plik


��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 fundamentów
Berkowski, budownictwo przemysłowe, fundamenty pod maszyny
Ściana fundamentowanie ciężary A4
PROJEKT FUNDAMENTOWANIE 2
Zakażenia mikrobiologiczne nowoczesne metody ich wykrywania w przemysle spożywczym
Fundamentowanie Project 1
Magia głębi ostrości Przemysław Oziemblewski
Współpraca międzynarodowa powiatu przemyskiego
gpw ii akcje i analiza fundamentalna w praktyce
Przekładnie planetarne w zastosowaniach przemysłowych

więcej podobnych podstron