A CASE STUDY OF PRE-SERVICE CRACKS IN THE CONCRETE DECKS OF A TWO-LEVEL BASEMENT CAR PARK

摘要

Przy realizacji budynku na drogim gruncie standardem jest wykonywanie kondygnacji podziemnych. Są one niezbçdne chociażby ze względu na zapewnienie odpowiedniej liczby miejsc parkingowych. Niejednokrotnie zdarza się, że poziomy podziemne dochodzą do granic działki. Wymaga to zastosowania odpowiedniej technologii realizacji. Najczęściej w tym celu jest wykorzystywany zamknięty układ ścian szczelinowych. Przedsięwzięcia tego typu wymagają zarówno dobrych projektów jak i starannego wykonawstwa. Ich złożoność sprzyja powstawaniu różnego typu usterek. W artykule na stosownym przykładzie opisano jedną z możliwych. Dotyczy ona niepożądanego zarysowania podziemnych stropów parkingu ujawnionego tuż przed rozpoczęciem eksploatacji. Podziemny parking budynku został zlokalizowany na dwóch kondygnacjach podziemnych wychodzących poza obrys budynku. Płyty stropowe nad poziomem -2 i -1 zostały zaprojektowane zasadniczo jako bezbclkowc o grubości 30 cm. Do ich wykonania użyto betonu klasy C30/37 i stali klasy A gatunku RB 500W. Siatka słupów ortogonalna o maksymalnym wymiarze 8,10 × 8,15 m. Do podparcia płyt stropowych wykorzystano ściany dwóch centralnych trzonów komunikacyjnych i obwodowe ściany szczelinowe. W stropach z zasady o niepodatnych więzach obwodowych zastosowano rozwiązanie bezdylatacyjne, gdzie wiçkszy wymiar ma blisko 70 m. Jest to dość śmiałe rozwiązanie nawet przy zakładanym projektem etapowaniu betonowania. Wbudowane zbrojenie główne stanowią prçty # 12 i # 16 o odpowiednio regulowanych rozstawach 10 i 20 cm. Na całej powierzchni stropu zastosowano zmienny stopień zbrojenia. Łączna powierzchnia zbrojenia górnego i dolnego do całkowitego przekroju płyty wynosi od 0,4 do 0,7 %. Konstrukcja części podziemnej wraz ze stropem nad poziomem -1 wykonana z betonu W8 oprócz zasadniczych zadań konstrukcyjnych ma do spełnienia również funkcję izolacyjną. Stanowi tzw. „białą wannę". Tuż przed oddaniem obiektu do eksploatacji, na spodzie stropu nad poziomem -1 w niektórych miejscach pojawiły się krople wody sygnalizujące brak szczelności przegrody poziomej. Stało się to sygnałem do przeprowadzenia szczegółowych oględzin spodu stropów nad poziomem -2 i -1. Zarysowania płyty stropowej nad poziomem -1 dotyczą pasm zewnętrznych a więc przylegających do ściany szczelinowej. Szczególnie duża liczba rys występuje w paśmie od strony, przebiegającym wzdłuż najdłuższego boku kondygnacji podziemnych. Kierunek zarysowań płyty stropowej jest właściwie zawsze prostopadły do linii przebiegu ściany szczelinowej. Praktycznie zawsze jeden z końców rys na ogół ma miejsce w strefie styku płyty stropowej ze ścianą szczelinową. Jedynie pole stropowe przylegające do dwóch wzajemnie prostopadłych odcinków ściany szczelinowej ma nieco odmienny kierunek zarysowania. Pole stropowe przylegające do prostopadłych (narożnych) odcinków ściany szczelinowej ma zarysowania prawic prostopadłe do dwusiecznej kąta jaki tworzą łączące się odcinki ściany szczelinowej. Czyli narożne pole stopu występujące przy narożu ściany szczelinowej ma zarysowanie przebiegające pod kątem około 45" do zbiegających się odcinków ścian szczelinowych. Zarysowania nic dotyczą w równym stopniu wszystkich zewnętrznych pasm stropowych ani pól stropowych z nich wydzielonych. Odległości między rysami są rzędu 0,5 m. Szerokości rys przekraczających 0,2 mm nie zmierzono. Rozwarcia rys zawierają się w granicach od 0,05 mm do 0,10 mm.Występujące przesączanie wód pochodzenia opadowego świadczy o przelotowym charakterze rys. Obraz zarysowań stropu nad poziomem -2 pod względem umiejscowienia rys, ich kierunków, intensywności i szerokości praktycznie nic odbiega od zaobserwowanego nad kondygnacją -1. Kierunek powstałych rys wskazuje wyraźnie na powstrzymywanie odkształceń przez istniejące zewnętrzne, obwodowe więzy. Stanowią one tzw. opory liniowe. Płyta stropu w wyniku zachodzących w nim procesów, takich jak wiązanie, twardnienie, skurcz dążyła do swobodnego odkształcenia. Temu odkształceniu przeciwdziałała sztywna w swojej płaszczyźnie ściana szczelinowa do której płyty stropowe były dobetonowywane. Rysy przebiegają prostopadle do przebiegu ściany szczelinowej, która zaoporowała swobodne odkształcenia związane zc skurczem płyty stropowej czy też obniżeniem jej temperatury. Sztywność więzów jest znaczna i wynika nic tylko zc zwykłej przyczepności betonów układanych w różnym czasie. Zbrojenie stropu zostało zakotwione za zbrojenie pionowe ściany szczelinowej. Etapowanie betonowania z użyciem przerw roboczych złagodziło skutki skurczu, ale jak widać całkowicie ich nic wyeliminowało. Tak więc więzy zewnętrzne przyczyniły się do generowania naprężeń rozciągających rozłożonych na pełnej grubości płyty stropowej. Powstrzymywanie odkształceń jest bardzo dobrze widoczne w polach narożnych. Więzy występujące wzdłuż prostopadłych, dwóch kierunków spowodowały powstaniem ukośnych zarysowań, praktycznie prostopadłych do dwusiecznej kąta zbiegających się odcinków ściany szczelinowej. Zastosowana konstrukcja i przekroje zbrojenia pozwoliły na rozproszenie i ograniczenie szerokości rys od odkształceń wymuszonych. Jeśli szerokości rys nic przekraczają 0,2 mm to dla klasy ekspozycji XD1 są właściwie normowo dopuszczalne. Dla stropu poziomu -1 przyjęto jednak rozwiązanie natychmiastowego uszczelnienia rys przez wykonanie standardowej iniekcji. W tym celu zastosowano elastyczną żywicę na bazie poliuretanowej. Zarysowanie uznaje się za inherentną cechę żelbetu. Nic oznacza to jednak zupełnego braku możliwości jego kontrolowania tak w sytuacji początkowej jak i eksploatacyjnej. W przypadkach elementu nicmasywnego, a więc takiego jak opisywany może dochodzić do przekroczenia przez naprężenia wymuszone wytrzymałości betonu na rozciąganie. Naprężenia te są generowane parą sprężonych przyczyn. Pierwsza to swobodne odkształcenie, do którego dąży element w wyniku procesów, takich jak wiązanie, twardnienie, skurcz. Druga przyczyną jest opór temu odkształceniu stawiany przez więzy zewnętrzne i nieuniknione wewnętrzne (zbrojenie). Minimalizowanie tego typu naprężeń wymaga zwrócenia uwagi na: - wielkość i położenie działek roboczych, - długości łączenia betonu nowego zc starym o już zaawansowanych odkształceniach skurczowych, - zastosowanie cementu o odpowiednich właściwościach, - zabiegi pielęgnacyjne, - temperaturę betonowania. W prostych przypadkach w celu kontrolowania szerokości zarysowania od odkształceń wymuszonych wyznacza się tzw. minimalny przekrój zbrojenia. Na podstawie prezentowanego przykładu zarysowania stropów widać, że oddziaływania wymuszone mogą mieć znaczenie i to nie tylko przypadkach konstrukcji określanych mianem masywnych. Minimalizowanie krępowania odkształceń od skurczu i obniżenia temperatury zewnętrznej nabiera szczególnego znaczenia wówczas gdy dodatkową funkcją betonu staje się zapewnienie przegrodzie szczelności.%This paper deals with the prevention of failure of structural elements made of reinforced concrete. It discusses prc-scrvicc cracks in the concrete decks of an underground parking facility. The cracks were assessed by analyzing their morphology. The results were used to determine the crack causes and the mechanisms of their initiation and growth. Some design solutions to prevent or reduce the occurrence of prc-scrvicc cracks arc also presented.