujce przy wyborze sposobu
posadowienia. Jedn z takich cech mo|e okaza si mo|liwo[ skr�cenia czasu rob�t
palowych, poniewa| no[no[ pali mo|e by sprawdzona bezpo[rednio po ich wbiciu
w podBo|e. Szeroki opis cech tych pali podano w [16]. Trudno[ w realizacji pali tego typu
mo|e stanowi wymaganie zastosowania pali o znacznych dBugo[ciach.
6. Podstawowe zasady projektowania fundament�w komin�w przemysBowych
W artykule odniesiono si do fundament�w |elbetowych komin�w przemysBowych,
kt�re swoimi rozmiarami s znacznie wiksze od komin�w stalowych, jak r�wnie| s
najcz[ciej stosowane w przemy[le energetycznym, w tym dla instalacji odsiarczania spalin.
6.1. Obci|enia dziaBajce na fundament komina |elbetowego
Zakres obci|eD, kt�re nale|y uwzgldni przy obliczeniach komina wg PN-88/B-03004
([14] jest nastpujcy:
1) obci|enie ci|arem wBasnym komina,
2) obci|enie u|ytkowe (stropy, podesty, galerie),
3) obci|enie wiatrem w kierunku dziaBania wiatru,
4) obci|enie wiatrem w kierunku poprzecznym do dziaBania wiatru,
5) interferencja aerodynamiczna,
6) wpByw ugicia drugiego rzdu,
7) wpByw wychylenia komina z powodu nier�wnomiernego nasBonecznienia,
8) wpByw wychylenia komina z powodu nier�wnomiernego osiadania fundamentu,
9) wpByw drgaD przenoszonych przez podBo|e,
10) wpByw eksploatacji g�rniczej,
11) ewentualne inne dodatkowe obci|enia wynikajce z uwarunkowaD miejscowych lub
technologicznych (np. dodatkowe obci|enia od zbiornik�w, podp�r kanaB�w itp.).
Szczeg�Bowego om�wienia wymaga obci|enie wiatrem w kierunku dziaBania wiatru.
Obci|enie to dziaBa na trzon komina, a nastpnie przenoszone jest poprzez fundament na
podBo|e gruntowe. Trzon |elbetowy komina wymiaruje si na stan graniczny u|ytkowania
przyjmujc do obliczeD warto[ obci|enia charakterystycznego wiatrem wg wzoru:
291
pk = qk *Ce *CX * � *�
(1)
d
gdzie:
qk charakterystyczne ci[nienie prdko[ci wiatru (Pa), przyjmuje si wg PN-77/B-02001,
ale o warto[ci zwikszonej o 20%,
Ce wsp�Bczynnik ekspozycji wg PN-77/B-02011,
Cx wsp�Bczynnik oporu aerodynamicznego wg PN-77/B-02011
� wsp�Bczynnik dziaBania poryw�w wiatru
wsp�Bczynnik, kt�ry ujmuje konsekwencje zaBo|eD modelowych prowadzcych do
�d
wzoru (1); wsp�Bcz. ten dla komin�w o wysoko[ci <�100 m wynosi 1,35, o wysoko[ci
od 100 do 250 m wynosi 1,30, a dla komin�w o wysoko[ci > 250 m wynosi 1,25.
Dla por�wnania dla komin�w stalowych warto[ charakterystycznego obci|enia
wiatrem na jednostk wysoko[ci obliczana jest (wg PN-93/B-03201) ze wzoru:
pk = qk *Cte *Ce *Cx * n * D * �
(2)
Przyjmujc, ze planowany czas u|ytkowania komina te > 20 lat wsp�Bczynnik Cte = 1,0, i
|e komin jest jednoprzewodowy (n = 1) to bez uwzgldniania [rednicy D otrzymujemy, dla
obci|enia charakterystycznego wiatrem, wz�r:
pk = qk *Ce *Cx * �
(3)
Wz�r (3) dla komin�w stalowych jest odpowiednikiem wzoru (1) dla komin�w
|elbetowych. Por�wnujc oba wzory wida, |e charakterystyczne obci|enie wiatrem dla
komin�w |elbetowych jest znacznie wiksze od analogicznego obci|enia wiatrem komin�w
stalowych. Wiksza warto[ obci|enia wynika z tytuBu zwikszenia o 20% warto[ci qk,
oraz wprowadzenia do wzoru (1) wsp�Bczynnika �d. Zwikszenie charakterystycznego
obci|enia wiatrem dla komin�w |elbetowych wynosi:
- dla komin�w o wysoko[ci do 100 m n1 = 1,20 * 1,35 = 1,62
- dla komin�w o wysoko[ci od 100 m do 250 m n2 = 1,20 * 1,30 = 1,56
- dla komin�w o wysoko[ci powy|ej 250 m n3 = 1,20 * 1,25 = 1,50
Dodatkowo nale|y zwr�ci uwag, |e minimalny wsp�Bczynnik dziaBania poryw�w
wiatru � jest wikszy dla komin�w |elbetowych, ja ni|ej:
- dla komin�w |elbetowych �min = 2,0
- dla komin�w stalowych �min = 1,8
Jest to bardzo bezpieczne zaBo|enie, zwa|ywszy na to, |e warto[ wsp�Bczynnika �
zale|y od podatno[ci budowli na dziaBanie poryw�w wiatru, zale|nej od logarytmicznego
dekrementu tBumienia konstrukcyjnego.
Analizujc norm komin�w |elbetowych, mo|na wnioskowa, ze przyjcie wysokiej
warto[ci obci|enia charakterystycznego wiatrem wi|e si ze specjalnym podej[ciem do
wymiarowania trzonu komina. Trzon komina wymiarowany jest tylko na stan graniczny
u|ytkowania, kt�ry odpowiada speBnieniu wymagaD nie wystpowania rys oraz efekt�w
zmczenia. Stan ten okre[la si warunkami nieprzekroczenia w betonie odksztaBceD
i odpowiadajcych im napr|eD, przy kt�rych rozpoczynaj si zmiany struktury wewntrznej
betonu. Mo|na wic przyj, |e wz�r (1) sBu|y do wymiarowania trzonu komina, poprzez
to, |e wystpuje w nim wsp�Bczynnik �d ujmujcy konsekwencje zaBo|eD modelowych .
292
Posadowienie komina nale|y wg [14] sprawdza dla obci|eD obliczeniowych
i charakterystycznych. Przyjcie do obliczeD posadowienia komina warto[ci obci|enia
charakterystycznego wg wzoru (1), prowadzi do znacznego zwikszenia wymiar�w podstawy
fundamentu dla stanu granicznego no[no[ci podBo|a. Wymiarujc bowiem na stan graniczny
no[no[ci podBo|a nale|aBoby warto[ pk ze wzoru (1) zwikszy o wsp�Bczynnik obci|enia
�f = 1,30 wg PN-77/B-02011. Biorc pod uwag stwierdzenie normy [14], |e fundament
komina powinien stanowi oddzieln konstrukcj z |elbetu mo|na przyj,
|e w obliczeniach fundamentu nie jest uzasadnione uwzgldnianie wsp�Bczynnika
konsekwencji zaBo|eD modelowych �d, wystpujcego we wzorze (1). Zatem dla fundamentu
obci|enie charakterystyczne od wiatru nale|aBoby wyznacza ze wzoru:
pk = qk *Ce *Cx * �
(4)
przy zaBo|eniu, |e warto[ qk jest zwikszona o 20% zgodnie z wzorem (1). Wz�r ten daje o
20% wiksze warto[ci obci|enia charakterystycznego wiatrem w por�wnaniu do normy
komin�w stalowych (PN-93/B-03201). Zwikszenie to jest zgodne z norm PN-77/B-02011,
poniewa| traktuje komin jako budowl monumentaln o szczeg�lnym znaczeniu.
6.2. Dob�r klasy betonu dla fundamentu
Przy doborze klasy betonu aktualnie mamy do dyspozycji nastpujce normy:
PN-B-03264:2002 Konstrukcje betonowe, |elbetowe i spr|one.
Obliczenia statyczne i projektowanie.
PN-EN 206-1:2003 Beton. Cz[ 1: Wymagania, wBa[ciwo[ci, produkcja
i zgodno[.
PN-EN 2061:2003/Ap1:2004 Dodatek do normy PN-EN 2006-1:2003. Beton. Cz[ 1:
Wymagania, wBa[ciwo[ci, produkcja i zgodno[.
PN-B-06265:2004 Krajowe uzupeBnienie PN-EN 2006-1:2003. Beton.
Cz[ 1: Wymagania, wBa[ciwo[ci, produkcja i zgodno[.
PN-EN 1992-1-1:2008 Eurokod 2. Projektowanie konstrukcji z betonu.
Cz[ 1-1: ReguBy og�lne i reguBy dla budynk�w.
Dob�r klasy betonu wi|e si z oznaczeniem klasy ekspozycji w zale|no[ci
od warunk�w [rodowiskowych wg PN-EN 206-1. Tablica 1 tej normy podaje, |e dla korozji
spowodowanej karbonatyzacj, w klasie ekspozycji XC2 wystpuj najcz[ciej fundamenty.
W tablicy 1 podana jest r�wnie| agresja chemiczna grunt�w naturalnych i wody oznaczana
jako XA1, XA2 i XA3. Wymagania krajowe (wg PN-B-06265:2004) podaj, |e dla klasy
ekspozycji XC2 minimalna klasa wytrzymaBo[ci betonu wynosi C16/20, dla klasy ekspozycji
XA1 i XA2 wynosi C30/37, a dla klasy ekspozycji XA3 wytrzymaBo[ ta wynosi C35/45.
Najnowsza norma PN-EN 1992-1-1:2004+AC2008 (Eurokod 2) w zaBczniku E podaje, |e
dla klasy ekspozycji XC2 zalecana klasa betonu powinna wynosi C25/30, a wic o dwie
klasy wicej ni| w normie PN-B-06265:2004. Nale|y zwr�ci uwag, |e w normie Eurokod 2
zamieszczono zaBcznik krajowy (NA 9), z kt�rego wynika, |e przyjmuje si postanowienia
i warto[ci podane w odpowiednich punktach tej normy. Por�wnanie zaleceD minimalnych
klas betonu dla r�|nych klas ekspozycji i norm [6], [11] i [13] podano w tabl. 2.
293
Tabela 2. Por�wnanie minimalnych klas betonu wg aktualnych norm
Zalecana minimalna klasa betonu
Klasa
PN-EN
PN-B-03264:2002 PN-B-06265:2004
ekspozycji
1992-1-1:2008 Uwagi
Tabl. 6 Tabl. 2
ZaBcznik E
1 2 3 4 5
X0 B15 (C12/15) C8/10 C12/15
XC1 B20 (C16/20) C16/20 C20/25
XC2 B20 (C16/20) C16/20 C25/30
XC3 B25 (C20/25) C20/25 C30/37
XC4 B30 (B25/30) C25/30 C30/37
XA1 B30 (B25/30) C30/37 C30/37
XA2 B45 (C35/45) C30/37 C30/37
peBna
XA3 B45 (C35/45) C35/45 C35/45
zgodno[
XF1 B30 (C25/30) C30/37 C30/37
peBna
XF2 B30 (C25/30) C25/30 C25/30
zgodno[
XF3 B30 (C25/30) C30/37 C30/37
XF4 B37 (C30/37) C30/37 brak oznaczenia
Nale|y zwr�ci uwag, |e warto[ci w kolumnach 3 i 4 s warto[ciami podanymi przez
zaBczniki krajowe dla tych norm.
Wyra|ajc wBasn opini przy problemie doboru klasy betonu dla fundament�w,
proponuje si:
dla [rodowiska gruntowego, w kt�rym nie wystpuje agresja chemiczna gruntu ani wody
gruntowej, przyjmowa klas ekspozycji dla korozji spowodowanej karbonatyzacj,
najcz[ciej XC2 i odpowiednio klas betonu C25/30 wg zaBcznika E normy Eurokod 2
(PN-EN 1992-1-1:2008),
dla [rodowiska gruntowego, w kt�rym wystpuje agresja chemiczna XA1, XA2 lub XA3,
przyjmowa odpowiedni klas betonu wg tej samej normy.
Oddzielnym zagadnieniem, kt�re mo|e by dyskusyjne jest sprawa ochrony powierzchni
betonowej i wpBywu tej ochrony na dob�r klasy betonu w okre[lonej klasie ekspozycji.
Norma PN-B-03264:2002 w pkt. 4.2 informuje, |e przy projektowaniu konstrukcji nale|y
uwzgldnia warunki ochrony przed korozj, podane w PN-82/B-01801 . Jak wiadomo,
powy|sza norma przyjmuje podziaB i klasyfikacj [rodowisk korozyjnych wg PN-80/B-
01800. Z kolei norma PN-EN 206-1:2003/Ap1:2004 wniosBa poprawk dotyczc wycofania
normy sprzecznej, a w jej tre[ci norma PN-80/B-01800 wyszczeg�lniona jest jako ta, kt�ra
zostaBa zastpiona norm PN-EN 206-1:2003. W zwizku z tym stosowanie normy PN-82/B-
01801 budzi wtpliwo[ci. Nale|y zwr�ci uwag, i| norma PN-EN 206-1:2003 w pkt. 4.1
informuje, |e niniejsza klasyfikacja ekspozycji nie wyklucza uwzgldniania specjalnych
warunk�w istniejcych w miejscu stosowania betonu lub zastosowania o[rodk�w ochronnych
takich jak u|ycie stali nierdzewnej lub innego metalu odpornego na korozj,
oraz zastosowania powBok ochronnych na beto lub zbrojenie . Zatem [rodki ochronne betonu,
294
mo|na, a nawet powinno si stosowa. Wtedy jednak, korzystanie z tablicy klas ekspozycji
(tablica 1) wg PN-EN 206-1:2003 jest problematyczne, co wynika z uwagi zamieszczonej
w sekcji 2 ww. tablicy. Z uwagi tej wynika, |e klasyfikacja otaczajcego [rodowiska mo|e
by wystarczajca, kiedy warunki wilgotno[ciowe otaczajcej otuliny betonowej mog
odzwierciedla warunki otaczajcego [rodowiska. W przypadku gdy pomidzy betonem,
a jego otoczeniem istnieje jaka[ bariera, klasyfikacja otaczajcego [rodowiska mo|e nie by
wystarczajca. Stwierdzenie takie dotyczy korozji spowodowanej karbonatyzacj i korozji
spowodowanej chlorkami niepochodzcymi z wody morskiej. Zachodzi pytanie, czy
w przypadku stosowania ochrony betonu mo|na (lub powinno si) obni|a klas betonu,
z uwagi na zastosowanie tej ochrony. W normie PN-EN 206-1:2003 zagadnienie to nie jest
rozwinite tak jak byBo ujte w pakiecie norm wywodzcych si z normy PN-80/B-01800. Jak
ju| wspomniano norma ta uznana zostaBa za sprzeczn z norm PN-EN 206-1:2003. Wydaje
si, |e obni|enie klasy betonu dla wymagaD stanu granicznego no[no[ci, bez peBnej wiedzy
o trwaBo[ci i skuteczno[ci ochrony betonu jest ryzykowne. Powszechnie przyjmuje si
trwaBo[ konstrukcji na okres co najmniej 50 lat, a wic i materiaBy ochronne stosowane
do zabezpieczenia betonu powinny speBnia funkcj ochronn r�wnie| przez ten okres czasu.
W przypadku fundament�w jest to szczeg�lnie istotne z uwagi na trudno[ci z dostpem przy
ewentualnej konserwacji czy renowacji tej ochrony. W takich przypadkach bezpieczniejsze
bdzie traktowanie ochrony powierzchniowej betonu jako dodatkowego zabezpieczenia
o trwaBo[ci prawdopodobnie kr�tszej ni| trwaBo[ konstrukcji. Podstawow ochron, zdaniem
autor�w, powinna by ochrona materiaBowo strukturalna uzyskana poprzez dob�r
minimalnej klasy betonu, maksymalnego stosunku wodnocementowego w/c, rodzaju i ilo[ci
cementu, wg norm [11] i [14], przy czym bezpieczniejsze jest uwzgldnienie normy [14].
6.3. Obliczenia fundamentu komina
Obci|enia wyszczeg�lnione w pkt. 6.1 przyjmuje si jako dziaBajce na fundament
w formie siBy pionowej, siBy poziomej i momentu zginajcego. Przyjmuje si, |e obci|enia te
dziaBaj w poziomie wierzchu fundamentu (poziom podstawy trzonu komina).
Obliczenia posadowienia komina wykonuje si dla stanu realizacji (budowy) i dla stanu
eksploatacji komina. W stanie realizacji nale|y sprawdzi, czy dla najniekorzystniejszej
kombinacji obci|eD jakie mog wystpi w czasie budowy komina, speBniony bdzie
warunek pozostania wypadkowej siB w rdzeniu przekroju podstawy fundamentu, czyli:
qmin e" 0 (5)
gdzie: qmin jest minimaln charakterystyczn warto[ci obci|enia jednostkowego (Pa) na
podBo|e gruntowe.
W stanie realizacji nale|y uwzgldni sytuacje, w kt�rej wykonywany jest trzon komina,
ale nie jest wykonana wykBadzina, lub nie s zamontowane stropy i przewody gazowe,
a fundament nie jest zasypany. Obci|enie wiatrem w tej sytuacji przyjmuje si
ze wsp�Bcz. 0,8 (odpowiadajcym zmniejszeniu okresu powrotu obci|. wiatrem do ok. 5 lat).
W stanie eksploatacji posadowienie komina sprawdza si dla dw�ch sytuacji. Sytuacja
pierwsza, w kt�rej nale|y sprawdzi fundament komina (dla najbardziej niekorzystnej
kombinacji obci|eD obliczeniowych), czy speBnione s wymagania PN-88/B-03020 [4],
dotyczce wymiar�w podstawy fundamentu i stanu granicznego no[no[ci podBo|a.
W drugiej sytuacji nale|y sprawdzi, czy dla najniekorzystniejszej kombinacji obci|eD
charakterystycznych speBniony jest warunek:
qmax
d" 5
(6)
qmin
295
gdzie: qmin i qmax s warto[ciami minimalnych i maksymalnych charakterystycznych obci|eD
jednostkowych (Pa) podBo|a gruntowego. Ponadto nale|y sprawdzi przewidywane
osiadanie fundamentu komina posadowionego na podBo|u o znacznej [ci[liwo[ci.
Sprawdzenie osiadaD wykonuje si, zgodnie z norm PN-88/B-03004, dla dw�ch
przypadk�w dziaBania obci|eD:
a) dla caBkowitego charakterystycznego obci|enia staBego,
b) dla caBkowitego charakterystycznego obci|enia staBego i wiatru.
Dla przypadku a) osiadanie fundamentu komina sa nie powinno przekracza 80 mm. Dla
przypadku b) osiadanie fundamentu sb nie powinno przekracza 120 mm, przy czym
powinien by speBniony warunek:
sb - sa 1
d" (7)
d 200
gdzie: d jest [rednic fundamentu.
Norma PN-88/B-03004 zwalnia z obowizku sprawdzania osiadaD w przypadku
posadowienia na gruntach skalistych, spoistych p�Bzwartych i twardoplastycznych,
niespoistych zagszczonych i [redniozagszczonych oraz przy posadowieniu po[rednim.
Powy|sze zalecenia dotycz sprawdzania warunk�w posadowienia fundament�w
komin�w traktowanych jako bryBa sztywna. W celu wyznaczenia moment�w zginajcych
dziaBajcych w fundamencie, oraz rzeczywistego rozkBadu nacisk�w na grunt, najlepiej jest
przeprowadzi analiz numeryczn fundamentu przy pomocy metody element�w
skoDczonych (MES). Obliczenia takie wykonuje si w programach dajcych mo|liwo[
obliczeD pByt posadowionych na podBo|u spr|ystym. Parametry podBo|a spr|ystego mo|na
okre[li obliczajc osiadania fundamentu. Korzystniej jest to jednak zrobi wykorzystujc
moduBy wspomnianych program�w pozwalajce okre[li wsp�Bczynnik spr|ysto[ci podBo|a
na podstawie parametr�w geotechnicznych gruntu. Niekt�re programy, np. ABC PByta
posiadaj moduBy pozwalajce na obliczenie napr|eD w gruncie oraz osiadaD podBo|a
na podstawie normy PN-B/81-03020 [4]. Umo|liwia to ocen napr|eD i osiadaD w przekroju
pionowym podBo|a na r�|nych gBboko[ciach.
Modelujc fundament nale|y zwr�ci uwag na odpowiednie przyBo|enie obci|eD
pochodzcych z konstrukcji spoczywajcej na nim. W przypadku komin�w przemysBowych,
w celu uzyskania dokBadniejszych wynik�w obliczeD, moment zginajcy oraz siB pionow
nale|y rozBo|y na ukBad siB skupionych dziaBajcych na obwodzie trzonu komina.
W przypadku wystpowania otwor�w monta|owych, nale|y uwzgldni ich szeroko[,
poniewa| w strefie otworu w pBycie fundamentowej powstaj momenty obwodowe
rozcigajce g�rn powierzchni pByty. Powoduje to konieczno[ odpowiedniego dozbrojenia
tej strefy fundamentu.
Obliczenia fundament�w metod element�w skoDczonych pozwalaj na uwzgldnienie
rzeczywistej ich pracy, poprzez przyjcie modelu pByty o odpowiedniej sztywno[ci,
podatno[ci podBo|a gruntowego oraz uwzgldnienie rzeczywistego miejsca przyBo|enia
obci|eD. W przypadku posadowienia fundamentu na palach, obliczenia MES pozwalaj na
okre[lenie reakcji w poszczeg�lnych palach, z uwzgldnieniem sztywno[ci pByty i podatno[ci
podp�r palowych.
296
6.4. Zbrojenie fundament�w komin�w |elbetowych
Fundamenty pBytowe powinny mie zbrojenie dolne, g�rne i przestrzenne, stanowice
jedn sztywn konstrukcj. Ponadto nale|y przewidzie zbrojenie dodatkowe:
- do poBczenia z prtami zbrojenia trzonu komina,
- dla przeniesienia obci|eD w miejscach gdzie wystpuj otwory w trzonie komina.
Najcz[ciej projektuje si zbrojenie montowane w ukBadzie biegunowym, promieniowo
i obwodowo. W fundamentach pier[cieniowych trzeba uwzgldni zbrojenie na momenty
skrcajce.
Grubo[ otuliny zbrojenia dolnego powinna wynosi co najmniej 50 mm, otulenie
powierzchni bocznych i powierzchni g�rnej, powinno speBnia wymagania normy
PN-B-03264:2002, z uwzgldnieniem klasy ekspozycji.
Zbrojenie dolne peBni funkcj zbrojenia no[nego, przejmujcego obci|enie od odporu
podBo|a gruntowego. Zbrojenie g�rne najcz[ciej peBni funkcj zbrojenia strefy
przypowierzchniowej w celu zabezpieczenia przed pojawieniem si nadmiernych rys. Ponad
to w przypadkach wystpowania du|ych otwor�w w trzonie komina, na szeroko[ci kt�rych
wystpuje konieczno[ zastosowania zbrojenia g�rnego w celu przeniesienia moment�w
zginajcych powodujcych rozcigania g�rnej strefy fundamentu. Zbrojenie przestrzenne
zabezpiecza przed efektami skurczu betonu w czasie jego wizania.
PrzykBady zbrojenia fundamentu komina stalowego pokazano na rys. 5, a zbrojenia
fundamentu pier[cieniowego du|ego komina |elbetowego na rys. 6. Na rysunku 7 pokazano
zdjcie zbrojenia pier[cieniowego fundamentu komina znacznej o [rednicy trzonu.
Rysunek 8 przedstawia zdjcie zbrojenia fundamentu w trakcie jego monta|u.
Rys. 5. Zbrojenie fundamentu komina stalowego
297
180�
90� 270�
0�
Rys. 6. Zbrojenie fundamentu pier[cieniowego
298
1
�
1
0
0
5
�
2
3
0
0
�
Rys. 7. Widok zbrojenia fundamentu pier[cieniowego du|ego komina |elbetowego
Rys. 8. Zbrojenie fundamentu koBowego w czasie jego wykonywania
7. Podsumowanie
7.1. Jeste[my aktualnie w trudnym okresie przechodzenia na projektowanie
wg Eurokod�w. Wprowadzone dotychczas Eurokody s normami r�wnorzdnymi ze
starymi normami polskimi. PrzykBadem mo|e by norma Eurokod 7 PN-EN 1997-
1:2008, kt�ra jest r�wnorzdna z normami PN-B-02479:1998 i PN-81/B-03020, ale
informacje w nich zawarte nie s por�wnywalne. Najwa|niejszym jednak
do stosowania aktem prawnym, bo wynikajcym z ustawy prawo budowlane, jest
rozporzdzenie [3] w sprawie ustalania geotechnicznych warunk�w posadowienia
obiekt�w budowlanych. Rozporzdzenie pochodzi z roku 1998 i z oczywistych
299
wzgld�w nie zawsze jest zgodne z aktualnymi zapisami zawartymi w Eurokodzie 7.
PrzykBadem jest ustalenie kategorii geotechnicznej obiektu, om�wione w pkt. 2. W tej
sytuacji
z niecierpliwo[ci oczekiwana jest nowelizacja rozporzdzenia [3], oraz powstanie
zaBcznika krajowego do Eurkodu 7, kt�rego wydanie, norma ta przewiduje do 2010 r.
7.2. Uporzdkowania wymaga sprawa doboru klasy betonu w fundamentach. Nale|aBoby
ujednolici zalecenia doboru minimalnej klasy wytrzymaBo[ci betonu w odniesieniu do
klasy ekspozycji.
7.3. Powy|sze uwagi nie odnosz si tylko do fundament�w komin�w przemysBowych, ale
dotycz fundament�w wszelkiego typu obiekt�w.
7.4. W normie projektowania komin�w |elbetowych PN-88/B-03004 [12] obci|enie
charakterystyczne wiatrem jest zwikszone o wsp�Bczynnik �d. Przypuszcza mo|na, |e
zwikszenie to jest zwizane z niekonwencjonalnym podej[ciem normy do
wymiarowania trzonu komina, polegajcym na sprawdzeniu wyBcznie stanu
granicznego u|ytkowania. Przyjcie tak du|ej warto[ci obci|enia charakterystycznego
wiatrem na fundament komina, prowadzi do jego przewymiarowania i zdaniem autor�w
nie jest uzasadnione. Dla innych budowli wie|owych, takich jak kominy stalowe, wie|e,
czy maszty, obci|enie charakterystyczne od wiatru jest przyjmowane zgodnie z norm
PN-77/B-02011 bez uwzgldniania dodatkowych wsp�Bczynnik�w wprowadzonych
do podstawowego wzoru na obci|enie wiatrem.
Wydaje si uzasadnione uaktualnienie normy projektowania komin�w |elbetowych.
Uaktualnienie to powinno obejmowa przyjmowanie obci|eD w spos�b analogiczny
do innych rodzaj�w konstrukcji, jak r�wnie| uwzgldnienie metody wymiarowania
w dostosowaniu do aktualnych norm projektowania konstrukcji |elbetowych
(PN-B-03264:2002 [13] oraz Eurokod 2 PN-EN 1992-1-1:2008 [14]). WspomnieD
nale|y, |e w odniesieniu do komin�w wolnostojcych, status Polskich Norm posiadaj
normy europejskie (PN-EN 13084 cz[ 1 do 8). Normy te w swoich odwoBaniach
odnosz si do Eurokod�w.
Literatura
[1] Ustawa z dnia 7 lipca 1994 Prawo budowlane z p�zniejszymi zmianami (Dz.U.
z 2006 r., Nr 156 poz. 118, zm. nr 170 poz. 1217, nr 193 poz. 1430, Dz.U. z 2007 r.
Nr 10 poz. 69, nr 99 poz. 665, nr 88 poz. 587).
[2] Ustawa z dnia 4 lutego 1994 Prawo geologiczne i g�rnicze (Dz.U. z 2005 r., Nr 228 poz.
1947.
[3] Rozporzdzenie Ministra Spraw Wewntrznych i Administracji z dnia 24.09.1998 r.
w sprawie ustalania geotechnicznych warunk�w posadowienia obiekt�w budowlanych
(Dz.U. z 1998 nr 126 poz. 839).
[4] PN-81/B-03020 Grunty budowlane. Posadowienie bezpo[rednie budowli. Obliczenia
statyczne i projektowanie.
[5] PN-B-02479:1988 Geotechnika. Dokumentacja geotechniczna . Zasady og�lne.
[6] PN-EN 1997-1:2008 Eurokod 7. Projektowanie geotechniczne. Cz[ 1: Zasady
og�lne.
[7] PN-EN 206-1:2003 Beton. Cz[ 1: Wymagania, wBa[ciwo[ci, projektowanie
i zgodno[.
[8] PN-EN 206-1:2003/Ap1 luty 2004 Beton. Cz[ 1: Wymagania, wBa[ciwo[ci,
projektowanie i zgodno[.
300
[9] PN-EN 206-1:2003/A1 marzec 20052004 Beton. Cz[ 1: Wymagania, wBa[ciwo[ci,
projektowanie i zgodno[.
[10] PN-EN 206-1:2003/A2 lipiec 20062004 Beton. Cz[ 1: Wymagania, wBa[ciwo[ci,
projektowanie i zgodno[.
[11] PN-B-06265:2004 Krajowe uzupeBnienie PN-EN 206-1:2003.
[12] PN-88/B-03004 Kominy murowane i |elbetowe. Obliczenia statyczne i projektowanie.
[13] PN-B-03264:2002 Konstrukcje betonowe |elbetowe i spr|one. Obliczenia statyczne
i projektowanie.
[14] PN-EN 1992-1-1:2008 Eurokod 2. Projektowanie konstrukcji z betonu. Cz[ 1-
1: ReguBy og�lne i reguBy dla budynk�w.
[15] WYSOKICSKI L.: Podstawy projektowania geotechnicznego. Klasyfikacja grunt�w,
wydzielanie warstw, ustalanie parametr�w geotechnicznych z uwzgldnieniem nowych
norm europejskich XX Konf. WPPK WisBa-UstroD 2005, Tom I.
[16] GWIZDAAA K.: Projektowanie fundament�w na palach XX Konf. WPPK WisBa-
UstroD 2005, Tom II.
[17] KOTLICKI W., WYSOKICSKI L.: Ochrona zabudowy w ssiedztwie gBbokich
wykop�w ITB Seria nr 376/2002.
301
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Berkowski, budownictwo przemysłowe, badanie i zmiany stanu istniejących fundamentówBerkowski, budownictwo przemysłowe, fundamenty pod maszynyŚciana fundamentowanie ciężary A4PROJEKT FUNDAMENTOWANIE 2Zakażenia mikrobiologiczne nowoczesne metody ich wykrywania w przemysle spożywczymFundamentowanie Project 1Magia głębi ostrości Przemysław OziemblewskiWspółpraca międzynarodowa powiatu przemyskiegogpw ii akcje i analiza fundamentalna w praktycePrzekładnie planetarne w zastosowaniach przemysłowychwięcej podobnych podstron