Badania konstrukcji budowlanych

Badania konstrukcji budowlanych wykonujemy w przypadku szacowania ich nośności i stanu granicznego użytkowania oraz określania ich stanu technicznego. Zasadniczo badania konstrukcji można podzielić na niszczące i nieniszczące. W ramach badań można również wyodrębnić działalność polegającą na wykonywaniu odkrywek mających na celu inwentaryzację budowy konstrukcyjnej przegród budowlanych (np. stropów, ścian, fundamentów). Dzięki badaniom konstrukcji możemy dowiedzieć się z jakich elementów i materiałów są one zbudowane. Na podstawie tak zebranych informacji możemy sprawdzić stan w jakim obecnie znajduje się konstrukcja, ocenić bezpieczeństwo konstrukcji i określić zalecenia dotyczące dalszego użytkowania. Badania konstrukcji wykonujemy dla potrzeb opracowywanych przez nasze biuro ekspertyz budowlanych i orzeczeń technicznych.

  1. Badania konstrukcji metalowych.

Badania nieniszczące grubościomierzem ultradźwiękowym pozwalają określić grubości ścianek elementów o przekrojach zamkniętych bądź jednostronnie dostępnych. Metoda wykorzystywana bardzo często przy określaniu stopnia zużycia konstrukcji stalowych tj. stopnia korozji elementów stalowych, pozwalająca na określenie wpływu środowiska korozyjnego na konstrukcję oraz występowania lokalnego pocienienia grubości ścianek profili, które może być przyczyną lokalnej utraty stateczności ścianek bądź ich perforacji. Pomiar grubościomierzem ultradźwiękowym umożliwia szerokie spektrum badania elementu, pozwalając na sprawdzenie grubości ścianki w dowolnej ilości miejsc. Z uwagi na to, że jest to badanie nieinwazyjne, nie powoduje uszkodzeń konstrukcji istniejącej. Na podstawie badania można dość precyzyjnie oszacować nośność konstrukcji oraz zlokalizować miejsca wymagające lokalnego wzmocnienia lub wymiany starego zużytego elementu na nowy.

Badania ultradźwiękowe umożliwiają sprawdzanie grubości elementów wykonanych z materiałów takich jak : stal żeliwo (szare, sferoidalne), aluminium, miedź, mosiądz, cynk, szkło kwarcowe, polietylen, PVC. Konstrukcje budowlane badane przy wykorzystaniu fal ultradźwiękowych to najczęściej różnego rodzaju konstrukcje stalowe (np. maszty, zbiorniki, zasobniki), aluminiowe, szkło zespolone (w celu weryfikacji grubości tafli szklanych), odlewy żeliwne.

Badanie ultradźwiekiem

Fot.1 Badanie ultradźwiekiem

Odsłonięcie powierzchni metalu pod farbą

Fot.2 Odsłonięcie powierzchni metalu pod farbą

Nierówności na oczyszczonym z korozji fragmencie powierzchni stalowej

Fot.3 Nierówności na oczyszczonym z korozji
fragmencie powierzchni stalowej

Badania nieniszczące wytrzymałości metali takich jak stal, żeliwo, miedź, stopy aluminium, miedzi, cynku, mosiądzu i brązu, można wykonać poprzez pomiar twardości metodą Leeba. Narzędzie pomiarowe, jakim jest twardościomierz, przelicza wartość odczytu twardości Leeba na wartość w skali Brinella, Vickersa, Rockwella. Dzięki temu możemy oszacować z jakiego rodzaju stali wykonana jest konstrukcja nie uszkadzając jej poprzez pobranie próbek. Nie potrzeba też naprawiać uszkodzonego miejsca po mechanicznym pobraniu próbki. Badanie jest szybsze od wykonywanego w sposób tradycyjny, ponieważ wynik jest znany już w trakcie jego wykonywania. Badanie ma znaczenie w szczególności w przypadku szacowania nośności konstrukcji metalowej, dla której brak jest dokumentacji projektowej i nie znana jest wytrzymałość materiału, z którego tę konstrukcję wykonano a także w przypadku konieczności niezależnej kontroli dostarczonej konstrukcji na plac budowy.

Badanie twardości stali

Fot.4 Badanie twardości stali

Badania nieniszczące grubości powłok malarskich i cynkowych. Wykonujemy kontrolne badania grubości powłok cynkowych i lakierniczych grubościomierzem na konstrukcjach nowych oraz istniejących. Badane powłoki mogą znajdować się na podłożu ferromagnetycznym oraz aluminium. Pomiar grubości od 0 do 2000 μm, dokładność odczytu : na podłożach ferromagnetycznych 1% ± 1 μm, na podłożach aluminiowych 1% ± 2 μm.

  1. Badania konstrukcji betonowych.

Badania nieniszczące konstrukcji betonowych i żelbetowych polegają na powierzchniowym sprawdzeniu gwarantowanej wytrzymałości betonu przy użyciu młotka Schmidta (tzw. badanie sklerometryczne). Młotek Schmidta uderza w powierzchnię betonu z ustaloną siłą i w zależności od modułu sprężystości podłoża na skali pojawia się odczyt odpowiadający wytrzymałości powierzchni betonowej. Inaczej mówiąc, określenie wytrzymałości na ściskanie betonu (lub innego materiału murowego np. cegły) dokonuje się w drodze wyznaczenia powierzchniowej twardości materiału poprzez tzw. liczbę odbicia charakteryzującą odskok trzpienia młotka połączonego z jego masą uderzeniową i układem sprężynowym od badanej powierzchni. Metoda może być stosowana do oceny jednorodności betonu, a w szczególności do wyznaczania powierzchniowej niejednorodności konstrukcji betonowej. Wykorzystuje się ją przy określaniu nośności wierzchnich warstw konstrukcji betonowych (sprawdzenie czy beton był poddany odpowiedniej pielęgnacji), jak na przykład w celu sprawdzania nośności posadzek betonowych, od których wymaga się określonej odporności mechanicznej. Badanie sklerometryczne można wykorzystać z powodzeniem oceniając korozję powierzchniową betonu (otuliny zbrojenia) w konstrukcjach istniejących. Skorodowany beton charakteryzuje się dużą porowatością, zmniejszoną wytrzymałością mechaniczną i tendencją do odspajania się. Korozję betonu powodują czynniki fizyczne, chemiczne, biologiczne. Do czynników fizycznych zalicza się czynniki związane bezpośrednio z użytkowaniem konstrukcji - siły zewnętrzne powodujące zarysowanie konstrukcji i odkształcenie materiału, różnice temperatur, zmienne zawilgocenie betonu, uszkodzenia mechaniczne. Czynniki chemiczne to przede wszystkim korozja wywołana różnymi związkami chemicznymi - korozja kwasowa, zasadowa, węglanowa, magnezowa, siarczanowa, ługujące działanie wód miękkich. Korozja biologiczna to przede wszystkim oddziaływanie czynników biologicznych - działalność organizmów żywych takich jak grzyby, glony, bakterie, a także uszkodzenie konstrukcji betonowej wrastajacymi weń roślinami. Dzięki badaniu sklerometrem można określić głębokość penetracji czynników korozyjnych w konstrukcji betonowej (czy korozja uszkodziła zbrojenie, jaka jest obecna nośność konstrukcji) a także zasięg korozji w elemencie.

Badania niszczące konstrukcji betonowych polegają na pobieraniu próbek normowych (o kształcie walcowym). Próbki pobierane są za pomocą wiertnicy z wiertłem diamentowym o odpowiedniej średnicy w losowo wybranych miejscach konstrukcji. W trakcie pobierania próbek nie można nigdy wykluczyć uszkodzenia (przecięcia wiertłem) zbrojenia. Próbki poddaje się specjalnej obróbce oraz badaniu w maszynie wytrzymałościowej. Za pomocą takiego badania można z dużą precyzją określić wytrzymałość betonu na ściskanie w przekroju elementu w miejscu wbudowania.

Fot.5 Pobieranie próbek betonu (płyta fundamentowa)

Fot.6 Wykrywanie zbrojenia w konstrukcjach żelbetowych

Fot.7 Sklerometr do badań wytrzymałości betonu

  1. Badania wilgotności przegród budowlanych.

Badania nieniszczące przy pomocy wilgotnościomierza. Metoda nieinwazyjna przydatna do dokonywania pomiaru zawartości wilgoci w różnych materiałach budowlanych, takich jak beton, drewno, gips, cement. Badanie wilgotności wykonuje się w przypadku określania np. wysokości podciągania kapilarnego murów bądź szczelności izolacji. Wysokie zawilgocenie budynków wskazuje najczęściej na problemy z izolacją przeciwwilgociową (lub generalnie z jej brakiem) oraz wysokim poziomem wody gruntowej i opadowej. Zbyt duża wilgotność materiałów budowlanych, oprócz zagrzybienia obiektu, przyczynia się do jego przyspieszonej degradacji. Problemy te często występują w budynkach zabytkowych bądź starych, w których zdarza się brak odpowiedniej izolacji przeciwwilgociowej (może być ona uszkodzona z powodu starzenia się materiału bądź uszkodzeń mechanicznych powstałych w wyniku osiadania budynku) i drenażu opaskowego. Woda wnika w strukturę budynku na różne sposoby - może być to woda gruntowa, opadowa, przesiakająca, rozbryzgowa, infiltracyjna, woda wnikająca w fundament poprzez podciąganie kapilarne z niższych partii gruntu, wilgoć wywołana związkami chemicznymi. Wilgoć stwarza duże niebezpieczeństwo dla konstrukcji budowlanych, dlatego warto przedsięwziąć środki ochrony przed wilgocią, takie jak : odpowiednia izolacja przeciwwilgociowa, osuszanie budynku, właściwe odprowadzenie wody z posesji (np. drenaż, kanalizacja deszczowa), specjalne urządzenia blokujące transport wody poprzez system kapilar w murze.

Badania higrometrem (wilgotnościomierzem) wykonuje się również w celu wykazania nieciągłości izolacji przeciwwilgociowej w budynkach nowobudowanych lub remontowanych. Zdarza się, że w wyniku zaniedbania wykonawcy do niżej położonych pomieszczeń w budynkach - poprzez posadzki, ściany - dostaje się wilgoć z wód gruntowych i opadowych. Warto wówczas sprawdzić, którędy wilgoć się może przedostawać i wówczas łatwiej zabezpieczyć takie miejsca w budynku.

Oprócz konstrukcji murowych pomiary wilgotności wykonuje się również dla konstrukcji drewnianych. W ten sposób można określić zawilgocenie elementów konstrukcji budynku takich jak : więźba dachowa, ściany szkieletowe, belki stropów drewnianych. W praktyce wilgotnościomierze wykorzystywane są również do pomiarów zawartości wilgoci w deskach podłogowych, parkiecie czy drewnie opałowym. Pomiary wilgotnościomierzem wykonuje się również w trakcie budowy np. do oceny stopnia zawilgocenia tynków, zapraw, wylewek. Zakres zastosowania wilgotnościomierzy jest szeroki i dotyczy oprócz budownictwa przemysłu związanego z przetwórstwem drewna, przemysłu leśnego, stolarskiego i meblarskiego.

Fot.8 Pomiar higrometrem wilgotności ściany budynku

  1. Odkrywki (określanie konstrukcji przegród budowlanych).

Inwentaryzacje elementów składowych i budujących przegrody budowlane mają na celu określenie rodzaju materiałów poszczególnych wartsw przegrody, ich grubości i jakości. Informacje te zbiera się w celu określenia parametrów fizycznych i technicznych przegród budowlanych, w szczególności w przypadku, gdy potrzebne jest określenie nośności (np. stropu, ściany, fundamentu) bądź parametrów charakteryzujących zdolność przegrody budowlanej do przewodzenia ciepła lub wilgoci. Badanie budowy przegrody budowlanej wykonuje się metodami doświadczalnymi, odsłaniając etapami strukturę obiektu przy pomocy odpowiednich narzędzi, czyli tak zwane odkrywki. Właściwie wykonana odkrywka powinna w minimalnie niezbędnym stopniu ingerować w substancję budynku lub podłoża gruntowego i nie może wpływać destrukcyjnie na element budowlany. Pomocne tu bywają niewątpliwie urządzenia specjalistyczne wykorzystywane podczas ekspertyz budowlanych, przy pomocy których można wykryć obecność pewnych materiałów konstrukcyjnych w przegrodzie (np. stal budowlaną), ale i tak podstawą sprawnego i fachowego działania jest zawsze na pierwszym miejscu specjalistyczna wiedza inżynierska.

Główne cele inwentaryzacji przegród budowlanych / odkrywek :

- określenie nośności stropów oraz innych elementów konstrukcyjnych (fundamentów, podłoża gruntowego, ścian, schodów, konstrukcji dachu itp.)
- prawidłowość budowy przegrody budowlanej - czy w trakcie budowy obiektu zachowane zostały zasady tzw. "sztuki budowlanej" - czy przegroda ma właściwą izolację, czy strop lub np. konstrukcja drewniana jest odpowiednio oparta na murze, czy fundament ma odpowiednią budowę, czy w obrębie przegród budowlanych występują uszkodzenia i jaka może być ich geneza.
- określenie izolacyjności cieplnej i dyfuzyjnej przegród budowlanych (mające zastosowanie przy ocieplaniu budynków bądź usuwaniem wilgoci z przegrody)

Przykłady odkrywek:

  1. Pomiary konstrukcji i budynków (inwentaryzacje), skanowanie laserowe budynków.
- Pomiary inwentaryzacyjne budynków, konstrukcji budynków, detali architektonicznych, elewacji budynków.
- Wykonywanie rysunków technicznych konstrukcji budowlanych, budowli i budynków. Odtwarzanie dokumentacji obiektów. Inwentaryzowanie konstrukcji nośnych budynków (np. stropów, więźby dachowej, budowli stalowych i żelbetowych). Inwentaryzowanie uszkodzeń konstrukcji - zarysowania, pęknięć, osłabień lokalnych konstrukcji stalowych.
- Pomiary konstrukcji stalowych, inwentaryzacja grubości elementów stalowych, badania ultradźwiękowe elementów rurowych i częściowo niedostępnych.
- Pomiary odkształceń budynków i budowli na podstawie zdjęć ze skanowania laserowego.

Przykłady wykorzystania skanów laserowych budynku do pomiaru odchyleń konstrukcji

  1. Badania dodatkowe i specjalistyczne w ramach ekspertyz budowlanych.
- Pomiary geodezyjne, pomiary wychyleń i przemieszczeń konstrukcji budowlanych.
- Badania geotechniczne gruntów
- Badania wytrzymałości betonów, pobieranie próbek do badań laboratoryjnych