Wpływ jakości wykonania i eksploatacji
na możliwości modernizacyjne
prefabrykowanych budynków mieszkalnych w Warszawie
Piotr Knyziak
Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
1. Specyfika budynków prefabrykowanych a trwałość Budynki mieszkalne wykonane z prefabrykatów mają swoją specyfikę wynikającą z wielkości i typizacji elementów oraz rozwiązań ich połączeń. Specyfika ta rozciąga się poza proces projektowania i budowy, dotyczy również czasu eksploatacji budynków. Istotny jest sposób nadzoru (spółdzielnie lub firmy z wykwalifikowanymi pracownikami), polityki remontowej (przeglądy, konserwacje i remonty planowe) a nawet struktury własnościowej (mieszkania lokatorskie, własnościowe, najem). Wady i uszkodzenia występujące w tego typu budynkach w większości przypadków można uznać za typowe pod względem technicznym. Wykonane zostały tysiące budynków, w stosunkowo długim okresie czasu, przy zmieniającym się poziomie wiedzy architektów i konstruktorów. Analizując konkretne przypadki należy brać pod uwagę różnorodność systemów, ich wersje po różnych etapach modernizacji, rozwiązania techniczne wykorzystane w danym budynku oraz możliwość występowania rozwiązań wybiegających daleko poza typizację. Budynki wykonane z żelbetu charakteryzują się dużą trwałością. Twierdzenie to dotyczy w pewnym zakresie również budynków prefabrykowanych. Wpływ niekorzystnych czynników potrafi nie ujawniać się w nich przez bardzo długi czas. Wynika to z ochronnych właściwości betonu w stosunku do stali zbrojeniowej. Jednak niepożądane czynniki uszkadzają lub niwelują ochronne właściwości warstwy betonu i wtedy proces korozji stali postępuje. Budynki prefabrykowane pod tym względem wydają się być szczególnie wrażliwe, a wynika to z warstwowej budowy płyt elewacyjnych. Składają się one z warstwy konstrukcyjnej, warstwy izolacyjnej i warstwy fakturowej. Połączenia w węzłach i elementy łączące warstwy są uznawane za źródło potencjalnych problemów, gdyż często w celu uzyskania oszczędności zamiast ze stali nierdzewnej wykonywane były z wykorzystaniem stali zwykłej. Problemy mogą wynikać również z niedokładnego wykonania prefabrykatów, nieprecyzyjnego rozmieszczeniem prętów a tym samym zmniejszania warstwy otulenia zbrojenia, zwiększeniu grubości, a co za tym idzie ciężaru warstwy fakturowej. Istotnym problem była duża przewodność cieplna płyt i nieszczelności połączeń będące przyczyną zawilgacania prefabrykatów (szczególnie warstwy izolacyjnej wykonanej z wełny mineralnej) a nawet przenikania deszczu do mieszkań. Zawilgocenie konstrukcji jest stymulatorem wielu procesów degradacji, mających istotny wpływ na stan techniczny poszczególnych płyt, połączeń, ale i na zdrowie mieszkańców (rozwój grzybów i pleśni)
Trwałość konstrukcji żelbetowej wg EC0 [2] i EC2 p. 4.1(1)P jest zachowana jeśli konstrukcja ta, w całym okresie na który była projektowana, spełnia wymagania użytkowalności, nośności i stateczności, bez istotnego obniżenia przydatności lub nadmiernych, nieprzewidzianych kosztów utrzymania. Wagę właściwego utrzymania i modernizacji budynków wznoszonych metodami uprzemysłowionymi doceniano od dawna. Wydana w 1978 roku książka dotyczyła w całości problemów utrzymania przegród zewnętrznych. Zauważono już wtedy, że pomimo upływu około 20 lat od wzniesienia pierwszych budynków z prefabrykatów wielkowymiarowych, budynki te nie były poddawane istotnym zabiegom konserwacyjnym, a odnośnie wprowadzanego w tym czasie systemu Wk-70 prognozowano konieczność wykonania dodatkowego ocieplenia. W pierwszym okresie prefabrykacji budynków mieszkalnych stosowano głównie zalecenia zawarte w pracy z 1964 roku. Normy z lat 1974 (BN-74/8812-01) i 1979 wprowadziły częściowe wymogi. Doprecyzowanie wymagań nastąpiło w instrukcji z 1982 roku i jej nowelizacji z 1990 roku. Większość przyjętych rozwiązań, które obecnie zakwalifikowalibyśmy jako wpływające na trwałość, była podobna do tych stosowanych w innych krajach, nie tylko bloku socjalistycznego, ale również Europy Zachodniej i Stanów Zjednoczonych. Wiele z nich można porównywać również do obecnych przepisów. Pomimo różnorodności systemów budownictwa uprzemysłowionego, można sformułować przepisy adekwatne do większości przypadków, np. zalecenia odnośnie otuliny dolnych prętów płytach stropowych z betonu zwykłego mówiły o otuleniu nie mniejszym niż 20mm. Zalecenia z 1964 roku uzależniały otulinę prętów siatki zbrojenia płyty fakturowej od strony płyty prefabrykatu, zewnętrza warstwa otuliny miała być nie mniejsza niż 25mm, a wewnętrzna (od strony wełny mineralnej) nie mniejsza niż 10 mm, zalecano zagęszczać podkładki dystansowe w okolicy wieszaka. Kotwienie ramion rozciąganych wieszaków w płycie konstrukcyjnej ściany miało być realizowane na głębokość nie mniejszą niż 25 średnic pręta wieszaka, a ramion ściskanych na nie mniej niż 10 średnic. Jakość produkcji prefabrykatów również była znormalizowana. Zalecenia odbiorcze prefabrykatów wielkopłytowych zostały ustalone najpierw w normie branżowej BN- 65/9012-02, a następnie w BN-74/9012-03. Polska norma PN-71/B-06280 objęła znacznie szerszy zakres wymagań, a w PN-73/B-06281 uwzględniono również kwestię badań wytrzymałościowych prefabrykatów. Zestawienie dopuszczalnych odchyłek dla poszczególnych systemów budownictwa uprzemysłowionego podane w komentarzu do normy z 1979 roku podawało wartości niedokładności mieszczące się w przedziale <+8mm, -12mm>. Na projektowanie konstrukcji z elementów prefabrykowanych (ale również monolitycznych) wielki wpływ miała pierwsza duża awaria budynku tego typu. Wybuch gazu 16 maja 1968r. w budynku Ronan Point w Londynie, dwa miesiące po zasiedleniu, był z jednej strony wielką tragedią, ale również ogromną motywacją do przeanalizowania stosowanych rozwiązań. Jako przyczyny awarii przytacza się nie tylko niedoskonałe rozwiązania, ale również nieodpowiednie wykonawstwo. Na uwagę zasługuje fakt, iż rozwiązania zastosowane w tym budynku zabezpieczyły go przed całkowitą katastrofą. Zniszczenia dokonały się w pobliżu i ponad miejscem wybuchu, spadające płyty w dużej mierze „wypadły” poza obrys budynku, a zniszczenia na niższych kondygnacjach były coraz mniejsze. Kolejne projekty uwzględniały podwyższone wymagania odnośnie zabezpieczania budynków przed tzw. katastrofą postępującą. Katastrofa w Gdańsku, 17 kwietnia 1995r., w 11 kondygnacyjnym budynku wielkoblokowym wybudowanym z uwzględnieniem tych doświadczeń, miała inny przebieg. Na skutek wybuchu gazu zniszczony został parter i pierwsze piętro, a cały budynek osiadł na zawalonych kondygnacjach. Wiele zdarzeń o charakterze katastrof budowlanych, w większości wybuchów gazu, ujawnia duże zapasy bezpieczeństwa i możliwości tkwiące w tego typu konstrukcjach.
2. Wnioski z przeglądów budynków mieszkalnych w Warszawie w latach 2005-2006 wykonano całościowo przeglądy 95 prefabrykowanych budynków mieszkalnych (33 budynki w technologii wielkoblokowej i 62 budynki w technologii wielkopłytowej) reprezentatywnie wybranych z 15 osiedli, a w marcu 2014 roku wykonano ocenę stanu elewacji. Analizowane budynki stanowią dobrą reprezentację wszystkich budynków z tych osiedli (budowanych prawie jednocześnie w ramach osiedla) i obrazują przeglądowo całokształt prefabrykowanych budynków mieszkalnych w Warszawie. Można przyjąć, iż poprzez perspektywę skontrolowanych budynków wnioski odnoszą się bezpośrednio do znacznie większej liczby budynków. Dodatkowo w marcu 2016 roku wykonano przeglądy dwóch budynków, na których w 2003 roku wykonano nadbudowy. Stan techniczny elementów konstrukcyjnych budynków z bazy danych w latach 2005- 2006 oraz w 2016 roku w większości został oceniony jako dobry. Zarówno zaobserwowany stan, jak i oszacowane zużycie, wskazywały na to, że elementy konstrukcji były w dobrym stanie technicznym. Jedynie balkony i loggie w części budynków były w stanie dostatecznym lub złym. Stan połączeń płyt w węzłach nie był bezpośrednio oceniany (nie wykonano odkrywek), ale nie zaobserwowano widocznych symptomów ich niewłaściwej pracy (typu zarysowania, przemieszczenia). Oprócz jednego 16-to kondygnacyjnego budynku (wybranego do oceny ze względu na ten fakt), do tej pory nie były konieczne wzmocnienia węzłów w budynkach z osiedli, w których były zbierane dane. Fundamenty i ściany piwnic budynków były w dobrym stanie, brak było oznak wilgoci w piwnicach, brak śladów po zalaniach (niewielkie z instalacji). Posadowienie na podstawie dokumentacji i obserwacji było zawsze ponad poziomem wód gruntowych. Wykonywane było głównie jako ławy fundamentowe, ale ściany do poziomu pierwszych prefabrykatów wykonywane były jako żelbetowe, monolityczne (często do poziomu parteru). Nie obserwowano niepokojących oznak zapadania się posadzek. Niewielkie spękania wskazywały raczej na złe wykonanie podbudowy posadzek, bez prawidłowego zagęszczania lub były wynikiem braku dylatacji. W piwnicach najczęściej nie zabezpieczono odkrytych fragmentów prętów zbrojenia, nie wykonano również bielenia ścian, co podniosłoby estetykę piwnic i sprawiło, że ewentualne zawilgocenia i awarie instalacji byłyby lepiej widoczne. Ściany zewnętrzne i wewnętrzne były w dobrym stanie technicznym. Ocenę dokonano poprzez inspekcję ścian klatek schodowych, ścian pomieszczeń technicznych i korytarzy piwnic oraz ścian nadbudówek technicznych poddaszy, korzystano z dostępu do niektórych mieszkań, uzyskano informacje od pracowników spółdzielni o zgłoszeniach od mieszkańców. Ściany zewnętrzne budynków nieocieplonych oceniono w trakcie inspekcji oraz na zbliżeniach z wykonanych zdjęć. Nie stwierdzono niepokojących spękań. W budynkach
ocieplonych, gdzie zewnętrzne elementy nośne są zabezpieczone przed wnikaniem wilgoci z opadów, poprawił się rozkład pól temperatur w przekrojach ścian i w węzłach konstrukcji. Problem postępu karbonatyzacji betonu otulenia prętów zbrojenia został przeanalizowany. Autorzy tego artykułu sformułowali wniosek, iż w warunkach dobrego utrzymania i realizowanych na bieżąco remontów można osiągnąć bardzo niski postęp zobojętniania warstwy ochronnej.
Wykonany w marcu 2014 roku przegląd elewacji wyżej wspomnianych 95 budynków ujawnił, jako kolejny istotny problem, porastanie elewacji glonami. Powodem ich występowania jest głównie bliskość drzew i krzewów przy elewacji wykonanej z materiałów nie zabezpieczających przed glonami. Intensyfikacja procesu agresji występuje na ścianach północnych, jedynie w niektórych przypadkach wynika z niewłaściwego zabezpieczenia elewacji (proces postępujący intensywnie na każdej elewacji). Część przypadków wskazuje na niedociągnięcia materiałowe i wykonawcze.
