Przegląd i ocena konstrukcji dachu przed przystąpieniem do robót remontowych pokrycia

Niniejszy artykuł powstał na gruncie doświadczeń dotyczących przygotowania i prowadzenia prac związanych z remontem pokrycia dachów płaskich. Najczęściej były to standardowe działania, polegające na wymianie lub ułożeniu nowego pokrycia np. z papy termozgrzewalnej lub termomodernizacja dachu. Bardzo często na etapie rozpoznania stanu uszkodzeń pokrycia dachowego stwierdzano uszkodzenia konstrukcji nośnej dachu w ocenianych obiektach oraz zagrożenie bezpieczeństwa użytkowania dachu w trakcie prowadzenia prac remontowych i po remoncie. W ocenie Autora artykułu zdobyta wiedza i świadomość skutków wynikających z zaniedbań w zakresie właściwego postępowania wobec stwierdzonych uszkodzeń stanowi pretekst do podjęcia działań (z inicjatywy wykonawcy) w kierunku przeglądów konstrukcji dachu przed przystąpieniem do wykonywania robót. Wczesne wskazanie potencjalnych zagrożeń bezpieczeństwa obiektu i osób prowadzących roboty, ma istotne znaczenie dla inwestora w kwestii uszczegółowienia zakresu prac remontowych oraz ich wyceny.

Fot. 2. Niewłaściwe połączenia płatwi z dźwigarami

Przykład 1. Dach centrum handlowego. Stan dźwigarów głównych dobry, stwierdzono uszkodzenia w płatwiach stężających (utrata stateczności pasów dolnych i krzyżulców o dużej smukłości), co pokazano na fot. 1. Połączenia płatwi z dźwigarami głównymi (fot. 2) zostały wykonane niepoprawnie i wymagały wzmocnienia. Roboty związane z pokryciem wstrzymano do czasu sporządzenia ekspertyzy budowlanej i dokonania napraw konstrukcji nośnej.

Artykuł odnosi się do obserwacji i doświadczeń związanych z postępowaniem dotyczącym remontów pokrycia dachów płaskich ze stwierdzonymi uszkodzeniami konstrukcji, które są efektem różnych oddziaływań na konstrukcję i zdarzeń zachodzących  w czasie (okres wielu lat bądź ostatnich miesięcy). Właściwa ocena uszkodzeń o charakterze konstrukcyjnym  przed przystąpieniem do robót lub na etapie ich prowadzenia, pozwala na przyjęcie odpowiedniej technologii naprawy i wyklucza wykonywanie prac naprawczych na dachu z wykonanym już remontem pokrycia (istotnie zawyżających koszt całości robót).

Check-lista
Postępowanie wobec remontowanych pokryć dachowych może być bardzo zróżnicowane w zależności od charakteru uszkodzeń. Niejednokrotnie po stwierdzeniu uszkodzeń konstrukcji pod uwagę bierze się odstąpienie od remontu pokrycia lub termomodernizacji i nakazuje wykonanie w pierwszej kolejności wzmocnień konstrukcji dachu w trybie pozwolenia na budowę. Rozwiązaniem stosowanym w praktyce jest też rozbiórka konstrukcji dachu i jego wymiana na inny układ konstrukcyjny, zapewniający wymagany przepisami poziom bezpieczeństwa obiektu.

Jako autor proponuję w artykule procedurę przeglądu konstrukcji dachu przed przystąpieniem do robót remontowych pokrycia, co odpowiada procedurze tzw. check listy, znanej z innych dziedzin techniki.

Ekspertyza budowlana dachu
Remonty w zakresie wymiany pokrycia dachów w większości przypadków prowadzone są na podstawie oględzin dachu (stan połaci dachowej, stan pokrycia, obróbek blacharskich i innych elementów istotnych z punktu widzenia eksploatacji). Na tej podstawie sporządzany jest protokół typowania robót z wyszczególnieniem rzeczowego zakresu robót i obmiaru.

Termomodernizacja, remont, modernizacja lub inne istotne roboty w zakresie konstrukcji dachu, zgodnie z zapisami ustawy Prawo budowlane [1], wymagają opracowania dokumentacji projektowej oraz uzyskania pozwolenia na budowę. Integralną częścią ww. dokumentacji w przypadku obiektu istniejącego jest ekspertyza budowlana. Z praktyki wiadomo, że poziom merytoryczny i stopień uszczegółowienia wymaganych ekspertyz jest zróżnicowany. W przypadku termomodernizacji obiektu sporządza się opis stanu istniejącego, głównie pod kątem  ochrony cieplnej oraz ocenę możliwości przeniesienia przez konstrukcję dachu przyrostu obciążeń wynikających z projektowanych zmian układu warstw dachu, ewentualnych dodatkowych urządzeń oraz wzrostu normowego obciążenia śniegiem w odniesieniu do wymagań norm obowiązujących w okresie projektowania obiektu.

Niekompletne rozpoznanie problemu
Osoba sporządzająca ekspertyzę, którą najczęściej jest projektant konstrukcji, przyjmuje za podstawę oceny dostępną dokumentację archiwalną obiektu i jego oględziny, rzadziej są to badania i pomiary. W przypadku stwierdzenia uszkodzeń konstrukcji lub niedoboru nośności w ekspertyzie podawane są sposoby jej wzmocnienia bądź naprawy. Niestety praktyka pokazuje, że ekspertyzy i oceny stanu technicznego opracowywane przed przystąpieniem do prac projektowych, a następnie remontowych, często koncentrują się na innych niż dach elementach budynku, istotnych z punktu widzenia projektu (np. fundamenty, poszerzanie otworów w ścianach, zmiana funkcji budynków pod inne przeznaczenie itp.). Przy rozpatrywaniu stanu technicznego całego obiektu nie wszystko i nie w pełni zostaje dostrzeżone i poddane właściwej ocenie. Dzieje się tak z różnych powodów – ograniczeń np. technicznych, materiałowych, eksploatacyjnych i innych.

Konsekwencją niepełnego rozpoznania stanu konstrukcji dachu i stwierdzenia uszkodzeń jest przerwa w prowadzonych robotach, dodatkowy zakres prac do wykonania oraz koszt z nimi związany. Bardzo często inwestor usiłuje przerzucić te nie planowane finansowe obciążenia na wykonawcę. Przesunięciu ulegają terminy wykonania prac remontowych, a ich kontynuacja niejednokrotnie ma miejsce w nowym roku kalendarzowym i obejmuje okres zimowy. Jeżeli w tym czasie wystąpią ponadnormatywne opady śniegu, to przy stwierdzonych uszkodzeniach konstrukcji nośnej dachu zagrożenie katastrofą staje się realne. Zazwyczaj jest to czynnik nie rozpatrywany i nie ujęty przez zespół projektowy w projekcie remontu.

Dach w stanie awaryjnym
Sprawą sporną, wymagającą wzajemnych uregulowań w relacji inwestor-wykonawca, jest naprawa uszkodzeń konstrukcji dachu stwierdzonych w okresie gwarancyjnym, ale pominiętych i nie opisanych w dokumentacji będącej podstawą wykonanego zakresu prac.

Temat artykułu w swoim głównym założeniu odnosi się do zagadnień związanych z przeglądem i oceną konstrukcji dachu przed przystąpieniem do robót remontowych pokrycia. Nie można w nim więc pominąć przypadku dachu, którego konstrukcja znajduje się w stanie awaryjnym (przykłady obok).

Prowadzenie robót remontowych na połaci dachowej w stanie zagrożenia bezpieczeństwa zarówno pracowników jak i użytkowników obiektu wymaga powiadomienia właściciela, projektanta oraz stosownych instytucji nadzoru budowlanego, zachowania właściwych procedur dotyczących dalszego postępowania (wstrzymanie prac lub w przypadku zagrożenia katastrofą prowadzenie prac związanych ze wzmocnieniami pod rygorem natychmiastowej wykonalności).

Przed przystąpieniem do robót związanych z remontem pokrycia dachowego należy dokonać szczegółowego komisyjnego przeglądu dachu (przy udziale inspektora nadzoru inwestorskiego i przedstawiciela zespołu projektowego: architekta bądź konstruktora) ze zwróceniem uwagi na stan konstrukcji nośnej. Określić należy ewentualne roboty dodatkowe wynikające z tego przeglądu. Zakres przeglądu zależy od rodzaju dachu (ukształtowanie, rodzaj pokrycia i inne) oraz jego konstrukcji. W dalszej części artykułu podano zalecane postępowanie przy prowadzeniu przeglądu dachu dla różnych typów konstrukcji dachów.

Fot. 6. Niektóre krzyżulce zostały wycięte, aby można było przeprowadzić kanały wentylacyjne

Przykład 3. Dach stalowy z dźwigarami stalowymi kratowymi o rozpiętości 24 m nad pływalnią z dźwigarami stalowymi kratowymi (fot. 5). Trzy dźwigary zostały uszkodzone podczas eksploatacji przez ekipę montującą instalację wentylacyjną w przestrzeni stropodachu. Brakującą przestrzeń na przebieg części kanałów wentylacyjnych przez linię dźwigarów uzyskano wycinając krzyżulce i spawając je (z pominięciem spawania w jednym przypadku) w sposób pokazany na fot. 6. Ekspertyza budowlana wykazała niedobór nośności dźwigarów nieuszkodzonych i stan awaryjny dźwigarów, z których de facto usunięto istotne dla statyki i sztywności układu krzyżulce. Roboty związane z pokryciem dachowym prowadzono po uzyskaniu pozwolenia na budowę po uprzednim wzmocnieniu konstrukcji nośnej. 

Dachy drewniane wymagają szczególnej uwagi podczas przeglądów. Ważny jest stan elementów drewnianych, tj. ich odkształcenia, uszkodzenia miejsc połączeń i łączników oraz ewentualna korozja biologiczna. Przecieki i brak dostatecznej wentylacji w przestrzeni stropodachu mogą powodować szybki wzrost pleśni i grzybni, co prowadzi do degradacji konstrukcji drewnianej, ugięć i w efekcie rozszczelnienie dachu. Stwierdzenie złego stanu konstrukcji na etapie przeglądu pociąga za sobą uwzględnienie w przedmiarze i w kosztorysie robót dodatkowych, związanych ze wzmocnieniem konstrukcji i jej zabezpieczeniem przed korozją biologiczną.

Fot. 8. Stalowe dźwigary uległy odkształceniu, a na połaci dachowej powstało zapadlisko

Przykład 4. Dach płaski sali gimnastycznej. W czasie budowy w latach 70. dokonano zamiany prefabrykowanych strunobetonowych dźwigarów dachowych na lekkie dźwigary stalowe (wykonywane w warunkach warsztatu naprawy sprzętu rolniczego) – fot. 7. Dźwigary wykonano bez obliczeń statyczno-wytrzymałościowych, kierując się zachowaniem rozstawu dźwigarów i dostępnością materiałów. Skutkiem tego podczas intensywnych opadów śniegu powstało na połaci dachowej zapadlisko i odkształcenia trwałe elementów dźwigarów stalowych, co jest widoczne na fot. 8. Przegląd konstrukcji nośnej dachu wykazał tak dużą liczbę uszkodzeń, że przy uwzględnieniu braku nośności dźwigarów odstąpiono od ich wzmacniania i zaprojektowano wymianę dachu na dach stalowy z pokryciem blacha trapezową. Na okres zimowy dokonano podparcia dachu sali pod wszystkimi dźwigarami.

Dachy żelbetowe wymagają przeglądu zarówno od góry (połać dachowa, stan pokrycia i obróbek, układ i jakość warstw izolacji termicznej oraz paroizolacji), jak też od dołu (konstrukcja nośna). O ile przegląd dachu od góry jest dla dekarzy oczywisty, o tyle przegląd konstrukcji nośnej od dołu może być powodem wielu kłopotów wynikających z braku wiedzy i doświadczeń oraz uprawnień do formułowania ocen. Przegląd dachów żelbetowych powinien być wykonany przez osobę posiadającą właściwe uprawnienia (projektowe w pełnym zakresie lub rzeczoznawcy budowlanego) oraz doświadczenie w ocenie obiektów budowlanych. Szczególną uwagę należy zwracać na stan głównych elementów konstrukcji nośnej, tj. dźwigarów i miejsc ich oparcia na słupach. W przypadku dźwigarów strunobetonowych lub kablobetonowych zgodnie z wymaganiami Instrukcji ITB [3,4,5] przed przystąpieniem do robót remontowych należy żądać ważnej oceny stanu technicznego tych elementów (ekspertyzy budowlanej). Ich sprawność powinna być potwierdzona wpisem osoby uprawnionej w Książce Obiektu i w Dzienniku Budowy (jeżeli roboty prowadzone są na podstawie decyzji  zezwalającej na budowę). Ocenę stanu technicznego konstrukcji sprężonych i kablobetonowych należy wykonywać w okresach nie dłuższych niż co 2 lata. Przy ocenie i dopuszczeniu dźwigarów do eksploatacji zwrócenia  uwagi wymagają ślady korozji betonu (ewentualne zacieki, wysolenia, przebarwienia, karbonatyzacja), korozja zbrojenia oraz odsłonięcia stali sprężającej. W przypadku stwierdzenia uszkodzeń dźwigarów, remont pokrycia dachowego należy wstrzymać do czasu ich naprawy. Innym elementem konstrukcyjnym często wykazującym uszkodzenia wynikające z wieloletniej eksploatacji (jak też z błędów projektowych) są wsporniki słupów, na których oparte są dźwigary. Wskutek wieloletniej eksploatacji występuje zróżnicowany stan techniczny płyt dachowych (od dobrego poprzez ubytki korozyjne do stanu silnej degradacji mogącej stwarzać zagrożenie bezpieczeństwa ich użytkowania). W takiej sytuacji osoba uprawniona powinna podjąć decyzję o dalszym postępowaniu wobec obiektu. Może to być wykonanie napraw i wzmocnień tych elementów niezależnie od remontu pokrycia (np. zabezpieczenie antykorozyjne zbrojenia i naprawa betonu płyt od spodu), albo dokonanie napraw, wzmocnień bądź nawet wymiana uszkodzonych elementów [6, 7]
przed remontem pokrycia (co ma wpływ na harmonogram robót).

Fot. 10. Uszkodzenia konstrukcji spowodowane zostały obciążeniem przez śnieg i lód

Przykład 5. Dach płaski o małym nachyleniu (około 1%). Widoczne na fot. 9 zastoisko wody na środku połaci dachowej. Przyrost obciążeń od oblodzenia i śniegu spowodował duże ugięcia rygli ze stalowych belek ażurowych (fot. 10) oraz ścięcie łączników blachy trapezowej z ryglami, podparcie w okresie zimowym i konieczność ich wzmacniania przed przystąpieniem do remontu pokrycia dachowego.

Dachy stalowe to obecnie najszerzej stosowany rodzaj konstrukcji przekryć obiektów wielkoprzestrzennych i kubaturowych (centra handlowe, hale produkcyjne i magazynowe, obiekty sportowe i inne). Remontów pokryć dachowych dokonuje się zarówno na obiektach z lat poprzednich, projektowanych i realizowanych wg obowiązujących wówczas norm w zakresie obciążeń, jak i na obiektach powstałych w ostatnich 20 latach. W przypadku obiektów z lat poprzednich, często projektowanych z zapasem nośności, należy zwrócić szczególną uwagę na stan korozyjny elementów konstrukcji oraz na nośność dachu. Dotyczy to przeniesienia projektowanych obciążeń od warstw pokrycia i obciążenia śniegiem według nowych wymagań normowych. Ostatnie zimy przyniosły obciążenia śniegiem znacznie przekraczające wartości normowe, co w wielu przypadkach spowodowało odkształcenia elementów konstrukcji oraz stany awaryjne. Dokonując przeglądu konstrukcji dachu należy zwracać uwagę na odkształcenia elementów dźwigarów (szczególnie słupki i krzyżulce) oraz stężeń. Bardzo często uszkodzenia te nie są widoczne z poziomu posadzki (ocenę utrudniają sufit podwieszany, instalacje i oświetlenie mocowane do konstrukcji). Właściwa ocena możliwa jest z poziomu konstrukcji dachowej. Ważną informacją przy ocenie konstrukcji dachu stalowego jest sztywność dynamiczna charakteryzowana częstością drgań własnych przy wymuszeniu np. podskokiem 2–3 osób na połaci dachowej. Niska częstość drgań, poniżej 1 Hz, wskazuje na małą sztywność i podatność na ugięcia podczas ekstremalnych obciążeń śniegiem. Mogą wówczas na dachu o małym nachyleniu powstać zastoiska wody, która przechodząc w lód obciąża dach w sposób mogący stwarzać zagrożenie awaryjne. Ocena stanu konstrukcji nośnej dachu stalowego, w przypadku stwierdzenia uszkodzeń, powinna wskazywać czy remont pokrycia może być realizowany bez dodatkowych wzmocnień i zabezpieczeń (np. podparcie), czy też należy go przeprowadzić po naprawie i wzmocnieniu konstrukcji. Uwagę należy również zwrócić na elementy instalacji podwieszone do konstrukcji dachu – czy są to obciążenia uwzględnione w projekcie konstrukcyjnym i czy miejsca ich podwieszenia są dopuszczone przez uprawnionego konstruktora. Często projektowanie konstrukcji stalowych dachów odbywa się w tzw. reżimie odchudzania ekstremalnego. Bez akceptacji projektanta, do konstrukcji która została obliczona „na styk” (ale zgodnie z aktualnymi normami) nie wolno nic podwiesić. W praktyce jednak nie jest to  przestrzegane i różne urządzenia i instalacje podwieszane są przez osoby nieuprawnione oraz nieświadome wagi tych działań. Konsekwencją dodatkowych obciążeń przyłożonych w miejscach niedozwolonych są odkształcenia elementów konstrukcyjnych mogące skutkować stanami awaryjnymi. Stwierdzone uszkodzenia i nieprawidłowości powinny zostać spisane w formie protokołu, który stanowi podstawę postępowania w odniesieniu do robót prowadzonych na obiekcie. W przypadku dobrego stanu konstrukcji dachu pozwalającego na bezpieczne prowadzenie robót związanych z remontem pokrycia dachowego, można przystąpić do ich prowadzenia. Stwierdzenie uszkodzeń o charakterze konstrukcyjnym wymaga powiadomienia właściciela obiektu i projektanta w celu podjęcia dalszych działań odpowiednich do stopnia uszkodzenia i zagrożenia. W przypadku stwierdzenia stanu awaryjnego bądź stanu zagrożenia katastrofą właściciel obiektu powinien zawiadomić lokalny urząd nadzoru budowlanego i dalsze postępowanie prowadzić zgodnie z zaleceniami urzędu i osoby sporządzającej ekspertyzę budowlaną. Nie zawsze oznacza to wstrzymanie robót, jeżeli na czas ich realizacji wykonane zostaną wzmocnienia lub podparcia oraz uzyska się zgodę na ich prowadzenie np. pod rygorem natychmiastowej wykonalności. Zdarzają się przypadki, że w wyniku przeglądu konieczna jest rozbiórka konstrukcji dachu w stanie awaryjnym. Wykonanie nowej konstrukcji jest często technicznie i ekonomicznie bardziej uzasadnione aniżeli naprawa konstrukcji istniejącej.

Pokazane obok przykłady uszkodzeń dachów stwierdzone na etapie przeglądów poprzedzających przystąpienie do robót remontowych potwierdzają ich zasadność. Zawsze należy liczyć się z tym, że podczas oceny konstrukcji przed przystąpieniem do remontu pokrycia dachowego, nie wszystkie uszkodzenia zostały dostrzeżone. Proponowane wyżej działania w tym zakresie zdaniem Autora podnoszą bezpieczeństwo obiektu. Pozwalają one na doprecyzowanie zakresu oraz wyceny robót w sposób jednoznaczny i bezkonfliktowy.

 Literatura:
1. Prawo budowlane, ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. z późniejszymi zmianami.
2. Rozporządzenie ministra infrastruktury z 12.04.2009 r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. nr 75, poz. 690 z późniejszymi zmianami).
3. Instrukcja ITB 353/98; Eksploatacja i konserwacja kablobetonowych dźwigarów dachowych w obiektach budowlanych.
4. Instrukcja ITB Nr 354/98; Badania i ocena kablobetonowych dźwigarów dachowych.
5. Instrukcja ITB Nr 367/2001; Eksploatacja i ocena strunobetonowych dźwigarów dachowych.
6. Wytyczne ITB 405/2007; Wzmocnienia i naprawy szkieletowych konstrukcji żelbetowych.
7. Masłowski E. Spiżewska D; Wzmacnianie konstrukcji budowlanych, Arkady, Warszawa 2009.

dr inż. Władysław Ryżyński
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
w Suwałkach
Autor od 20 lat prowadzi Biuro Usług
Inżynierskich s.c. w Białymstoku