Przyczyny uszkodzeń elementów konstrukcyjnych Do zasadniczych przyczyn powodujących uszkodzenie budynków można zali­czyć: działania wojenne, kataklizmy przyrody oraz inne wypadki nieprzewi­dziane, wady wykonawstwa konstrukcji budynku, niewłaściwe użytkowanie (przeciążenie, wybijanie otworów itp.), d) omyłki w projekcie lub niezgodności projektu z normami. Wymienione uszkodzenia obniżają oczywiście nośność konstrukcji. Obciążenie próbne może jednak wykazać [11], że pomimo to konstrukcja ma jeszcze do­stateczny zapas bezpieczeństwa dzięki właściwościom wytrzymałościowym, po­mijanym w celu uproszczenia obliczeń lub z powodu trudności uwzględnienia ich w obliczeniach. Jeżeli obciążenie próbne wykaże niezdolność konstrukcji do dalszej pracy, pozostaje jako jedyne wyjście jej wzmocnienie. Przyczyny wzmacniania konstrukcji mogą być ujęte w trzy następujące grupy: A — zmiany przeznaczenia budowli wywołujące bardziej niekorzystne wa­runki jej obciążenia, B — zauważone w porę wady konstrukcji wynikłe z omyłek przy projekto­waniu lub wadliwego wykonawstwa, nie powodujące jednak uszkodzenia lub zniszczenia konstrukcji, C — uszkodzenie lub częściowe zniszczenie konstrukcji. Do grupy A należy zaliczyć wszystkie prace adaptacyjne, w wyniku których następuje wzrost obciążeń użytkowych, np. zamiana lżejszych maszyn na cięż­sze, zmiana ustawienia maszyn przez wprowadzenie nowych maszyn, wymiana central automatycznych itp. Do grupy B należą: wady projektu: niedostateczna wysokość przekroju lub zbyt mały przekrój zbrojenia, zbyt mała ilość wkładek odgiętych lub niewłaściwe rozmieszczenie ich w przekroju, nieprawidłowe zakotwienie końców wkładek (w strefie rozciąganej), d) łączenie wkładek (niespawanych) w strefie rozciąganej, lub wady wykonawstwa: wykonanie betonu o mniejszej wytrzymałości od zaprojektowanej, np. wskutek nieprzestrzegania warunków wykonywania robót betonowych w okre­sie zimowym, wypłukania cementu przez wodę itp., mała przyczepność betonu do stali, np. na skutek obecności gliny w piasku, zastosowanie zbyt krótkich wkładek zbrojeniowych lub nadmierne za­gęszczenie połączeń prętów w przekroju. °0 niewłaściwie obrane przerwy betonowania, e) szkodlłwa deformacja elementów żelbetowych, powstała wskutek osiada­nia deskowania podczas betonowania. Usterki w konstrukcji budowli, powstałe z wymienionych powodów i zauwa­żone zwykle w okresie trwania budowy lub w chwili odbioru technicznego, można łatwo usunąć, dzięki czemu zapobiega się występowaniu rys, pęknięć lub odprysków. Do grupy C zalicza się różne uszkodzenia wynikające z następujących po­wodów: Wysychanie świeżego betonu. Charakterystyczną cechą rys po­wstających podczas wysychania betonu jest to, że pojawiają się one w ciągu pierwszych 6-f-18 godzin, mają głębokość IO-t-15 mm, a czasem nawet do 50 mm, występują zawsze grupami i mają regularny rozkład. Skurcz. Całkowite pęknięcie konstrukcji następuje tylko wskutek skur­czu w kierunku długości elementu o ograniczonym przesuwie obu końców. W płytach o usztywnionych brzegach rysy przechodzą przez zbrojenie rozdziel­cze, czyli równolegle do zbrojenia głównego. Belki słabo zbrojone łatwo pękają od skurczu, jeżeli mają dużą długość, a podpory, szczególnie skrajne, mają mały przesuw. Do typowych zjawisk skurczowych należy również pękanie górnych krawędzi basenów i zbiorników. Charakterystyczne cechy rys skurczowych są następujące: a) późne pojawianie się rys, niekiedy po wielu miesiącach, b) powstawanie rys tylko w tych elementach, które znajdują się w suchych pomieszczeniach lub były wykonywane w upalnych, suchych okresach roku, c) w bardzo silnie zbrojonych elementach rozstaw rys jest gęsty, w słabo i średnio zbrojonych elementach duże odległości między rysami oraz brak symetrii rys w przęśle; szczególną cechą jest przechodzenie rys przez cały przekrój, regularność rozmieszczenia rys i prawie prostoliniowy przebieg, bez roz­gałęzień, mała i prawie jednakowa szerokość, wynosząca zazwyczaj ułamek mili­metra (niekiedy większa w długich słabo zbrojonych belkach), g) prawie nat5'chmiastowa stabilizacja szerokości rys. Wahania temperatury. Rysy temperaturowe mają przeważnie kie­runek pionowy. Pęcznienie. W budownictwie występuje najczęściej pęcznienie siar­kowe lub węglowe; pierwsze — raczej i to rzadko w betonach konstrukcyjnych, drugie — tylko w betonach z żużla paleniskowego, zawierającego często duże ilości nie spalonego węgla. Wskutek pęcznienia beton pokrywa się gęstą siatką, jak przy wysychaniu powierzchniowym, przy czym rysy są głębokie. Agresja chemiczna. Przyczyną rys i pęknięć od agresji chemicznej jest rdzewienie zbrojenia. Rysy biegną zawsze równolegle do wkładek zbroje­niowych. Przeciążenie. Przy rozciąganiu osiowym rysy przebiegają prostopadle do zbrojenia głównego zwykle wzdłuż strzemion, przy czym przechodzą przez cały przekrój. Przy ściskaniu osiowym słupów zbrojenie działa rozsadzająco i wywołuje w fazie wstępnej odpryski betonu, strzemiona zaś hamują proces miażdżenia. W słupach zwykłych pojawienie się rys pionowych jest więc oznaką ich znisz­czenia. Przy ściskaniu mimośrodowym słupów rysy występują w miejscu, gdzie mo­ment osiąga wartość maksymalną, tj. w jednym z końców słupa, przy czym rysy są tym liczniejsze, im większy jest mimośród. Przy zginaniu belki żelbetowej lub płyty rysy powstają w zasadzie kolejno w miarę wzrostu obciążenia, przy czym pierwsza rysa pojawia się w pobliżu miejsca maksymalnego momentu, następne rysy występują parami po obu stro­nach pierwszej rysy. Rysy występują jedynie w strefie rozciąganej i prze­chodzą przez linię wkładek rozciąganych. Dopiero w momencie załamania jedna tylko rysa wydłuża się aż do ściskanej krawędzi, gdzie się rozwidla i przeci­nając strefę ściskaną wydziela w niej nieforemną bryłkę ulegającą zmiażdżeniu. Rozstaw rys jest na ogół prawie jednakowy i niezależny od obciążenia; jest on tym większy, im mniejszy jest procent zbrojenia, mniejsza wytrzymałość be­tonu, większa średnica wkładek oraz im gładsza stal. Szerokość rys wynosi z -reguły ułamek milimetra, dopiero na krótko przed załamaniem jedna z rys rozszerza się znacznie. Kierunek rys w przekrojach, gdzie występują niewielkie naprężenia ścinające, jest prostopadły do osi belki, natomiast w pobliżu podpór rysy są pochylone ku środkowi przęsła. Po zdjęciu obciążenia rysy zazwyczaj zamykają się. Rysy wywołane ścinaniem pojawiają się w razie braku lub rażąco małej ilości strzemion i prętów odgiętych. Przy skręcaniu rysy są zawsze pochylone pod kątem 45° do osi długości ele­mentu i opasują element spiralnie. 7. Błędy konstrukcyjne. Najczęstsze uszkodzenia spowodowane błę- dami konstrukcyjnymi są następujące: a) rysy występujące wskutek umieszczenia haka w strefie rozciąganej belki 0 przebiegu zbliżonym do przebiegu rys wywołanych przeciążeniem przy zgi­naniu, poziome rysy wskutek braku zbrojenia w skosach, rysy wzdłuż krawędzi skosów nie zbrojonych, skośne rysy w pobliżu przegubu przy zbyt krótkim zbrojeniu, rysy występujące jak w przypadku przeciążenia elementu (np. przy zbyt dużym rozstawie prętów odgiętych). Błędy wykonawstwa. Błędy te ograniczają się głównie do prze­sunięcia zbrojenia podczas betonowania. Wskutek przesunięcia zbrojenia przy podporze następuje ścięcie narożnika elementu; przesunięcie zbrojenia płyty wspornikowej do dołu powoduje jej załamanie się; przesunięcie strzemion w słupie — rozsadzenie betonu w słupie itp. Działania wojenne, kataklizmy przyrody itp. Różnorod­ność zniszczeń i uszkodzeń zarówno elementów, jak i całych konstrukcji jest tak wielka, że trudno je uogólnić. Na przykład w budynkach podminowanych 1 częściowo wysadzonych w powietrze odbudowa konstrukcji niższych pięter umożliwia często zachowanie wyższych kondygnacji, nie uszkodzonych podczas wybuchu. I na odwrót, odbudowa budynku może być ograniczona do remontu górnych kondygnacji zniszczonych od pocisków i bomb. Niekiedy dadzą się uratować nawet takie części konstrukcji, jak stropy (nad tunelem kolei śred­nicowej w Warszawie, ramy wiaduktów, np. wiadukt nr 1 w Gdyni), które zmieniły swoje położenie, osiadły, pochyliły się lub usunęły, lecz nadają się do użytkowania po wprowadzeniu na właściwe miejsce. Często wymienionym uszkodzeniom mechanicznym towarzyszą uszkodzenia od działania ognia.