instytut techniki budowlanej eks… · 7. pn-en 1991-1-6:2007 eurokod 1: oddziaływania na...

®

I n s t y t u t T e c h n i k i B u d o w l a n e j

WARSZAWA 2 0 1 7 r .

P r a ca nr T P / 37 7 / 5 / 2 0 17 (0 278 6 / 16 / Z 00 N Z K )

Ekspertyza stanu technicznego iglicy

Pałacu Kultury i Nauki

00-611 Warszawa, ul. Filtrowa 1, tel. 22 825-04-71, fax 22 825-52-86

INSTYTUT TECHNIKI BUDOWLANEJ

00-611 Warszawa, ul. FIltrowa 1, tel. 022 8250471. Fax 022 8255286. Dyrektor: tel. 022 8251303, 022 8252885, www.itb.pl

Zakład Konstrukcji Budowlanych i Geotechniki

022) 56 64 335 - Kierownik Zakładu

(022) 57 96 165 – Sekretariat NZK-2

fax : (022) 57 96 189

e-mail: [email protected]

Tytuł pracy:

Ekspertyza stanu technicznego iglicy Pałacu Kultury i Nauki

Nr pracy usługowej: TP/377/5/2017 (02786/16/Z00NZK)

Zleceniodawca: Zarząd Pałacu Kultury i Nauki Spółka z o.o., Pl. Defilad 1,

00-901 Warszawa

Wykonawcy:

Kierownik zespołu: dr hab. inż. Paweł Lewiński, prof. nadzw.

mgr inż. Sławomir Dudziak

mgr inż. Adrian Strąk

Weryfikacja: dr inż. Jarosław Szulc

Weryfikacja: dr inż. Ewa Sudoł

Kierownik Zakładu NZK: dr inż. Artur Piekarczuk

Pracę rozpoczęto: czerwiec 2017 r. zakończono: sierpień 2017 r.

Wykonano w liczbie 7 egzemplarzy

®

http://www.itb.pl/

mailto:[email protected]

Ekspertyza stanu technicznego iglicy Pałacu Kultury i Nauki - praca nr 02786/16/Z00NZK

strona 2/23

SSPPIISS TTRREEŚŚCCII

SPIS TREŚCI ............................................................................................................................. 2

1. INFORMACJE WSTĘPNE .............................................................................................. 3

1.1. Przedmiot opracowania ................................................................................................ 3

1.2. Podstawa formalna i merytoryczna opracowania ........................................................ 3

1.3. Cel opracowania ........................................................................................................... 3

1.4. Zakres opracowania ..................................................................................................... 3

1.5. Materiały wykorzystane przy opracowaniu opinii ....................................................... 3

2. OPIS TECHNICZNY IGLICY PKIN WRAZ ZE WZMOCNIENIAMI ......................... 5

2.1. Opis techniczny pierwotnej konstrukcji iglicy PKiN .................................................. 5

2.2. Sposób wzmocnienia iglicy w miejscu wżeru obwodowego nad chińskim

daszkiem ....................................................................................................................... 6

2.3. Sposób wzmocnienia iglicy PKiN w rejonie wokół górnej kuli .................................. 7

3. PRZEGLĄD TECHNICZNY KONSTRUKCJI IGLICY PRZY

ZASTOSOWANIU TECHNIK ALPINISTYCZNYCH ......................................................... 10

3.1. Opis stanu technicznego płaszcza iglicy PKiN od strony wewnętrznej .................... 10

3.2. Opis stanu technicznego płaszcza iglicy PKiN od strony zewnętrznej...................... 10

4. BADANIA NIENISZCZĄCE PŁASZCZA IGLICY ORAZ BADANIA ZŁĄCZ

SPAWANYCH ......................................................................................................................... 11

4.1. Badania nieniszczące płaszcza iglicy ......................................................................... 11

4.2. Opis stanu technicznego iglicy PKiN w strefie obwodowego wżeru

obwodowego .............................................................................................................. 12

4.3. Badania złącz spawanych ........................................................................................... 12

5. BADANIA I OCENA STANU ZABEZPIECZEŃ ANTY-KOROZYJNYCH

ORAZ OCENA ZNISZCZEŃ KOROZYJNYCH ................................................................... 13

6. KONTROLNE OBLICZENIA STATYCZNO – WYTRZYMAŁOŚCIOWE

KONSTRUKCJI IGLICY ........................................................................................................ 13

6.1. Model obliczeniowy iglicy ......................................................................................... 13

6.2. Założenia dotyczące obciążeń i ich kombinacji ......................................................... 15

6.3. Założone warunki stanów granicznych ...................................................................... 17

6.4. Wyniki analizy statyczno-wytrzymałościowej i sprawdzenie stanów

granicznych iglicy ...................................................................................................... 18

7. ANALIZA WNIOSKÓW Z BADAŃ I OBLICZEŃ ..................................................... 20

8. WYTYCZNE W ZAKRESIE DALSZEGO POSTĘPOWANIA Z

KONSTRUKCJĄ IGLICY ............................................................................................. 21

9. WNIOSKI I ZALECENIA.............................................................................................. 22

Załącznik nr 1. Ocena stanu technicznego konstrukcji stalowej iglicy PKiN wraz z

dokumentacją fotograficzną i pomiarami grubości w miejscach wżerów korozyjnych,

inż. Bohdan Zagórowski, Warszawa, lipiec 2017

Załącznik nr 2. Wyniki pomiarów i ocena zabezpieczeń antykorozyjnych konstrukcji stalowej

iglicy PKiN

Załącznik nr 3. Dokumentacja rysunkowa i fotograficzna.


strona 3/23

11.. IINNFFOORRMMAACCJJEE WWSSTTĘĘPPNNEE

1.1. Przedmiot opracowania

Przedmiotem niniejszego opracowania jest konstrukcja iglicy Pałacu Kultury i Nauki w

Warszawie.

1.2. Podstawa formalna

Podstawę formalną opracowania stanowi Umowa nr TP/377/5/2017

(02786/16/Z00NZK) pomiędzy Zarządem Pałacu Kultury i Nauki Spółka z o.o., pl. Defilad

1, 00-901 Warszawa a Instytutem Techniki Budowlanej, ul. Filtrowa 1, 00-611 Warszawa

zawarta w dniu 13.06.2017 r.

1.3. Cel opracowania

Celem opracowania jest ocena stanu technicznego iglicy Pałacu Kultury i Nauki w

Warszawie wraz z wytycznymi w zakresie dalszego postępowania z konstrukcją iglicy.

1.4. Zakres opracowania

Zakres ekspertyzy obejmuje następujące czynności przewidziane do realizacji pracy:

1. Analiza dokumentacji technicznej obiektu.

2. Opracowanie opisu technicznego konstrukcji iglicy PKiN

3. Opracowanie programu badań konstrukcji iglicy

4. Przegląd techniczny konstrukcji iglicy przy zastosowaniu technik alpinistycznych

5. Badania nieniszczące płaszcza iglicy oraz badania złącz spawanych

6. Badania i ocena stanu zabezpieczeń antykorozyjnych oraz ocena zniszczeń korozyjnych,

7. Kontrolne obliczenia statyczne konstrukcji iglicy

8. Analiza wniosków z badań i obliczeń.

9. Opracowanie wytycznych w zakresie dalszego postępowania z konstrukcją iglicy

10. Opracowanie ekspertyzy wraz z wnioskami i zaleceniami oraz weryfikacją.

Niniejsze opracowanie nie obejmuje oceny technologii montażu systemów antenowych.

1.5. Materiały wykorzystane przy opracowaniu opinii

1) Niekompletna archiwalna dokumentacja projektowa konstrukcja iglicy Pałacu Kultury

i Nauki w Warszawie.

2) Orzeczenie techniczne dotyczące opracowania dokumentacji technicznej wzmocnienia

konstrukcji nośnej iglicy oraz zdjęcia nieużywanych anten i urządzeń powyżej górnej kuli

w PKiN w Warszawie. Projekt wstępny. Praca ITB Sk-19 /NK-1 /92, Warszawa, 1992.

3) Projekt wzmocnienia powłoki nośnej iglicy PKiN w miejscu wystąpienia obwodowego

wżeru korozyjnego, Praca ITB NU- 511/94, ITB, Warszawa, 1994.

4) Projekt zamocowania anten na iglicy PKiN, Etap I, Część 6. Projekt wzmocnienia iglicy

w rejonie wokół górnej kuli, Biuro Budowlane Projektowo – Wykonawcze, Warszawa,

1994.


strona 4/23

5) Ocena iglicy PKIN na podstawie wizji lokalnej w dniu 23.05.2000 r. Biuro Budowlane

Projektowo – Wykonawcze Warszawa, czerwiec, 2000 r.

6) Opinia techniczna. Ocena stanu technicznego iglicy w związku z planowanymi

wymianami systemów antenowych, Emitel Sp. z o.o., Warszawa, 2016 r.

7) Wymiana anten UKF i VHF w RTCN Warszawa / PKiN, Projekt koncepcyjny, EmiTel

Sp. z o.o., Warszawa, 2016 r.

8) Dąbrowski O., Kolendowicz T., „Poradnik inżyniera i technika budowlanego”, Tom 3,

Arkady, Warszawa, 1983.

9) Żurański J. A, Jaśpińska B., „Directional analysis of extreme wind speeds in Poland”.

Journal of Wind Eng. and Industrial Aerodynamics 65 (1996), 13-20.

10) Żurański, J. A., Wpływ warunków klimatycznych i terenowych na obciążenie wiatrem

konstrukcji budowlanych, Prace Naukowe Instytutu Techniki Budowlanej, ITB,

Warszawa 2005.

11) Rakowski G., Kacprzyk Z., „Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji”.

Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1993.

12) Labocha, S., Paluszyński, J., „Stalowe słupy powłokowe”. PWN, Warszawa 2017.

13) Żurański, J. A., Gaczek, M., „Obciążenie wiatrem budynków w ujęciu normy PN-EN

1991-1-4:2008”. Inżynieria i Budownictwo 9 (2010), 494-501.

14) Skwarek, M., Hulimka, J., „Obciążenia w obliczeniach stalowych wież kratowych na

podstawie Eurokodów - szersze spojrzenie”. Inżynier Budownictwa 5 (2012).

15) Inne informacje przekazane przez Zleceniodawcę.

Normy i wytyczne:

1. PN-EN 1990:2004 Eurokod: Podstawy projektowania konstrukcji, z poprawkami

2. PN-EN 1991-1-1:2004 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje - Część 1-1:

Oddziaływania ogólne – ciężar objętościowy, ciężar własny, obciążenia użytkowe w

budynkach, z poprawkami


Oddziaływania ogólne - Obciążenie śniegiem, z poprawkami


Oddziaływania ogólne - Oddziaływania wiatru, z poprawkami


Oddziaływania ogólne - Oddziaływania wiatru, z poprawkami

6. PN-EN 1991-1–5:2005 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje - Część 1-5:

Oddziaływania ogólne - Oddziaływania termiczne, z poprawkami


Oddziaływania ogólne - Oddziaływania w czasie wykonywania konstrukcji,

z poprawkami


Oddziaływania ogólne - Oddziaływania wyjątkowe, z poprawkami

9. PN-EN 1993-1-1:2006 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych – Część 1-1:

Reguły ogólne i reguły dla budynków, z poprawkami


Blachownice, z poprawkami


strona 5/23


Wytrzymałość i stateczność konstrukcji powłokowych


Projektowanie węzłów, z poprawkami


Zmęczenie, z poprawkami


Dobór stali ze względu na odporność na kruche pękanie i ciągliwość międzywarstwową,

z poprawkami


Wieże, maszty i kominy - Wieże i maszty, z poprawkami

16. PN-B-03200:1990 Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie

17. PN-93/B-03201 Konstrukcje stalowe. Kominy. Obliczenia i projektowanie

18. PN-B-03204:2002 Konstrukcje stalowe. Wieże i maszty. Projektowanie i wykonanie

19. ISO 12494:2001 Atmospheric icing of structures

22.. OOPPIISS TTEECCHHNNIICCZZNNYY IIGGLLIICCYY PPKKIINN

2.1. Opis techniczny pierwotnej konstrukcji iglicy PKiN

Opis techniczny konstrukcji iglicy PKiN sporządzono na podstawie analizy

dokumentacji technicznej obiektu i dodatkowych pomiarów dokonanych in situ. Konstrukcja

iglicy Pałacu Kultury i Nauki w Warszawie została zaprojektowana jako stalowa powłoka

użebrowana, złożona z części walcowej - u dołu i stożkowej – u góry, usztywniona w

poziomie + 187,290 m przestrzenną konstrukcją prętową (wraz ze stropem zespolonym)

podpartą poniżej poziomu stropu o rzędnej dokumentacyjnej +180,600 m. Konstrukcja części

walcowej wznosi się od rzędnej +178,350 m do rzędnej +201,460 m, a części stożkowej - od

rzędnej +201,460 m do rzędnej +220,710 m (poziom styku montażowego do oparcia górnej

kuli). Średnica zewnętrzna powłoki walcowej wynosi 1550 mm, a średnica powłoki

stożkowej zwęża się od 1550 mm na poziomie +201,460 m do 560 mm na poziomie +220,710

m. W projekcie przyjęto, że część walcowa powłoki wykonana zostanie z blachy o grubości

14 mm, natomiast część stożkowa u dołu do rzędnej +211,180 m wykonana zostanie z blachy

o grubości 12 mm, a powyżej z blachy o grubości 10 mm. W rzeczywistości całą powłokę

wykonano z blachy o grubości 12 mm. Część walcowa powłoki została usztywniona 4

zewnętrznymi żebrami pionowymi z dwuteownika I 300 mm, a ponadto powłoka została

wzmocniona żebrami poziomymi z blachy o grubości 12 mm w rozstawie 2100 mm w części

górnej do rzędnej +196,600 m, a niżej - do rzędnej +187,400 m są to żebra o zmiennym

rozstawie. Poniżej usztywnienia stropem w poziomie + 187,290 m żebra poziome nie

występują. W części walcowej powłoki wykonano 4 otwory drzwiowe, zaokrąglone u góry, o

szerokości 400 mm i o wysokości 1600 mm; na poziomach: +181,620 m, +188,500 m,

+193,600 m i +197,600 m. Drzwi i otoczenie otworów wzmocniono żebrami. Dolna część

powłoki iglicy została początkowo oparta na ruszcie stropowym w poziomie +177,230 m za

pośrednictwem belek-wymianów, na których konstrukcja dna iglicy została oparta

przegubowo w poziomie +179,350 m. Następnie konstrukcję iglicy połączono ze stropem w


strona 6/23

poziomie +180,600 m za pośrednictwem łap stalowych z dwuteowników, a po

przeprowadzeniu tych czynności dolna część rury stalowej została odcięta na poziomie

+180,600 m. Żebra pionowe iglicy, które pełniły rolę prowadnic, opierają się w sposób

przesuwny na ceownikach połączonych z rusztami stropów zespolonych w poziomach +

187,290 m oraz +180,600 m. Sylwetkę iglicy przedstawiono na rys. l, a schemat

konstrukcyjny iglicy przedstawiono na rys. l w Załączniku nr 3. Obudowa elewacyjna, która

składała się z konstrukcji stalowej w postaci układu szyn (wraz z obudową) i luster, została

zdemontowana. Natomiast iglica wyposażona jest w inne elementy dekoracyjne i osłonowe

wykonane z blachy miedzianej i z tworzyw sztucznych. Dolna kula o średnicy ok. 5,2 m

została zamontowana pomiędzy poziomem +189,800 m a poziomem +194,600 m. Wewnątrz

dolnej kuli na wysokości +193,600 m znajduje się pomost w formie rusztu z prętów

okrągłychmm opartych na ceownikach i kątownikach stalowych. Szyby utrzymywane

są za pomocą konstrukcji prętowej z nierdzewnych profili zimnogiętych. Żebra pionowe o

złożonym przekroju dwuteowym mają wysokość zmienną liniowo od 95 mm do 280 mm.

Obwodowe usztywnienia poziome wykonano na bazie blach osłonowych i niesymetrycznych

ceowników o wysokości 25 mm. Trzon iglicy poniżej dolnej kuli jest obudowany

cylindrycznym płaszczem z blachy miedzianej o średnicy ok. 3,0 m, zwieńczonym stożkiem

ściętym tworzącym daszek. Górna kula o średnicy ok. 1,7 m została zamontowana pomiędzy

poziomem +221,030 m a poziomem +222,950 m i jest ona obudowana przestrzenną

konstrukcją kratownicową, służącą do umieszczenia na jej górnym podeście konstrukcji słupa

złożonego z 4 krawężników kątownikowych połączonych przewiązkami o wysokości 7,50 m,

służącego do podtrzymywania anten telewizyjnych. Na tym słupie jest jeszcze zamontowany

maszt antenowy o wysokości ok. 5,0 m. Górna kula wykonana jest z dwóch czasz: stalowej

czaszy wewnętrznej o grubości blachy 10 mm z użebrowaniem konstrukcyjnym oraz czaszy

zewnętrznej o grubości 4 mm, wykonanej z mosiądzu, obłożonej na powierzchni zewnętrznej

lusterkami o wymiarach 100100 mm przykręcanymi śrubami do nagwintowanych otworów

wykonanych w powłoce kulistej. W otworach powłoki znajdują się światła sygnalizacyjne i

specjalne wsporniki do zaczepienia lin pomostu roboczego.

2.2. Istniejące wzmocnienia iglicy w miejscu wżeru obwodowego „nad chińskim daszkiem”

Iglica Pałacu Kultury i Nauki była dwukrotnie wzmacniana z uwagi na wadliwe

wykonanie spoin łączących blachy i uszkodzenia spowodowane działaniem korozji [2, 3, 4].

Pierwsze wzmocnienie zrealizowano w 1992 r. i polegało ono na zamontowaniu po

wewnętrznej stronie powłoki w części walcowej 14 pionowych płaskowników o długości

11,70 m każdy, tj. z blach od poziomu +184,350 m do poziomu +196,050 m, o wymiarach

poszczególnych przekrojów: 20012 (2 szt.), 16012 (4 szt.) i 15012 (8 szt.). Z uwagi na

trudności w montażu tak długich blach podzielono je na segmenty o długości 1,0 m lub 2,0 m,

które były łączone między sobą na całej szerokości spoiną czołową V o grubości 12 mm. W

projekcie wzmocnienia [2] założono, że blachy wzmacniające zaprojektowane ze stali St3S

będą połączone z konstrukcja stalową iglicy za pomocą śrub M 12 mm klasy 8.8. Śruby w

blachach o szerokość i 150 i 160 mm będą rozmieszczone w 2 rządach mijankowo. Rozstaw

śrub w rzędach wynosi 290 mm. Przewidziano dokręcenie śrub za pomocą klucza

dynamometrycznego w celu uzyskania pełnego momentu skręcającego o wartości 0,06 kNm.


strona 7/23

W 1994 r. dokonano kolejnego wzmocnienia, co wiązało się z eliminacją skutków wżeru

korozyjnego zlokalizowanego na styku powłoki stalowej ze stropem żelbetowym na poz.

+187,89m [3]. Wżer został zlokalizowany podczas prac związanych z demontażem obudowy

iglicy oraz wykonywaniem zabezpieczeń antykorozyjnych w końcu 1993 r. W ramach

projektu wzmocnienia powłoki nośnej iglicy PKiN w miejscu obwodowego wżeru

korozyjnego [3] wykonano inwentaryzację szczegółową wżeru wraz z pomiarami grubości

powłoki nośnej iglicy i odsłonięciem miejsca wżeru, przeprowadzono analizę statyczno -

wytrzymałościową powłoki iglicy z uwzględnieniem wżeru, opracowano koncepcję

wzmocnienia iglicy w miejscu wżeru oraz projekt wzmocnienia.

Przy doborze sposobu wzmocnienia wżeru kierowano się następującymi założeniami:

- uzyskanie nośności iglicy zbliżonej do takiej, jaką miała po wzmocnieniu blachami

pionowymi o długości 1170 cm wykonanym w 1993 roku;

- nie powiększanie istniejących oraz nie wykonywanie nowych otworów osłabiających

konstrukcję nośną iglicy;

- zespolenie obu wzmocnień dla ich lepszej współpracy.

W wyniku przyjęcia takich założeń opracowano koncepcję wzmocnienia iglicy w miejscu

wżeru obwodowego za pomocą blach pionowych o długości 171 cm i o grubości 12 mm,

usytuowanych w tych samych miejscach na obwodzie, co blachy poprzedniego wzmocnienia.

Blachy te przykręcono śrubami M12 klasy 10.9. Klasa śrub została zwiększona, by nie

powiększać otworów na śruby ani nie zwiększać ich liczby. Dla lepszego zespolenia

konstrukcji iglicy z nakładkami wzmacniającymi wżer, nakładki istniejące i nakładki wżeru

połączono za pomocą spawania. Śruby naprężono dokręcając je w 2 etapach do 0,08 kNm.

2.3. Istniejące wzmocnienia iglicy PKiN w rejonie wokół górnej kuli

Na iglicy PKiN, powyżej górnej kuli, przewidziano zainstalowanie 20 anten typu

EAP 402/A. Konstrukcję wsporczą pod ich zamocowanie stanowi stalowy

czterogałęziowy słup o wysokości 6,40 m. Jak wykazały wcześniejsze ekspertyzy [2, 3],

inwentaryzacja konstrukcji oraz analizy obliczeniowe - istniejący maszt antenowy nad górną

kulą (rura o średnicy 247 mm i grubości ścianki 8,5 mm) nie posiadał dostatecznej

sztywności oraz nośności (z uwagi na warunek wytrzymałości zmęczeniowej) dla

przeniesienia obciążeń od nowej konstrukcji wsporczej anten. Wobec powyższego zaistniała

konieczność wymiany masztu i wzmocnienia konstrukcji istniejącej.

Opracowano rozwiązanie spełniające równocześnie dwie funkcje [4]:

- wzmocnienie istniejącej konstrukcji iglicy,

- przeniesienie obciążeń z konstrukcji wsporczej anten na istniejącą konstrukcję iglicy pod

górną kulą.

Konstrukcję wzmocnienia zaprojektowano w formie struktury prętowej - przestrzennej

kratownicy o wysokości 2750 mm i przekroju maksymalnym 21002100 mm, wykonanej z

rur 708 i kątowników (typowe profile walcowane). W celu zapewnienia sztywnego i

stabilnego oparcia całości (konstrukcji wsporczej anten i kratownicy), do rury iglicy na

poziomie +220,60 m zamocowano kołnierz w kształcie kwadratowej płyty o boku 1250 mm

(z otworem kołowym pośrodku) oparty na 4 słupkach – zastrzałach, na którym dopiero

oparto konstrukcję kratownicy przestrzennej. Elementy 4 słupków – zastrzałów oparto na 4


strona 8/23

pionowych „płetwach”, które połączono z istniejącym pierścieniem w poz. +218,500 m.

Strukturę prętowo - przestrzenną kratownicy wokół górnej kuli w poz. +223,382 m

zwieńczono głowicą w kształcie kwadratowej płyty o boku 1250 mm z otworem kołowym

pośrodku, pod którą znajdują się istniejące pierścienie użebrowane części stożkowej iglicy.

Głowicę ostatecznie połączono z górnym pierścieniem za pomocą spawu. Dopiero na tak

skonstruowanej głowicy posadowiono konstrukcję wsporczą anten, zwieńczoną dodatkowo

masztem antenowym o wysokości 5,4 m, którego szczyt wypada na poziomie +234,900 m.

Sylwetka iglicy (na podstawie [7]) została pokazana na rys. 1.


strona 9/23

Rys. 1. Sylwetka iglicy (na podstawie [7]). „Stan projektowany” dotyczy obecnych anten.


strona 10/23

33.. PPRRZZEEGGLLĄĄDD TTEECCHHNNIICCZZNNYY KKOONNSSTTRRUUKKCCJJII IIGGLLIICCYY PPRRZZYY

ZZAASSTTOOSSOOWWAANNIIUU TTEECCHHNNIIKK AALLPPIINNIISSTTYYCCZZNNYYCCHH

3.1. Opis stanu technicznego płaszcza iglicy PKiN od strony wewnętrznej

Opracowano program badań konstrukcji iglicy PKiN i na tej podstawie przeprowadzono

przegląd techniczny tej konstrukcji, którego dokonano m.in. przy zastosowaniu technik

alpinistycznych. Ocenę stanu technicznego konstrukcji stalowej iglicy PKiN wraz z

dokumentacją fotograficzną i pomiarami grubości w miejscach wżerów korozyjnych zawiera

Załącznik nr 1, natomiast uzupełniającą dokumentację fotograficzną - Załącznik nr 3.

Wewnętrzny płaszcz iglicy nie był konserwowany i zabezpieczany od wielu lat. Występują tu:

wżery korozyjne punktowe,

wżery korozyjne powierzchniowe,

wżery na połączeniu z podestami ponad pomostem ruchomym,

łuszcząca się farba na powierzchni.

Brak konserwacji i wykonywania kompleksowego zabezpieczania antykorozyjnego

wewnętrznej strony płaszcza iglicy stał się powodem występowania punktowych wżerów

korozyjnych, jak i występowania lokalnej korozji powierzchniowej. Wżer korozyjny o

powierzchni 0,01 m2, stwierdzony na wewnętrznej stronie płaszcza iglicy na poz. 0,50 m

poniżej dolnej kuli od str. północnej, pokazano na fot. 2. Stwierdzono również występowanie

korozji w miejscach łuszczącej się powłoki farby zabezpieczającej.

Większość tych usterek występuje w górnej części iglicy na odcinku górnym - do ok. 10

m poniżej kuli górnej. Występująca korozja na wewnętrznej stronie płaszcza iglicy w

większości przypadków ma charakter powierzchniowy. Występują również wżery punktowe

o powierzchni ok. 10 cm2 w ilości do 5 wżerów na 1 m

2. Korozyjne ubytki stali w tych

wżerach punktowych nie przekraczają 1,5 mm. Pomiary grubości płaszcza iglicy na

połączeniu trzech wewnętrznych górnych podestów z płaszczem iglicy znajdują się w

załączonym odrębnym opracowaniu Pracowni Badań Nieniszczących UT-eSKO - Warszawa,

które jest częścią Załącznika nr 1.

3.2. Opis stanu technicznego płaszcza iglicy PKiN od strony zewnętrznej

Wykonana w ostatnim czasie modernizacja systemów antenowych na iglicy, polegająca

na wymianie konstrukcji wsporczych anten i samych anten, obejmowała również

pomalowanie od strony zewnętrznej płaszcza iglicy na odcinku między pomostem ruchomym

i spodem górnej kuli. Na nowo pomalowanych powierzchniach nie stwierdzono

występowania ognisk korozyjnych i innych uszkodzeń. Lustra na czaszy zewnętrznej górnej

kuli zostały zabezpieczone i ustabilizowane klejem silikonowym w czasie poprzednich

przeglądów technicznych. Przestrzenna obudowa rurowa – konstrukcyjna utrzymująca maszt

z antenami nad górną kulą oraz fragment starej konstrukcji nad górną kulą pod masztem

antenowym nie zostały poddane pracom konserwacyjnym. Występują tam ogniska korozji

punktowej, powierzchniowej i naloty korozyjne. Korozja ta występuje zarówno na

elementach konstrukcyjnych jak i na śrubach łączących te elementy (patrz zdjęcia w

Załączniku nr 1).


strona 11/23

W czasie przeglądu iglicy, poza wyżej opisanymi miejscami korozji, nie stwierdzono

pęknięć na elementach obudowy górnej kuli i na maszcie antenowym nad górną kulą.

Z uwagi na to, że prac konserwacyjnych, poza miejscowymi zabezpieczeniami nalotów

korozyjnych wykonywanymi w czasie przerw konserwacyjnych anten TV, nie wykonywano

od 25 lat - odcinek między spodem górnej kuli a podstawą masztu antenowego nad górną kulą

wymaga obecnie oczyszczenia i zabezpieczenia farbami ochronnymi.

Odcinek iglicy między spodem górnej kuli a pomostem ruchomym (jak podano wyżej) został

pomalowany na kolor żółty. Nowo położona farba na całej powierzchni zewnętrznego

płaszcza iglicy uniemożliwiła stwierdzenie na tym odcinku występowania korozji na

pierścieniach zewnętrznych i na płaszczu. Poniżej pomostu ruchomego płaszcz iglicy od

strony zewnętrznej nie był zabezpieczony antykorozyjnie. Występują tam nieprawidłowo

wykonane otwory na kable; fot. 8 przedstawia nieprawidłowo wykonany otwór w powłoce

iglicy, który z uwagi na nacięcia poziome grozi inicjacją kruchego pęknięcia.

Wykonanie na tym odcinku prac antykorozyjnych wymaga demontażu blach osłonowych nad

i pod dolną kulą. Remontu i prac antykorozyjnych wymaga również obudowa dolnej kuli oraz

elementy iglicy i jej obudowy na odcinku między pomostem ruchomym a dolną kulą. Fot. 1

przedstawia widok dolnej kuli od spodu. Widoczne są wycięcia w blachach osłonowych

stożka podporowego. Fot. 3 i 4 przedstawiają wycięcia elementów nośnych iglicy na

poziomie +188,85 m (wewnątrz obudowy iglicy pod dolna kulą) odpowiednio na lewo i na

prawo od drzwiczek. Na kolejnych fot. 5, 6 i 7 widoczne są uszkodzenia korozyjne obudowy

dolnej kuli, wynikające z niezabezpieczenia połączeń różnego typu metali.

Na przestrzennej konstrukcji stalowej pod „chińskim daszkiem” stwierdzono

występowanie korozji na profilach stalowych, a szczególnie na krawędziach tych profili.

Uszkodzeniom korozyjnym sprzyjają zanieczyszczenia pochodzenia biologicznego, które

widoczne są na węzłach kratownic pod „chińskim daszkiem”, co pokazano na fot. 9. Tego

typu zanieczyszczenia występują także wewnątrz dolnej kuli. Stwierdzono też deformacje

pasa górnego dźwigara krawędziowego (ukośnego) pod „chińskim daszkiem”, co pokazano

na fot. 10. W przypadku tych konstrukcji wymagane jest wykonanie prac antykorozyjnych.

44.. BBAADDAANNIIAA NNIIEENNIISSZZCCZZĄĄCCEE PPŁŁAASSZZCCZZAA IIGGLLIICCYY OORRAAZZ BBAADDAANNIIAA

ZZŁŁĄĄCCZZ SSPPAAWWAANNYYCCHH

4.1. Badania nieniszczące płaszcza iglicy

W okresie czerwiec-lipiec 2017 r. wykonano badania grubości płaszcza iglicy od

strony zewnętrznej i od strony wewnętrznej. Zestawienie wartości pomiarów grubości

płaszcza iglicy w miejscu występowania wżerów korozyjnych, przeprowadzonych przez

Pracownię Badań Nieniszczących UT-eSKO (Warszawa), zawiera Sprawozdanie z badań

pomiarów grubości metodą ultradźwiękową, które jest częścią Załącznika nr 1. W czasie

przeglądu dokonano pomiarów grubości trzonu iglicy PKiN w rejonach występowania

wżerów korozyjnych (na 7-miu poziomach). Na uwagę zasługuje fakt, że grubość

zewnętrznego płaszcza iglicy na całej jego wysokości wynosi od 11,6 mm do 12,2 mm.

Wielkości te (jak wspomniano wyżej) różnią się od wartości podanych w oryginalnej

dokumentacji konstrukcyjnej iglicy (por. opis w p. 2.1). Głębokość większości wżerów


strona 12/23

korozyjnych zawiera się w przedziale od ok. 2,0 mm do ok. 4,0 mm, ale zdarzają się

przypadki wżerów o głębokości dochodzącej do 6 mm.

4.2. Opis stanu technicznego iglicy PKiN w strefie obwodowego wżeru obwodowego

Podczas prac związanych z demontażem obudowy iglicy oraz wykonywaniem zabezpieczeń

antykorozyjnych w końcu 1993 r. zlokalizowany został obwodowy wżer korozyjny. Wówczas

przeprowadzono pierwsze pomiary głębokości wżeru oraz przeprowadzono wstępną analizę

dotyczącą bezpieczeństwa iglicy. Stwierdzono, że z uwagi na odciążenie iglicy związane ze

zdjęciem części anten oraz demontażem obudowy, nośność powłoki iglicy jest dostateczna i

w okresie zimowym można nie wzmacniać iglicy w miejscu wżeru obwodowego, a jedynie

wykonać tymczasowe zabezpieczenia antykorozyjne. Prace takie zostały wykonane przez

konserwatorów ekipy wysokościowej. Przed przystąpieniem do montażu nowych anten

konieczne było jednak wzmocnienie powłoki iglicy w obszarze wżeru nad „chińskim

daszkiem”. Wykonano szczegółowe pomiary ubytków korozyjnych i stwierdzono, że średnio

ubytek wynosi 3 mm. Następnie w 1994 r. dokonano kolejnego wzmocnienia, co zostało

opisane w p. 2.2. Jednak z badań przeprowadzonych w ramach obecnej ekspertyzy wynika, że

zgodnie z opisem zamieszczonym w Załączniku nr 1 wżery korozyjne występują także w

pasie powyżej strefy wzmocnienia, co zostało poddane analizie statyczno –

wytrzymałościowej (por. rozdz. 6). Powyżej poziomu wzmocnienia głębokość wżerów

korozyjnych wzrasta lokalnie do ok. 4,0 mm, ale w poz. +200,960 m są przypadki wżerów o

głębokości dochodzącej do prawie 6 mm.

4.3. Badania złącz spawanych

Specjaliści z firmy Roboty Ogólnobudowlane Specjalistyczno Wysokościowe - inż.

Bohdan Zagórowski oraz eksperci ITB dokonali oceny stanu technicznego spoin. W strefie

spoin występują punktowe uszkodzenia korozyjne usytuowane zgodnie z opisem

zamieszczonym w Załączniku nr 1. Wizualnej ocenie podlegały wszystkie spoiny zarówno od

strony wewnętrznej jak i od strony zewnętrznej. Poza nielicznymi punktami korozji spoin od

strony wewnętrznej, nie stwierdzono nadmiernych ubytków korozyjnych w połączeniach

spawanych. Na zewnętrznej powierzchni spoin nie obserwuje się znaczących uszkodzeń

korozyjnych. Sprawdzono spoiny w styku poziomym pomiędzy częścią walcową i częścią

stożkową konstrukcji nośnej iglicy i nie stwierdzono tam widocznych uszkodzeń. Dodatkowe

spoiny zostały wykonane na poziomie poniżej górnej kuli, w miejscu zamocowania

wsporników pod konstrukcję wsporczą słupa czterogałęziowego służącego do zamocowania

anten nadawczych TV. W tym celu przyspawano dodatkowo 4 pionowe „płetwy”. Wszystkie

spoiny mocujące „płetwy” były już kilkakrotnie badane, przy czym bezpośredni po

wykonaniu - metodami nieniszczącymi i zostały odpowiednio zabezpieczone antykorozyjnie.

Tak więc, za wyjątkiem miejsc korozji punktowej, stan techniczny spoin nie budzi zastrzeżeń.


strona 13/23

55.. BBAADDAANNIIAA II OOCCEENNAA SSTTAANNUU ZZAABBEEZZPPIIEECCZZEEŃŃ AANNTTYY--

KKOORROOZZYYJJNNYYCCHH OORRAAZZ OOCCEENNAA ZZNNIISSZZCCZZEEŃŃ KKOORROOZZYYJJNNYYCCHH

Wyniki pomiarów i ocena zabezpieczeń antykorozyjnych konstrukcji stalowej iglicy w

PKiN zawiera Załącznik nr 2.

Nowo wykonane, skuteczne zabezpieczenia antykorozyjne konstrukcji iglicy od strony

zewnętrznej obejmują odcinek płaszcza iglicy na między pomostem ruchomym a spodem

górnej kuli. Płaszcz iglicy od strony zewnętrznej został na tym odcinku zabezpieczony

antykorozyjnie i ostatecznie pomalowany na kolor żółty. Natomiast przestrzenna obudowa

rurowa górnej kuli, stanowiąca konstrukcję utrzymującą maszt z zamocowanymi na nim

antenami nad górną kulą oraz fragment starej konstrukcji nad górną kulą na połączeniu z

masztem - nie były ostatnio poddawane konserwacji. Występują tam ogniska korozji

punktowej, powierzchniowej i naloty korozyjne. Korozja ta występuje zarówno na

elementach konstrukcyjnych, jak i na śrubach łączących te elementy.

W części dolnej iglica nie została pomalowana i zabezpieczona antykorozyjnie poniżej

pomostu ruchomego. Fragment ten wymaga remontu i prac antykorozyjnych. Dotyczy to

zarówno osłony iglicy pod pomostem ruchomym, konstrukcji dolnej kuli, jak i osłony iglicy

na poziomie balkonu betonowego nad „chińskim daszkiem”. W szczególności ogniska

korozyjne występują na połączeniach żeber pionowych dolnej kuli (o konstrukcji ze stali

nierdzewnej) z konstrukcją nośną iglicy (ze stali zwykłej). Na fot. 5 widoczna jest korozja w

styku nierdzewnych żeber dolnej kuli ze stalowym trzonem iglicy. Ponadto skorodowane są

elementy stalowe stożka ściętego stanowiącego obudowę spodniej części dolnej kuli, w której

dokonano wycięć.

Strona wewnętrzna iglicy nie była konserwowana w sposób kompleksowy, poza

antykorozyjnym zabezpieczeniem wżerów korozyjnych na połączeniu trzech górnych

podestów wewnętrznych z płaszczem iglicy.

66.. KKOONNTTRROOLLNNEE OOBBLLIICCZZEENNIIAA SSTTAATTYYCCZZNNOO –– WWYYTTRRZZYYMMAAŁŁOOŚŚ--

CCIIOOWWEE KKOONNSSTTRRUUKKCCJJII IIGGLLIICCYY

6.1. Model obliczeniowy iglicy

Model obliczeniowy iglicy wykonano w programie Dlubal RFEM 5 (rys. 2) jako

przestrzenny ustrój powłokowo-prętowy, w którym uwzględniono obecność wszystkich

konstrukcyjnych elementów nośnych (trzonu, żeber pionowych, konstrukcji ramowo-

kratowych – dolnej i zabezpieczającej górną kulę). Geometrię modelu oraz profile prętów

(kątowniki, ceowniki i dwuteowniki) wprowadzono zgodnie z dostarczoną dokumentacją

techniczną [1÷7]. Ustrój podparto przegubowo w miejscach, w których występują stalowe

słupy nośne konstrukcji stalowej PKiN. Wżery korozyjne w modelu uwzględniono jako pasy

szerokości 20 cm o zmniejszonej grubości trzonu.


strona 14/23

W kierunku XPO1

IzometriaPO1

Rys. 2. Widok modelu numerycznego iglicy PKiN.

W analizie założono sprężystą pracę betonu i stali. Przyjęto następujące parametry

materiałowe:

stal gatunku S235 JR (na podstawie opracowania [6])

E = 210 GPa – moduł Younga,

ν = 0,3 – współczynnik Poissona,

fyk = 235 MPa – charakterystyczna granica plastyczności,

fu = 360 MPa – charakterystyczna wytrzymałość na rozciąganie,

γM0 = γM1 = 1,0 – częściowy współczynnik bezpieczeństwa do oceny nośności

przekroju i stateczności pręta (na podstawie PN-EN 1993-3-1:2006 [N15]),

γM2 = 1,25 – częściowy współczynnik bezpieczeństwa do oceny nośności przekroju

osłabionego (na podstawie PN-EN 1993-3-1:2006 [N15]).

beton (na podstawie [6])

E = 31 GPa – moduł Younga,

ν = 0,2 – współczynnik Poissona.


strona 15/23

Pola przemieszczeń, odkształceń i naprężeń zostały wyznaczone w wyniku analizy MES w

zakresie dużych deformacji (określanych wg PN-EN 1993-1-6 [N11] jako analiza sprężysta

geometrycznie nieliniowa GNA).

6.2. Założenia dotyczące obciążeń i ich kombinacji

Rozpatrzono następujące przypadki obciążenia:

G1 – obciążenie ciężarem własnym konstrukcji

G2 – ciężar wyposażenia (anteny, podkonstrukcja anten, elementy dekoracyjne)

QW1 – wiatr w kierunku osi y (rys. 2)

QW2 – wiatr działający pod kątem 45˚

Qice – obciążenie oblodzeniem.

Analizowane kombinacje obciążeń zestawiono w tablicy 1.

Tabl. 1. Wykaz rozpatrywanych kombinacji obciążeń

Nr Typ kombinacji Kombinacja obciążeń

1 SGN wiatr Y γG (G1+G2) + γQ QW1

2 SGN wiatr 45˚ γG (G1+G2) + γQ QW2

3 SGN wiatr + oblodzenie γG (G1+G2) + γQ k ψ QW + γQ Qice

4 SGN wiatr + oblodzenie γG (G1+G2) + γQ k QW + γQ ψ Qice

5 SGU wiatr Y G1+G2 + QW1

6 SGU wiatr 45˚ G1+G2 + QW2

Ponieważ iglica zlokalizowana jest na terenie miejskim, w którym konsekwencje jej

zniszczenia mogą być bardzo poważne, została ona zakwalifikowana do 3 klasy

niezawodności wg PN-EN 1993-3-1 [N15]. Współczynniki bezpieczeństwa odpowiadające

tej klasie są równe: γG = 1,2; γQ = 1,6. Przyjęto następujące wartości: współczynnika

jednoczesności ψ = 0,5 (na podstawie normy [N15]), współczynnika redukcyjnego k = 0,5

(na podstawie zaleceń z literatury branżowej [14] i analizy normy ISO 12494 [N19]). Po

analizie obciążeń przyjętych w pracy [6] i własnych obliczeniach kontrolnych, w odniesieniu

do kombinacji 3 i 4 stwierdzono, że przemnożenie obciążenia wiatrem przez współczynniki

ψ i k daje wypadkowe obciążenie w kierunku prostopadłym do osi iglicy znacznie mniejsze

niż w przypadku kombinacji 1 i 2. Dlatego za miarodajne do oceny SGN uznano kombinacje

1 i 2. Kombinacje wprowadzone w programie obliczeniowym zestawiono w tablicy 2.

Tabl. 2. Wykaz kombinacji obciążeń wprowadzonych w programie obliczeniowym

Nr Typ kombinacji Kombinacja obciążeń

1 SGN wiatr Y 1,2 (G1+G2) + 1,6 QW1

2 SGN wiatr 45˚ 1,2 (G1+G2) + 1,6 QW2

5 SGU wiatr Y G1+G2 + QW1

6 SGU wiatr 45˚ G1+G2 + QW2


strona 16/23

Wartości obciążeń stałych ustalono na podstawie udostępnionych materiałów [1÷7] oraz

własnych czynności inwentaryzacyjnych. Obciążenie wyposażeniem zostało wprowadzone do

modelu w postaci sił skupionych w miejscach podwieszenia anten i obciążenia

równomiernego rozłożonego w miejscu, gdzie kule dekoracyjne opierają się na trzonie

(obciążenie równomiernie rozłożone na linii).

Siły (Fw) wywierane przez wiatr na konstrukcję iglicy zostały ustalone zgodnie z normą

PN-EN 1991-1-4:2008 [N5] na podstawie wyrażenia (5.3) tamże:

Fw = cs cd cf qp Aref.

Współczynnik konstrukcyjny cs cd większy od jedności uwzględniający dynamiczne

efekty turbulentnego oddziaływania wiatru został wyznaczony metodą 1 wg

PN-EN 1991-1-4:2008 [N5]. Pierwsza częstość drgań własnych konstrukcji, konieczna do

wyznaczenia współczynnika konstrukcyjnego, została ustalona z wykorzystaniem MES

i wynosi według tych obliczeń 1,12 Hz.

Współczynnik oporu aerodynamicznego cf w odniesieniu do kratownicowej części

konstrukcji i obudowy w kształcie kuli wyznaczony został zgodnie z PN-EN 1991-1-4:2008

[N5], a w odniesieniu do elementów wyposażenia (anten) zgodnie z PN-EN 1993-3-1:2008

[N15]. Normy serii PN-EN nie określają, w jaki sposób wyznaczyć cf użebrowanej rury

dodatkowo obudowanej podkonstrukcją kratową. W związku z powyższym skorzystano ze

wzoru proponowanego w takim przypadku przez wycofaną polską normę PN-93/B-03201

[N17]. W celu ustalenia rzeczywistej wartości współczynnika aerodynamicznego trzonu iglicy

należałoby przeprowadzić badania tunelowe.

Pole powierzchni odniesienia Aref i wartość szczytowa ciśnienia prędkości wiatru

qp zostały ustalone zgodnie z PN-EN 1991-1-4:2008 [N5].

Obciążenie parciem wiatru zostało wprowadzone w postaci sił skupionych w miejscach

podwieszenia anten, w górnych węzłach konstrukcji kratowej oraz jako obciążenie

równomiernie rozłożone na powierzchni trzonu iglicy.


strona 17/23

IzometriaPO3: Wiatr Konstrukcja kierunek Y IzometriaPO5: Wiatr Konstrukcja kierunek 45

a) b)

Rys. 3 Widok iglicy z symbolami obciążenia wiatrem (od lewej): a) w kierunku Y, b) pod

kątem 45˚

6.3. Założone warunki stanów granicznych

W analizie rozpatrzono dwa miarodajne stany graniczne wg PN-EN 1993-1-6 [N11]

dotyczące trzonu iglicy:

LS1: Zniszczenie plastyczne

Założono, że naprężenia zredukowane wyznaczone wg hipotezy HMH w ramach

analizy GNA (tym samym uwzględniając efekty II rzędu) na powierzchni powłoki

powinny być mniejsze lub równe obliczeniowej granicy plastyczności stali.

LS3: Niestateczność

Założono, że konstrukcja w czasie analizy GNA nie może utracić stateczności.

Sprawdzono również nośność spoin łączących elementy trzonu iglicy w poziomach

+197,46 i +201,46 zgodnie z algorytmem normy PN-EN 1993-1-8 [N12]. Spoiny te

wytypowano ze względu na brak wzmocnień trzonu na tych wysokościach i ich lokalizację w

pobliżu wżerów korozyjnych. Ponadto przeprowadzono weryfikację nośności prętów

konstrukcji kratowych. Skorzystano z modułu RF-STEEL EC3 dostępnego w pakiecie

RFEM, w którym zaimplementowano algorytm oceny nośności zgodny z systemem

Eurokodów, w szczególności z PN-EN 1993-1-1 [9].


strona 18/23

Z uwagi na brak kryteriów stanu granicznego użytkowalności w serii norm PN-EN dla

masztów, które mogłyby być wykorzystane w ocenie SGU konstrukcji iglicy, przy ocenie

przyjęto kryterium wg normy PN-B-03204:2002 [N18]. Dopuszczalne przemieszczenie

wierzchołka masztu wynosi 1/100 jego wysokości. Przemieszczenia obliczono uwzględniając

efekty II rzędu (analiza GNA).

6.4. Wyniki analizy statyczno-wytrzymałościowej i sprawdzenie stanów granicznych iglicy

W wyniku analizy MES uzyskano pola naprężeń, które wykorzystano do oceny SGN

trzonu iglicy. Mapy naprężeń zredukowanych HMH przedstawiono na rys. 4.

Naprężenia normalne

-v,max,Mises

[MPa]

245.0

235.0

210.0

185.0

160.0

135.0

110.0

85.0

60.0

35.0

10.0

0.0

Max : 765.1Min : 0.0

IzometriaKO1: SGN (STR/GEO) - Stałe / przejściowe - Równ. 6.10Powierzchnie Naprężenia Sigma-eqv,max,Mises

MaxSigma-eqv,max,Mises: 765.1, MinSigma-eqv,max,Mises: 0.0 MPa


-v,max,Mises

[MPa]

245.0

235.0

210.0

185.0

160.0

135.0

110.0

85.0

60.0

35.0

10.0

0.0

Max :1498.5Min : 0.0


MaxSigma-eqv,max,Mises: 1498.5, MinSigma-eqv,max,Mises: 0.0 MPa a) b)

Rys. 4. Pola naprężeń zredukowanych HMH wywołanych kombinacją SGN: a) wiatr w

kier. Y, b) wiatr w kier. 45˚

W przypadku kombinacji SGN uwzględniającej działanie wiatru w kierunku równoległym do

osi PKiN stwierdzono występowanie koncentracji naprężeń w miejscu skokowej zmiany

wysokości żeber wzmacniających, koncentracje te nie wpływają na stateczność całego

ustroju. W przypadku działania wiatru w kierunku odchylonym o 45˚ (na podstawie wyników

analizy modalnej, można stwierdzić, że „bardziej podatnym” na drgania) oprócz ww.

koncentracji, stwierdzono rozległy obszar uplastycznienia występujący w poziomie wżerów

korozyjnych w poziomie +195,9 ÷ +196,4 (σeq,Ed > fyd = 235 MPa). Zbliżenie tego obszaru

przedstawia rys. 5. Stwierdzono, że pręty części ramowo-kratowych mają wystarczającą

nośność. W odniesieniu do spoin łączących segmenty trzonu iglicy, założono ciągłość


strona 19/23

i jednorodność materiału w miejscu ich występowania. Naprężenia zredukowane HMH i

normalne w tych poziomach nie przekraczają wartości dopuszczalnych dla spoin (βw –

współczynnik korekcyjny spoin, w przypadku S235 równy 0,8):

+197,46 σeq,Ed = 160 MPa < fu / (βw ∙ γM2) = 360/(0,8 ∙ 1,25) = 360 MPa

σn,Ed = 144 MPa < 0,9 fu / γM2 = 0,9 ∙ 360 / 1,25 = 259 MPa,

+201,46 σeq,Ed = 105 MPa < fu / (βw ∙ γM2) = 360/(0,8 ∙ 1,25) = 360 MPa

σn,Ed = 88 MPa < 0,9 fu / γM2 = 0,9 ∙ 360 / 1,25 = 259 MPa.


-v,max,Mises

[MPa]

245.0

235.0

210.0

185.0

160.0

135.0

110.0

85.0

60.0

35.0

10.0

0.0

Max :1498.5Min : 0.0


MaxSigma-eqv,max,Mises: 1498.5, MinSigma-eqv,max,Mises: 0.0 MPa

Rys. 5. Obszar koncentracji naprężeń w rejonie wżeru korozyjnego

w poziomie 195,9 ÷ 196,4 m

Wyniki analizy GNA wykazały, że ustrój nośny iglicy lub jego część nie są zagrożone

utratą stateczności. Wypadkowe przemieszczenia wierzchołka iglicy wywołane

poszczególnymi kombinacjami SGU uzyskane w wyniku analizy GNA zestawiono w tablicy

3. Deformację konstrukcji pokazano na rys. 6. Stwierdzono przekroczenie dopuszczalnego

przemieszczenia przy działaniu wiatru w kierunku odchylonym o 45˚ od osi PKiN o ok. 13 %.


strona 20/23

Tabl. 3. Wypadkowe przemieszczenia wierzchołka iglicy

Typ kombinacji fmax [cm] fdop [cm] fmax/fdop

SGU wiatr Y 45,4 50,5 0,90

SGU wiatr 45˚ 56,9 50,5 1,13

45.4

|u| [cm]

45.4

41.2

37.1

33.0

28.9

24.7

20.6

16.5

12.4

8.2

4.1

0.0

Max : 45.4Min : 0.0

IzometriaKO2: SGU - CharakterystycznyOdkształcenia globalne u

Współczynnik odkształceń: 11.00Maxu: 45.4, Minu: 0.0 cm

56.9|u| [cm]

56.9

51.8

46.6

41.4

36.2

31.1

25.9

20.7

15.5

10.4

5.2

0.0

Max : 56.9Min : 0.0

IzometriaKO4: SGU - CharakterystycznyOdkształcenia globalne u

Współczynnik odkształceń: 9.00Maxu: 56.9, Minu: 0.0 cm

a) b)

Rys. 6. Deformacja konstrukcji pod wpływem działania kombinacji SGU (od lewej): a)

wiatr w kier. Y, b) wiatr w kier. 45˚

77.. AANNAALLIIZZAA WWNNIIOOSSKKÓÓWW ZZ BBAADDAAŃŃ II OOBBLLIICCZZEEŃŃ

Z przeprowadzonych badań i obliczeń wynika, że konstrukcja iglicy PKiN uległa

osłabieniu wskutek występowania wżerów korozyjnych. Pomierzone na różnych poziomach

od strony zewnętrznej i od strony wewnętrznej głębokości wżerów korozyjnych w większości

przypadków zawierały się w przedziale od ok. 2,0 mm do ok. 4,0 mm, ale zdarzały się

przypadki wżerów o głębokości dochodzącej do 6 mm. Jest też ona osłabiona wskutek wycięć

w elementach dwuteowych stanowiących użebrowanie wzmacniające konstrukcję powłokową


strona 21/23

iglicy. Ponadto, w otoczeniu wycięć w dolnych częściach stożka ściętego, stanowiącego

obudowę spodniej części dolnej kuli, skorodowane są drugorzędne elementy stalowe, które

powinny wzmacniać elementy tej obudowy. Nieprawidłowo zrealizowane wycięcia występują

także w obudowie dolnej kuli oraz w samej powłoce nośnej iglicy, co skutkuje zarówno

powstawaniem nieszczelności i przecieków, jak i osłabieniem konstrukcji. Szczegółowy opis

nieprawidłowości w zakresie zabezpieczeń antykorozyjnych iglicy PKiN zawiera Załącznik

nr 2 do niniejszego opracowania.

W wyniku tych osłabień i nieszczelności oraz braku odpowiednich zabezpieczeń

nośność konstrukcji trzonu iglicy (od początku wykonanej z blachy o grubości o 2 mm

mniejszej, niż zakładał projekt konstrukcyjny) w strefie powyżej poziomu +195,900 m jest,

jak wynika z przeprowadzonej analizy statyczno-wytrzymałościowej, niewystarczająca.

Naprężenia w spoinach nie są jeszcze przekroczone, natomiast przekroczone są wartości

dopuszczalnych przemieszczeń poziomych iglicy PKiN o ok. 13 %. Z przeprowadzonych

badań i analiz wynika więc, że system wzmocnień w postaci pionowych płaskowników

zaprojektowany przez mgr. inż. Stanisława Zakrzewskiego [2, 3] wymaga rozbudowania.

88.. WWYYTTYYCCZZNNEE WW ZZAAKKRREESSIIEE DDAALLSSZZEEGGOO PPOOSSTTĘĘPPOOWWAANNIIAA ZZ

KKOONNSSTTRRUUKKCCJJĄĄ IIGGLLIICCYY

Obecnie, po zrealizowaniu najpilniejszych zewnętrznych prac konserwacyjnych,

pozostało do wykonania szereg prac wzmacniających, antykorozyjnych i zabezpieczających.

Należy zatem przeprowadzić wymienione poniżej prace naprawcze.

1. Oczyszczenie, lokalne naprawy i zabezpieczenia antykorozyjne górnej części konstrukcji

od zewnątrz, tj. obudowy górnej kuli, wykonanej z profili rurowych 70 i kątowników

oraz fragmentu konstrukcji nad górną kulą na połączeniu z konstrukcją wsporczą anten.

2. Oczyszczenie, lokalne naprawy i zabezpieczenia antykorozyjne konstrukcji iglicy od

zewnątrz i jej obudowy w części dolnej poniżej pomostu ruchomego do poziomu stropu

nad „chińskim daszkiem”. Występują tam nieprawidłowo wykonane otwory na kable w

powłoce iglicy, które wymagają wzmocnienia w postaci pierścieni krawędziowych.

Remontu i prac antykorozyjnych wymaga również obudowa dolnej kuli oraz odcinek

trzonu iglicy między pomostem ruchomym i dolną kulą. Naprawy powinny obejmować

osłony iglicy pod pomostem ruchomym, konstrukcję dolnej kuli (zwłaszcza miejsca jej

styków z trzonem iglicy) oraz osłony iglicy na poziomie balkonu betonowego nad

„chińskim daszkiem”. Ponadto skorodowane drugorzędne elementy stalowe, które

powinny wzmacniać elementy stożka ściętego stanowiącego obudowę spodniej części

dolnej kuli, wymagają wymiany na nowe. Niezbędne jest też oczyszczenie i uszczelnienie

konstrukcji dolnej kuli oraz uzupełnienie ubytków w dolnej części jej obudowy.

Wykonanie na tym odcinku prac antykorozyjnych wymaga demontażu blach osłonowych

nad i pod dolną kulą.

3. Naprawa wycięć w elementach dwuteowych, stanowiących użebrowanie wzmacniające

konstrukcję powłokową iglicy. Konieczne jest opracowanie odpowiedniej technologii

spawania. Prace takie można prowadzić jedynie przy bezwietrznej pogodzie z uwagi na

znaczne przemieszczenia iglicy pod wpływem wiatru.


strona 22/23

4. Kompleksowych prac konserwacyjnych wymaga strona wewnętrzna iglicy PKiN

(większość uszkodzeń korozyjnych występuje w górnej części iglicy na odcinku do ok. 10

m poniżej górnej kuli).

5. Płaskowniki stanowiące wzmocnienie konstrukcji iglicy PKiN od wewnątrz powinny

tworzyć układy ciągłe. Elementy połączone na styk, ale nie zespawane należy po

odpowiednim wyprofilowaniu zespawać. Po wykonaniu tych prac należy przystąpić do

realizacji przedłużenia systemu wzmocnień w postaci pionowych płaskowników

(zaprojektowanych przez mgr. inż. St. Zakrzewskiego [2, 3]), podwyższając układ

wzmocnień do poziomu +200,2 m (1,0 m powyżej otworu na poz. +197,600 m). W tym

celu należy wcześniej opracować projekt techniczny przedłużenia wzmocnień, stosując

dotychczasowe zasady wzmacniania [2, 3]. Konieczne jest też opracowanie odpowiedniej

technologii spawania. Prace te także można prowadzić jedynie przy bezwietrznej pogodzie.

6. Oczyszczenie, lokalne naprawy i zabezpieczenia antykorozyjne konstrukcji usztywniającej

trzon iglicy znajdującej się pod „chińskim daszkiem”.

99.. WWNNIIOOSSKKII II ZZAALLEECCEENNIIAA

Na podstawie przeprowadzonych badań i obliczeń stwierdza się, że:

1. Konstrukcja iglicy PKiN uległa osłabieniu wskutek występowania wżerów korozyjnych.

Pomierzone na różnych poziomach od strony zewnętrznej i od strony wewnętrznej

głębokości wżerów korozyjnych zasadniczo zawierały się w przedziale od ok. 2,0 do ok.

4,0 mm, ale zdarzały się przypadki wżerów o głębokości do 6 mm. Konstrukcja iglicy

jest też osłabiona wskutek wycięć w elementach dwuteowych stanowiących jej

użebrowanie wzmacniające. Ponadto, w otoczeniu wycięć w dolnych częściach stożka

ściętego, stanowiącego obudowę spodniej części dolnej kuli, skorodowane są

drugorzędne elementy stalowe, które powinny wzmacniać elementy tej obudowy.

Szczegółowy opis nieprawidłowości w zakresie zabezpieczeń antykorozyjnych iglicy

PKiN zawiera Załącznik nr 2 do niniejszego opracowania.

2. W wyniku tych osłabień nośność konstrukcji trzonu iglicy (wykonanej z blachy o

grubości o 2 mm mniejszej, niż zakładał projekt konstrukcyjny) w strefie powyżej

poziomu +195,900 m jest, jak wynika z przeprowadzonej analizy statyczno-

wytrzymałościowej, niewystarczająca. Naprężenia w spoinach nie są jeszcze

przekroczone, natomiast przekroczone są wartości dopuszczalnych przemieszczeń

poziomych iglicy PKiN, a więc Stan Graniczny Użytkowalności o ok. 13 %.

3. Z przeprowadzonych badań i analiz wynika więc, że system wzmocnień w postaci

pionowych płaskowników (zaprojektowany przez mgr. inż. St. Zakrzewskiego [2, 3])

wymaga podwyższenia do poziomu min. +200,2 m. Należy opracować projekt techniczny

wzmocnienia iglicy, stosując dotychczasowe zasady wzmacniania, co powinno także

przyczynić się do redukcji przemieszczeń, a więc spełnienia warunku SGU. Konieczne

jest też opracowanie odpowiedniej technologii spawania.

4. Konstrukcja iglicy PKiN wymaga lokalnych napraw oraz zabezpieczeń antykorozyjnych

w następującym zakresie:

instytut techniki budowlanej eks… · 7. pn-en 1991-1-6:2007 eurokod 1: oddziaływania na...

Documents