Uszkodzenia stropów – monitoring przemieszczeń, ugięć i spękań

***
W artykule autor skupia się na metodach badania stropów oraz zawartości operatów z takich badań. Przedstawia przyczyny uszkodzeń stropów, z którymi spotyka się przy pomiarach, a także omawia, na jakim etapie i jakim sprzętem weryfikować ugięcia, przemieszczenia i spękania stropów.

Damage to ceilings – monitoring of displacements, deflections and cracks

In the article, the author focuses on the methods of testing ceilings and the content of reports from such tests. He presents the causes of damage to ceilings found by him during measurements, and discusses at what stage and with what equipment to verify deflections, displacements and cracks in ceilings.
***

Niedopilnowanie procedur formalno-projektowych, zmiany koncepcji w trakcie budowy i niedostosowanie projektów konstrukcji stropów, samowole budowlane i niewłaściwe użytkowanie może być katastrofalne w skutkach. Ugięcie stropu pod wpływem nadmiaru obciążenia stanowi niebezpieczną sytuację dla budynku. W jednym z warszawskich budynków badania stropów wykazały, że ugięcie wynosi średnio 4–8 cm. Były również miejsca, gdzie ugięcie wynosiło nawet 12–15 cm. Są to duże wartości na odległości 4–7 m.

Liczne przypadki zawalenia stropów

• Styczeń 2023 r.: „Wydali 4 mln euro na remont. Dach nie wytrzymał i się zawalił” [1].
• Styczeń 2023 r. „To cud, że nikt nie zginął. Od katastrofy w szkolnej hali sportowej minęło półtora roku. Winnych nie ma” [2].
• Grudzień 2022 r: „Zabrze: Runął dach hali sportowej. Obiekt oddano do użytku miesiąc temu” [3].
• W 2021 r. doszło do katastrofy budowlanej hali sportowej w Żurowej. Do zdarzenia doszło w trakcie wylewania stropu przez siedmiu pracowników. W trakcie pracy całość zawaliła się i wszyscy spadli z 10-metrowej wysokości [4].
• W 2017 r. w Zamku Książąt Pomorskich kolumna podtrzymująca stropy osiadła i spowodowała zawalenie stropu na trzech kondygnacjach [5].
• W 2017 r. w jednej z katowickich kamienic zawalił się strop przez samowolę budowlaną. W jednym z mieszkań wyburzono ściany nośne podtrzymujące stropy, co spowodowało zawalenie się dwóch kondygnacji [6].
• W 2011 r. na budowie hotelu i centrum usługowo-biznesowego Kino Polana podczas układania betonu zawalił się strop trzeciej kondygnacji. Spadający beton zawalił dwie niższe kondygnacje.
• Jedną z największych katastrof budowlanych było zawalenie się w 2006 r. hali Międzynarodowych Targów w Katowicach podczas wystawy gołębi, gdzie zginęło 65 osób, a 170 zostało rannych.

Czytaj też o: Zastosowaniu keramzytu w remontowanych stropach i podłogach na gruncie

Powyższe przykłady pokazują, że w budynkach o różnej funkcjonalności corocznie mamy liczne katastrofy budowlane związane z zawaleniem stropów. Powody tych katastrof są różne – niepokojące jest to, że zbyt mało wniosków wyciągamy z tych historii.

Przyczyny uszkodzeń stropów

Przyczynami uszkodzeń stropów mogą być czynniki konstrukcyjne, materiałowe, technologiczne czy eksploatacyjne. Błędy w zaprojektowaniu dylatacji czy zbyt niska wytrzymałość betonu mają kolosalne znaczenie w późniejszej eksploatacji. Zły skład lub zanieczyszczenie mieszanki betonowej to również częste powody spękań stropów.

Wady technologiczne są najliczniejszą przyczyną późniejszych problemów. Nierówność podbudowy, błędy w ułożeniu zbrojenia, niewłaściwy sposób ułożenia betonu oraz błędne wykonanie dylatacji to tylko niektóre przykłady. Zbyt wczesne rozpoczęcie użytkowania obiektu oraz zbyt duży nacisk w stosunku do tego zakładanego na początku to równie częste powody zniszczeń stropów.

Wady na etapie projektowania, wykonania oraz późniejszej eksploatacji mogą wpływać na późniejsze uszkodzenia stropów. Najczęściej spotykanymi problemami są spękania, nadmierne ścieranie, rozwarstwienie, nierówności, powstawanie pęcherzy i inne uszkodzenia warstw wierzchnich (pylenie, kruszenie się, łuszczenie). Inwestorzy chcieliby mieć jak największe przestrzenie do swobodnej aranżacji przestrzeni biurowych, magazynowych, hotelowych, rekreacyjnych czy mieszkaniowych. Nieświadome zmiany aranżacji ścian wewnętrznych są jedną z przyczyn deformacji stropów oraz pojawiania się uszkodzeń, rys, pęknięć na przegrodach pionowych. Wzmocnienia, słupy, odciągi, podpory i wszelkie przegrody podpierające stropy mają duży wpływ na aranżację pomieszczeń i rozmieszczenie ścian konstrukcyjnych i działowych. Przyczyną uszkodzenia stropu czy stropodachu może być także poziome przesunięcie warstwy ocieplenia na skutek niewłaściwego ułożenia warstwy dociskowej lub braku dylatacji między szlichtą stropu a ścianą.

Stropy poszczególnych kondygnacji mogą się uginać i będą powodować pęknięcia i uszkodzenia posadowionych na nich ścian. Wciekanie wód opadowych do wnętrza oraz oddziaływanie warunków termicznych spowodują, że proces degradacji będzie postępował w kolejnych latach. Rysy, pęknięcia i uszkodzenia występujące w narożnikach pomieszczeń mogą być przyczyną zastosowania stropów o dużych rozpiętościach – powinny one wzbudzić naszą czujność. Wykazanie przekroczenia stanów granicznych stropu wymaga tymczasowego wyłączenia z użytkowania pomieszczeń, a nawet całego budynku do czasu naprawy. Zawalenia czy pęknięcia stropów mają miejsce, gdy budowa stropu została wykonana niezgodnie z projektem konstrukcji, albo został wykonany projekt zamienny, albo zmieniona została funkcja budynku, albo ktoś dokonał samowoli budowlanej.

Przebudowa szachtów/szybów jako czynnik osłabiający stropy

Patrząc na doświadczenie własne i inwestorów z różnych regionów kraju stwierdzam, że kontrolne pomiary konstrukcji budynków (również stropów) warto wykonywać w niektórych przypadkach już na etapie budowy. W jednej z warszawskich inwestycji na etapie budowy szyb windowy na kilkunastu kondygnacjach wieżowca wybudowano w jednym miejscu, a na pozostałych kilkunastu kondygnacjach o kilkadziesiąt cm obok. Montaż windy w takim szybie nie ma racji bytu, jeśli nie skujemy części pięter i nie poprawimy szybu, chyba że przewidujemy przesiadkę między piętrami, ale nie była ona zamierzona w tym projekcie. Koszt naprawy takiego błędu to setki tysięcy złotych i miesiące straconego czasu. Ten sam błąd bardzo często dotyczy również szachtów kominowych. Wszelkie kucia stropów i robienie ich od nowa powoduje ingerencję w warstwy stropu i osłabia je. To w przyszłości może przekładać się na ugięcia stropów czy uszkodzenia ścian.

Ugięcie stropu Ackermana

Inną sytuacją są budynki istniejące, w których badania stropów wykonuje się w przypadku widocznych gołym okiem pogłębiających się uszkodzeń lub odkształceń stropów i ścian widocznych. Wtedy należy potwierdzić to pomiarem w kilku cyklach badawczych.

W jednym z warszawskich budynków mieszkaniec zgłosił znaczne wygięcie stropu Ackermana (strop żebrowy) w mieszkaniu na ostatniej kondygnacji. Ugięcie było na tyle duże, że administracja budynku podeszła do tematu poważnie. Biegły sądowy, rzeczoznawca budowlany został poproszony o wydanie opinii, czy widoczne ugięcia (bo okazało się, że występują w każdym mieszkaniu znajdującym się na ostatniej kondygnacji) są poważne i zagrażają budynkowi. Po wstępnej analizie bardzo szybko doszedł do wniosku, co jest przyczyną takich ugięć w stropie. Była to zalegająca na dachu pulpa, która miała być ociepleniem. Nie byłoby w tym nic nadzwyczajnego, gdyby materiałem do ocieplenia był styropian czy wełna. Niestety na przedmiotowym budynku znajduje się głównie piasek, który w takich ilościach (wiele ton) stanowi zbyt duże obciążenie na dachu i powoduje realne zagrożenie. Opisana pulpa zalegała tam dziesiątki lat i ciągły ciężar oraz słabnąca konstrukcja stropu mogły doprowadzić do katastrofy.

Głębokie wykopy a stropy budynków sąsiednich

Pomiary ugięć stropów zamawiają również podmioty wykonujące głębokie wykopy przy budowie metra, estakad podziemnych czy budynków z wieloma kondygnacjami garaży podziemnych. Dotyczy to zawsze sytuacji, gdzie w bezpośrednim sąsiedztwie znajdują się inne budynki narażone na osiadanie czy wychylenie. Punkty i pomiary kontrolne mają na celu ciągły nadzór stanu konstrukcyjnego sąsiednich inwestycji w trakcie naszej budowy.

Na warszawskim Targówku na początku 2023 r. nagminnie pękają ściany, fundamenty i stropy w budynkach. Ekspertyzy budowlane mówią, że na pewno nie jest przypadkiem to, że w okolicy budowane jest metro. Niestety udowodnienie bezpośredniego wpływu na budynki położone w odległości kilometra od linii metra jest niemożliwe.

Pomiar przemieszczeń stropów

Na jednej z warszawskich inwestycji wykonujemy pomiar przemieszczeń stropów i zewnętrznych galerii budynku, który był obciążony pulpą. Zarządca budynku podejrzewał potencjalne ugięcie płyt stropu, żelbetowych galerii komunikacyjnych na płytach i ścianach budynku. Zamontowane zostały repery geodezyjne, które posłużyły do określenia pionowych przemieszczeń końca płyty galerii, stropów oraz ewentualnych przemieszczeń całego budynku. Pomiar odbywał się za pomocą tachimetru i skanera laserowego w interwałach czasowych (roczne odstępy). Dzięki temu można było uzyskać kompletne dane przestrzenne, z których wygenerowaliśmy rzuty 2D i przekroje.

Praca obejmowała inwentaryzację konstrukcji, inwentaryzację uszkodzeń z dokumentacją zdjęciową i rysunkową, analizę przyczyn uszkodzeń, badania materiałowe, a także modele 3D pokazujące odkształcenia oraz płaszczyznę stropu w modelu 3D. Rozpiętość stropu była co 7 m i w takich odstępach przeprowadziliśmy badanie. Przy użyciu skanera 3D wraz z założeniem geodezyjnej osnowy tachimetrem, wykonaliśmy modele 3D ugięcia wszystkich stropów w budynku. Pomiary wykazały, że ugięcie wynosi średnio 4–8 cm, ale są również miejsca, gdzie ugięcie wynosi nawet 12–15 cm.

Materiał był analizowany przez eksperta w zakresie obciążeń i wytrzymałości materiałów. Biorąc pod uwagę, że jest to na odległości 4–7 m, należy stwierdzić, że jest to znaczące ugięcie. Obciążenie pod postacią pulpy zostało usunięte, ale pozostało pytanie, czy w wyniku tego stal (strop) wróci choć po części do bardziej poziomego ułożenia? O ile zniwelują się strzałki ugięcia?

Po rocznej przerwie na reperach kontrolnych przesunięcia względem sesji „0” wyniosły do 1,7 mm. Różnice nie przekraczały wartości błędu granicznego – potrójnej wartości obliczonego błędu średniego.

Trzeci pomiar kontrolny odbędzie się za 12 miesięcy. Wtedy też nałożymy modele 3D oraz przekroje i zobaczymy, co się zmieniło. Ostatecznie na podstawie takich pomiarów właściciel i zarządca w uzgodnieniu z konstruktorem nakreśla strategię w zakresie warunków i technologii przeprowadzenia prac remontowych.

Monitoring spękań stropów

Co zrobić, aby dobrze określić warstwy stropu, jeśli nie dysponujemy dokumentacją projektową z pozwolenia na budowę? W momencie, gdy nie jesteśmy pewni konstrukcji stropu, najlepiej wykonać odkrywki. Najczęściej tego typu zlecenia są wykonywane do celów rozpraw sądowych z deweloperem. W naszym 16-letnim doświadczeniu rekordowe roszczenie o naprawę stropu sięgało kilku milionów złotych.

Wracając do tematyki odkrywek w stropach/dachach, na tej podstawie można określić miąższość warstw i zastosowane materiały (przykładowo izolacje, ocieplenie, warstwy nośnej itp.). Ze względu na koszty naprawy stropów sprawy najczęściej kończą się w sądzie. Dlatego niezwykle ważne jest sporządzenie raportu, który szczegółowo określi przyczyny uszkodzeń, obszar uszkodzeń oraz koszty naprawy. Należy w tym zakresie wykonać precyzyjną niwelację i wykazać nowe uszkodzenia w stosunku do wcześniejszego pomiaru – jeśli taki był robiony.

W zakres takiego zlecenia wchodzi pomiar i opracowanie wysokości stropów dla poszczególnych pięter. Analizuje się również zagęszczenie punktów wysokościowych z poprzednim pomiarem. Kolejnym elementem jest pomiar i opracowanie pęknięć stropów dla poszczególnych pięter i wykonanie przekrojów w wybranych miejscach. Opracowanie powinno zawierać opis uszkodzeń, spękań, rys itp. Istotne są również pęknięcia na przegrodach pionowych, które mogą świadczyć o niewłaściwym lub wadliwym wykonaniu stropów.

Czasami zbędny jest pomiar elewacji, ścian wewnętrznych, ścian zewnętrznych, pomiarów budynku z zewnątrz, elementów architektonicznych, przekrojów przez budynek. Jednak w niektórych przypadkach wybrane elementy mogą być przydatne do uzyskania mocniejszych wyników analizy. Wyniki przedstawia się na arkuszach spękań stropów dla poszczególnych kondygnacji. Przedstawiamy na nich obszary naprawowe, obszary zarysowań z ostatniego dostępnego okresu kontroli (np. sprzed kilku lat), obszary spękań oraz ubytków na czas aktualnego pomiaru.

Spękania pokazuje się w kilku grupach, np. spękania naprawione, szwy robocze, spękania o szerokości poniżej i powyżej 0,3 mm oraz obszary wyłączone z pomiaru, jeśli takie były wskazane. Niwelację stropów przedstawia się na oddzielnych arkuszach i kolorami zaznacza się wysokości z pomiaru w lokalnym układzie współrzędnych. Podobnie, wskazuje się obszary wyłączone z opracowania (jeśli takie są). Odrębnie przedstawia się przekroje we wskazanych na rzutach miejscach. Liczba tych przekrojów zależy od charakteru budynku, różnic wysokości posadzki oraz od życzenia zamawiającego. To, co jest istotne, to pomiar, który powinien być wykonany certyfikowanymi instrumentami, a na wynikach opracowania powinna być zawarta taka informacja.

Badanie pionowości ścian

Czasami rozprężenie stropu wpływa na ściany zewnętrzne budynku. W celu tej analizy zalecany jest pomiar pionowości ścian zewnętrznych budynku oraz inwentaryzacja spękań wraz z ich ewidencją i pomiarem. Można to wykonać miernikiem rozwarcia rys neostrain lub za pomocą naklejonych płytek szklanych, które po pęknięciu dają nam informację, że występuje ruch ścian w budynku. W tej metodzie nie mamy jednak wiedzy, w jak dużym stopniu jest ten ruch. Pomiary takie trzeba wykonać zawsze w co najmniej dwóch seriach.

Pierwsza seria, tzw. pomiar zero, jest bazą odniesienia do porównania wyników kolejnych pomiarów, zauważamy wtedy ruch konstrukcji budynku. Pomiar zerowy pionowości ścian da nam tylko informację, o ile ściany są odchylone od pionu. Dopiero cykliczne pomiary pokażą istotniejszą informację, tj. czy występują ruchy budynku, które mogą prowadzić do katastrofy budowlanej. W razie podejrzenia niebezpieczeństwa zakres pomiarów i badań, jaki należy wykonać, jest inny.

Oprócz badania ugięć stropów (model 3D stropów) wykonuje się również pomiar badania pionowości ścian oraz ich osadzania/przemieszczenia, a także pomiar powstawania rys/spękań na budynku.

Zmiany koncepcji w trakcie budowy

Jeden z inwestorów, który rozbudowywał budynek, zawarł umowę z wykonawcą na roboty budowlane realizowane na podstawie projektu budowlanego dostarczonego przez inwestora. Inny projektant, również z ramienia inwestora, przygotował projekt stropów. Przekazany wykonawcy projekt płyt stropowych został przez niego zaakceptowany do wykonania.

Pierwotnie budynek miał być trzykondygnacyjny, niepodpiwniczony z poddaszem nieużytkowym. W trakcie budowy, już po dostarczeniu przez inwestora stropów oraz zamontowaniu stropu nad parterem i nad drugim piętrem, inwestor zmienił przeznaczenie poddasza budynku na funkcję hotelową, nie zmieniając jednocześnie obciążeń, jakie miały spełniać stropy. Dokonano też zmiany poprzez częściowe podpiwniczenie budynku. Projektant nie przedkładał projektów zamiennych, a ugięcie zauważono jeszcze przed odbiorem budynku.

Koszt naprawy i wzmocnienia (podniesienia) stropu nad parterem poniesiony przez wykonawcę wyniósł ponad 336 900,29 zł netto. Koszt podniesienia w celu podparcia stropu nad drugim piętrem, uwzględniający zamianę poddasza z nieużytkowego na użytkowe wyniósł 195 453,48 zł netto. Wykonawca poniósł te koszty i złożył reklamację u inwestora, a finalnie zgłosił sprawę do sądu. Biegły sądowy stwierdził, że słusznie w pierwotnym projekcie przewidziano ścianę o grubości 24 cm, jako pośrednie podparcie dla stropu, co pozwoliło na zmniejszenie momentów zginających i związanych z tym ugięć stropu.

Biegły określił postępowanie projektanta obiektu i kierownika budowy jako niezgodne z przepisami i zasadami sztuki budowlanej. Jeśli chodzi o kwotę 336 900,29 zł, to sąd stwierdził, że poniesione przez powoda koszty naprawy stropu nad parterem stanowią poniesioną przez niego szkodę, natomiast pozwana, biorąc pod uwagę określony stopień, odpowiada za poniesioną przez powoda szkodę w kwocie 67 380,06 zł (20% kosztów wzmocnienia sufitu pod parterem).

Zdaniem sądu tę kwotę należało zasądzić od pozwanej na rzecz powoda. Oddalona przez sąd została jednak kwota 207 503 zł, o którą wniósł powód, zwiększając o inne koszty przytoczoną wyżej kwotę 195 453,48 zł netto. Zdaniem sądu skoro pozwana dostarczyła powodowi płyty stropowe do zamontowania nad II piętrem zgodnie z dokumentacją i umową między stronami, nie ma podstaw do uznania, że nienależycie wykonała swoje zobowiązanie. Wyklucza to odpowiedzialność kontraktową pozwanej.

Powód poniósł koszty procesu w wysokości 58 373,90 zł, a pozwana w wysokości 7497,83 zł. Powód wygrał w 12,38% i należała mu się kwota 7226,69 zł, natomiast pozwana wygrała w 87,62%. A więc należna jej kwota wyniosła 6569,60. Tym samym na rzecz powoda sąd zasądził różnicę w kwocie 657,09 zł.

Apelację od przedmiotowego wyroku wniósł powód, zaskarżając go w części oddalającej powództwo o kwotę 67 380,06 zł. Sąd Apelacyjny w Gdańsku w październiku 2016 r. apelację powoda uznał za niezasadną i ją oddalił [V ACa 22/16]. Powyższe pokazuje, jak niedopilnowanie procedur formalno-projektowych skończyło się źle i dla wykonawcy, i dla inwestora. Zmiany koncepcji w trakcie budowy i niedostosowanie projektów konstrukcji stropów może być katastrofalne w skutkach.

Chaotyczny pakiet eurokodów

Zgodnie z § 204 ust.4 Rozporządzenia w sprawie warunków technicznych [7]: „Warunki bezpieczeństwa konstrukcji, o których mowa w ust. 1, uznaje się za spełnione, jeżeli konstrukcja ta odpowiada Polskim Normom dotyczącym projektowania i obliczania konstrukcji”. Dotyczy to zatem wskazanych w tabeli rozporządzenia „Wykaz polskich norm powołanych w rozporządzeniu” tzw. Eurokodów, określających różne zagadnienia i typy konstrukcji. Przy tym wyszczególnieniu widnieje adnotacja „Polskie Normy projektowania wprowadzające europejskie normy projektowania konstrukcji – ­Eurokody, zatwierdzone i opublikowane w języku polskim, są stosowane do projektowania konstrukcji, jeżeli obejmują one wszystkie niezbędne aspekty związane z zaprojektowaniem tej konstrukcji (stanowią kompletny zestaw norm umożliwiający projektowanie).

Projektowanie każdego rodzaju konstrukcji wymaga stosowania PN-EN 1990 i PN-EN 1991”. Funkcjonuje wiele norm, które poruszają tematykę normalizacji ugięć stropów. Nie jestem konstruktorem, dlatego nie będę komentował Eurokodów, regulujących obciążenia stropów. Chociaż słowo „regulujących” jest tu mocnym nadużyciem, bo entropia w tym zakresie z czasem niestety się zwiększa. Normy te, jedna za drugą, są wycofywane lub odwołują się do siebie wzajemnie. Nie jest to odosobniony przypadek w polskim prawie budowlanym, co nie ułatwia pracy ani inżynierom, ani inwestorom.

Literatura

1. Strona internetowa: https://www.sport.pl/kolarstwo/7,64993,29402594,wydali-cztery-mln-euro-na-remont-dach-nie-wytrzymal-i-sie-zawalil.html
2. Strona internetowa: https://poznan.wyborcza.pl/poznan/7,36001,29344446,rozpoczal-sie-remont-hali-sportowej-na-os-pod-lipami-minelo.html?disableRedirects=true
3. Strona internetowa: https://www.polsatnews.pl/wiadomosc/2022-12-13/zabrze-runal-dach-hali-sportowej-media-obiekt-oddano-do-uzytku-miesiac-temu/
4. Strona internetowa: https://tarnow.policja.gov.pl/kt/aktualnosci/7300,Katastrofa-budowlana-w-Zurowej.html
5. Strona internetowa: https://szczecin.wyborcza.pl/szczecin/7,137466,21795559,zawalil-sie-strop-zamku-caly-zamek-jest-zamkniety.html
6. Strona internetowa: https://wiadomosci.onet.pl/slask/katowice-samowola-budowlana-przyczyna-zawalenia-sie-stropu-w-kamienicy/ew4wqtj
7. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2022 r., poz. 1225).

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!