INNOWACJE W DIAGNOSTYCE BUDOWLANEJ

Celem artykułu jest pokazanie możliwości ułatwienia i przyśpieszenia pracy w zakresie diagnostyki budowlanej. Dzięki nowoczesnym technologiom można w wydajniejszy sposób przeprowadzać badania, pozyskiwać materiały oraz wykonywać lepsze jakościowo ekspertyzy.

Łączy ich pasja do zawodu, tworzenia i budowania, choć niektórzy z nich jeszcze zdobywają wiedzę i dopiero nabierają doświadczenia przy realizacji pierwszych projektów. Swoje największe dotychczasowe wyzwania architektoniczne lub inżynierskie, dokonania projektowe lub prace badawcze, a także zgłębiane kierunki zainteresowań i pasji prezentują uczestnicy Builder For The Future.

mgr inż. GRZEGORZ KACZMARCZYK
Absolwent Wydziału Górnictwa i Geoinżynierii, specjalność konstrukcje budowlane i inżynierskie, Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie. Członek KN Budownictwa i Geomechaniki oraz KN Mechaniki Konstrukcji Aksjator. Autor licznych referatów i wystąpień konferencyjnych, laureat 8 konkursów naukowych. Koordynator ds. ogólnych IV Studenckiej Konferencji Mosty i Tunele.

mgr inż. BARTOSZ GŁADYSZ
Absolwent Wydziału Górnictwa i Geoinżynierii, specjalność renowacja i modernizacja obiektów budowlanych, Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie. Członek Koła Naukowego Budownictwa działającego przy Wydziale Górnictwa i Geoinżynierii AGH. Koordynator ds. finansowych IV Studenckiej Konferencji Mosty i Tunele. W najbliższej przyszłości zamierza badać możliwości wykorzystania ekologicznych materiałów do produkcji ceglanych bloków.

Celem artykułu jest pokazanie możliwości ułatwienia i przyśpieszenia pracy w zakresie diagnostyki budowlanej. Dzięki nowoczesnym technologiom można w wydajniejszy sposób przeprowadzać badania, pozyskiwać materiały oraz wykonywać lepsze jakościowo ekspertyzy. Niniejsze opracowanie pokazuje również nowoczesne metody analizy oraz inwentaryzacji, które mogą uratować obiekty, w szczególności budynki zabytkowe, będące w złym stanie technicznym, przed postępującą destrukcją.

Badania obiektów budowlanych mają na celu udokumentowanie oraz ocenę wraz z późniejszą kwalifikacją stanu rzeczywistego obiektu. Aby tego dokonać, należy przeprowadzić szereg badań zarówno materiałów, jak i struktury (wilgotność, porowatość, wytrzymałość wraz z oceną nośności konstrukcyjnych elementów budowli). Ze względu na złożoną charakterystykę obiektu podczas oceny technicznej trzeba wziąć pod uwagę takie czynniki jak trwałość, charakter eksploatacji, jakość oraz technologię wykonania, a także oddziaływania zewnętrzne, np. warunki atmosferyczne. Mając na celu rzetelne wykonanie oceny technicznej, powinno się stosować coraz nowocześniejsze metody diagnostyki budowlanej.

Z upływem czasu obiekty budowlane ulegają procesom destrukcyjnym, których postęp i przebieg jest różnorodny. Zależy od wielu czynników, dlatego zaleca się cykliczne przeprowadzenie diagnostyki zgodnie z obowiązującymi w kraju wymogami bezpieczeństwa. Wytyczne te przedstawione są w ustawie Prawo budowlane z dnia 7 lipca 1994 r. Podstawowe z nich dotyczą:
• bezpieczeństwa konstrukcji, pożarowego, a także użytkowania;
• odpowiednich warunków higienicznych i zdrowotnych oraz ochrony środowiska;
• ochrony przed hałasem, drganiami;
• oszczędności energii oraz odpowiedniej izolacyjności cieplnej przegród.

Badania prowadzące do oceny stanu technicznego obiektu budowlanego możemy podzielić na: nieniszczące, semi-niszczące i niszczące.

Do najbardziej popularnych nieniszczących metod z pewnością możemy zaliczyć badania sklerometryczne betonu, a także z użyciem ferroskanera. Zgodnie z normą PN-EN 12504-2 wspomniana metoda nie stanowi alternatywy dla do oznaczania wytrzymałości betonu in situ na próbkach rdzeniowych, ale pozwala oszacować jego klasę. Ocenę jednorodności i wytrzymałości metodami sklerometrycznymi przeprowadza się na podstawie otrzymanych wyników, wykorzystując odpowiednie zależności empiryczne między liczbą odbicia a wytrzymałością fc(L). Zależności te nie są jednakowe dla wszystkich betonów.

Metoda ferroskaningu obok sklerometrycznej jest jednym z częściej wykonywanych badań nieniszczących. Celem jest zlokalizowanie i zidentyfikowanie zbrojenia występującego w istniejącej konstrukcji bez dokonywania odkrywki prętów zbrojeniowych. Podczas tych czynności można wydzielić następujące po sobie etapy:
• wizualna ocena konstrukcji, której efektem jest wybór kluczowych dla badania miejsc;
• przygotowanie i oczyszczenie powierzchni;
• wykonanie badania przyrządem pomiarowym na specjalnej planszy skaningowej;
• interpretacja wyników badania.

Do badań niszczących zaliczamy te bazujące na pobranych rdzeniach lub na elementach rzeczywistych. Prowadzą one do zniszczenia próbki.

Proces diagnostyki budowlanej powinien zacząć się od kwerendy materiałów oraz dokładnej inwentaryzacji analizowanego obiektu. W celu przyśpieszenia tego procesu coraz częściej sięga się po nowoczesne rozwiązania bazujące na skaningu laserowym, który opiera się na rozwiązaniach znanych z pomiarów geodezyjnych. Dzięki postępowi technologicznemu możliwy stał się jednoczesny pomiar tysięcy punktów wiernie oddających geometrię obiektu. Obecnie technologia ta ma szerokie zastosowanie zarówno w budownictwie, jak i w górnictwie. Skaning laserowy umożliwia wykonanie dokładnej inwentaryzacji elewacji, detalu, a także ma szerokie zastosowanie nie tylko w budownictwie, ale i w górnictwie. Dysponując chmurą punktów obrazującą dane wyrobisko, w prosty sposób można stworzyć model geometryczny, który może zostać wykorzystany w obliczeniach numerycznych.

Kolejną innowacyjną technologią mającą coraz szersze zastosowanie w budownictwie jest tomografia komputerowa. Na jej podstawie uzyskiwany jest obraz, który stwarza możliwość „zajrzenia do wnętrza” próbki. Takie rozwiązanie pozwala sprawdzić rozkład kruszywa w pobranym materiale betonowym, oszacować jej porowatość oraz homogeniczność. Technologia tomografii komputerowej jest również praktyczna ze względu na możliwość inspekcji jakości próbek bez ich niszczenia. Dodatkowo można sprawdzić, czy występują rysy lub pęknięcia wewnątrz materiału. Szczególnie przydatne jest to w wypadku badania elementów stalowych, gdzie w łatwy sposób da się ocenić jakość spoiny (m.in. stopień przetopu).

Możliwości tomografu komputerowego można przedstawić na przykładzie analizy betonu wysokowartościowego z włóknami kompozytowymi. Próbka walcowa była badana według ustalonej przez autorów procedury. Końcowym etapem było przekroczenie nośności elementu oraz przeanalizowanie wewnętrznych zniszczeń. Badania tomograficzne charakteryzują się dużym potencjałem naukowym. W elementach niejednorodnych (np. betonie) ważne jest statystyczne opisanie parametrów materiałowych. Wysoka komputeryzacja znacząco wpływa na możliwości budowania dużych baz danych, a to z kolei na wielkość próby. Elementy niepewności i składniki losowe występujące w każdym badanym elemencie poddawane są analizie w złożonych programach komputerowych. Do dalszych opisów matematycznych niezbędna jest znajomość metod ilościowych. W przyszłości tomografia może być wykorzystywana do weryfikacji materiału na placu budowy.

Nowoczesne technologie są nieodzowne w budownictwie. Dzięki nim jesteśmy w stanie wykonać kompleksowe analizy oraz badania materiałów. Nowoczesne technologie pozwalają na lepsze poznanie zjawisk, które pojawiają się w materiałach budowlanych oraz elementach konstrukcyjnych. Przedstawiane rozwiązania przekrojowo pozwalają na przybliżenie niezwykle przydatnych rozwiązań ułatwiających ekspertyzy budowlane.