Poruchy stavieb
| 1. | Plánovanie kvality |
| 2. | Metódy a nástroje plánovania kvality |
| 3. | Poruchy stavieb |
| 4. | Softvérová podpora metódy CPM – MS Project
|
Poruchy stavieb
Všeobecne možno konštatovať, že poruchy stavebných objektov a konštrukcií bývajú spravidla spôsobené kombináciou nepriaznivých okolností, ako je napr. nadmerná vlhkosť, nerovnomerné sadanie základovej pôdy, konštrukčné nezhody vyvolané chybným návrhom či chybou materiálu, zlé tepelno-technické vlastnosti konštrukcie, nedodržanie predpísaných výrobno-technologických postupov a pod. Preto budem v tejto kapitole rozoberať faktory, ktoré pôsobia na jednotlivé prvky hlavnej stavebnej výroby, a prípadne aj pridruženej stavebnej výroby, a ktoré môžu negatívne ovplyvňovať kvalitu a bezpečnosť stavieb. Analýza jednotlivých prvkov a nezhôd na nich vzniknutých metódou FMEA a FTA, dopomôže odhaliť príčiny ich vzniku a tak umožní stanoviť adekvátne postupy na ich prevenciu. Výsledkom zavedenia preventívnych opatrení bude zvýšenie kvality a bezpečnosti stavieb. V práci sa zameriavam hlavne na zhodu týchto šiestich častí stavieb:
1. základové konštrukcie,
2. zvislé konštrukcie,
3. vodorovné konštrukcie,
4. klenby,
5. krovy,
6. strechy.
V prvom rade posúdim použitím metódy FMEA stavbu ako celok. Čiže nebudem rozoberať jednotlivé, hore uvedené časti jednotlivo a do detailu. Na to použijem neskôr, ak to bude nutné, metódu FTA. Pri analýze som vychádzal z údajov firmy, ktoré sú uvedené v následujúcej tabuľke.
| Afektovaná časť stavby | Symptómy nezhody | Počet nezhôd |
| Zvislé konštrukcie | Trhliny, opadaná omietka | 30 |
| Vodorovné konštrukcie | Trhliny, opadaná omietka | 20 |
| Klenby | Prerazenie, rozostúpenie, zdrvenie | 6 |
| Krovy | Priehyb komponentov; pootočenie: pomúrnic, väzníkov, posunutie pomúrnic, vybehnutie z osedlania | 12 |
| Strechy | Presakovanie | 10 |
| Celkový počet nezhôd: | 78 |
Výsledky analýzy majú pri zohľadnení významu, výskytu a odhaliteľnosti (viď Tab. 3 až 5) nezhôd, upriamiť pozornosť spoločnosti na tie časti stavieb, na ktorých je potrebné v rámci etapy plánovania kvality, vykonať nápravy k lepšiemu. Z analýzy FMEA (pozri Tab. 8) je jasné, o ktoré časti stavebnej produkcie ide.
| Prvok/ funkcia | Prejav nezhody | Možné následky nezhody | S | C | Možné príčiny/ mechanizmy nezhody | O | Stávajúce preventívne opatrenia | Stávajúce kontrolné opatrenia | D | RPN | Dopor. opatrenia | Zodp. - termín realizácie | Prevedené opatrenia | S | O | D | RPN |
| Základová konštrukcia | Naklonenie, deformácia | Trhliny, strata prevádzkových vlastností | 10 | Kvalita základovej pôdy | 10 | Geologický prieskum | Prieskum povahy okolia | 4 | 400 | ||||||||
| Zvislé konštrukcie | Stability budovy | Trhliny | 7 | Konštrukčná chyba, nekvalitný materiál a jeho nesprávne použitie - chyba zamestnanca, vonkajšie mech. a chem. poškodenie | 8 | Kontrola dodávok | Konzultácia alternatívnych materiálov s OSO | 5 | 280 | ||||||||
| Vodorovné konštrukcie | Trhliny | Oddelenie a zrútenie spodnej časti spolu s omietkou, trhliny, strata tuhosti | 7 | Dotvarovanie, zmršťovanie | 5 | Kontrola uložení, ochrana proti korózii | Vizuálna kontrola | 5 | 175 | ||||||||
| Klenby | Pretrhnutie, rozostúpenie, zdrvenie | Odpadnutie omietky, narušenie únosnosti alebo rovinnosti podlahy | 5 | Preťaženie, zmena rozostúpenia operných múrov | 5 | Použitie podporných konštrukcií | Vizuálna kontrola | 4 | 100 | ||||||||
| Strecha | Pretekanie, mechanické poškodenie krytiny | 10 | Nesprávny sklon, presah krytiny; nedostatočná tuhosť a kvality nosných prvkov krytiny | 6 | Kontrola sklonu podľa STN 73 1901 - Navrhovanie striech, Vizuálna kontrola krytiny | Vizuálna kontrola | 4 | 240 | |||||||||
| Krovy | Tvarové zmeny, porušenie spojov | Porušenie tesnosti krytiny, zníženie požiarnej bezpečnosti | 7 | Cyklické zaťažovanie/ preťažovanie, biologický škodcovia, zamurovanie krovu do komína | 6 | Prispôsobovanie klíme oblasti, chemická ochrana | Vizuálna kontrola | 4 | 168 |
Poruchy základových konštrukcií
Z výsledkov analýzy FMEA uvedených v Tab. 9, je potrebné si priblížiť a analyzovať faktory a udalosti spôsobujúce poruchy základových konštrukcií, ktoré výrazne ovplyvňujú alebo sa spolupodieľajú aj na poruchách zvislých a vodorovných konštrukcií. Na dekompozíciu vrcholovej udalosti použijem metódu FTA. Z empirických a vedeckých zistení, ako aj zo skúseností firmy je najčastejšou príčinou porúch základových konštrukcií kvalita základovej pôdy. Tú ovplyvňujú nasledujúce faktory:
- stabilita územia,
- dostatočná únosnosť základovej pôdy,
- sadanie a konsolidácia,
- prúdenie vody pod základmi,
- premŕzanie základovej pôdy,
- vysýchanie základovej pôdy a
- seizmické oblasti a podkopané územia (VLČEK, a iní, 2001).
| Prvok | RPN |
| Základová konštrukcia | 400 |
| Zvislé konštrukcie | 280 |
| Vodorovné konštrukcie | 175 |
| Klenby | 100 |
| Strecha | 240 |
| Krovy | 168 |
Niektoré údaje ako seizmické oblasti a podkopané územia sú všeobecne známe, dostupné a väčšinou obsiahnuté v regionálnej geológii, t. j. v krízových a územných plánoch obcí a miest. Ostatné údaje sa získavajú prieskumom okolia firmou a prostredníctvom inžinierskeho geologického, geomorfologického a hydrogeologického prieskumu, ktorý firma rieši outsourcingom.
Stabilita územia
Stabilita alebo radšej nestabilita územia sa prejavuje zosuvmi, pričom sa môže jednať o pravé zosuvy alebo zosuvy spôsobené nesprávnym postupom snímania vrstiev zeminy, zlým postupom pri zatrávňovaní a pod. Územia rozdeľujeme na štyri skupiny:
1. Zosuvné územia identifikujeme ich podľa morfologických charakteristík, odlučnej oblasti, naklonenia stromov, veku územia a pod. Pri prevádzaní stavebných, sanačný a iných činností sa nesmú odľahčovať päty svahov a nepriťažovať svahy navrchu.
2. Územia náchylné k zosuvom sú také, kde sa nachádzajú aj staré ukľudnené zosuvy, a ktoré môžu byť aktivované nesprávny stavebným postupom.
3. Územia priemerne stabilné tu je možné realizovať výkopy naraz a plynule, ale bez vysokých stien. Ďalej nie je vhodné spúšťať povrchovú vodu priamo po svahu; je potrebné zabrániť premŕzaniu svahov s výronom vody, zvlášť na svahových sutinách. Výver vody môžu spôsobiť aj sondy. Veľký zásah do tvaru územia môže spôsobiť zmenu síl v zemných telesách a následný zosuv.
4. Stabilné územia sú veľmi odolné proti zosúvaniu a zosuvy pri neopatrnej práci majú charakter skôr zrútenia než zosúvania (VLČEK, a iní, 2001).
Dostatočná únosnosť základovej pôdy
Prekročenie únosnosti pôdy sa dá identifikovať tým, že pri ňom dochádza k vytláčaniu zeminy do strán. Stavba sadá a nakláňa sa. Ten stav je však veľmi málo pravdepodobný a prejavuje sa iba sporadicky, avšak následky sú rozsiahle. Firma eviduje len jeden takýto prípad za celú dobu prevádzkovania svojej živnosti, kedy došlo k preťaženiu skladovej budovy obilnín. Podložie budovy tvorili mäkké súdržné sedimenty a pomer hmotnosti jej k nákladu bol cca 42 ku 58. Orientačne by mala byť vlastná hmotnosť pozemných stavieb 75 – 80% z celkového zaťaženia, u priemyselných budov podľa účelu: 30% - uhoľné zásobníky, 65% obilné silá, 25 – 30% nádrže kvapalín a pod. (VLČEK, a iní, 2001).
Sadanie a konsolidácia
Sadanie stavieb je úplne prirodzeným procesom, s ktorým musí rátať každý stavbár či projektant a malo by prebiehať v prípustných medziach. V prípade nerovnomerného sadania spôsobeného nerovnomernou stlačiteľnosťou a nehomogénnym zložením základovej pôdy, dochádza k narušeniu stavby. Pri návrhu základov preto firma vychádza z najnepriaznivejších kombinácií bremien. Pri posudzovaní sadania berie do úvahy okrem vlastnej hmotnosti budovy aj dlhodobo pôsobiace bremená (krátkodobo pôsobiace zaťaženia vylučuje). Približné hodnoty poklesu, t. j. sadnutia budovy sú uvedené v norme STN 73 1001 - Geotechnické konštrukcie – Zakladanie stavieb a pohybujú sa v intervale od 50 – 200 mm podľa druhu stavby. Sadnutie ovplyvňujú najmä:
1. hĺbka založenia,
2. interferencia – vzájomné priťaženia základov,
3. tvar základov.
Prúdenie vody
Prúdenie vody pod konštrukciami spôsobuje odnášanie zeminy a tým nepravidelné sadanie, prípadne spôsobuje vztlak, ktorý môže porušiť hlavne ľahké konštrukcie. Firma ho zaznamenáva hlavne v blízkosti riek, priehrad a pod. a snaží sa presvedčiť klienta vy vykonanie geologického prieskumu, ktorým sa zistí, do akej výšky voda vystupuje alebo až kam môže vystúpiť. Používané spôsoby ochrany sú:
- založenie základov na hladinou podzemnej vody,
- odvodňovanie drenážami, odvádzanie vody do kanalizácie,
- inštalácia čerpadiel,
- vyhotovenie hydroizolačnej tlakovej vane,
- izolovanie (podľa „STN 73 0090 – Zakladanie stavieb. Geologický prieskum pre stavebné účely"),
- zisťovanie chemického zloženia vody.
Premŕzanie základovej pôdy
Premŕzanie pôdy je závislé hlavne na strednej ročnej teplote, na intenzite a trvaní mrazu, na intenzite vetru a pod. Aby sa teda predišlo porušeniu základov a teda aj stavby, je potrebné založiť konštrukcie do nezamŕzajúcej hĺbky. Všeobecne je najmenšia hĺbka založenia 800 mm, 1200 mm u ílovitých zemín a 500 mm u skalnatých hornín.
Vysýchanie základovej pôdy
Na vysýchanie a teda zmršťovanie základovej pôdy má vplyv slnečné žiarenie, tzv. insolácia, ktorá sa prejavuje hlavne u ílovitých zemín pri múroch, ktoré sú orientované na juh, juhovýchod a juhozápad. Ďalšou príčinou vysýchania sú temperované konštrukcie (napr. teplárne, tehlárne, oceliarne, teplovodné kanály a pod.) a vegetácia – stromy, u ktorých si je potrebné uvedomiť, že tak ako neustále rastú, rastie aj ich denná spotreba vody, ktorá sa môže vyšplhať až na 300 litrov za deň.
FTA analýza základovej konštrukcie
Analýza FTA základovej konštrukcie má dopomôcť k bližšiemu určeniu udalostí, prvkov a stavov, následkom ktorých môže dôjsť k výskytu porúch budovy v podobe deformácií a naklonenia základovej dosky. Pravdepodobnosť ich výskytu som určil z údajov firmy, odhadom a výpočtami podľa vzorcov v kapitole 2.1.1 a 2.1.2, použitím programu MS Excel. Výpočet pravdepodobnosti bol prevedený na 100 prípadov. Výsledky sú uvedené v Tab. 8. Celkový diagram analýzy FTA znázorňujúci konkrétne použité vzťahy a hradlá, je uvedený na Obr. 17.
| Označenie | Nezhoda | Pravdepodobnosť P(Xi) |
| A | Porucha základovej dosky | 8,67E-01 |
| B1 | Územie, pôda | 7,06E-01 |
| B2 | Nerovnomerné sadanie a konsolidácia | 4,16E-01 |
| B3 | Voda/ Klimatické podmienky | 2,26E-01 |
| C1 | Stabilita územia | 6,33E-01 |
| C2 | Preťaženie | 2,00E-01 |
| C3 | Bremeno | 1,50E-01 |
| C4 | Základy | 3,13E-01 |
| C5 | Odnášanie zeminy | 4,00E-01 |
| C6 | Nesprávne založenie | 8,00E-02 |
| C7 | Absencia tep. Izolácie | 2,00E-01 |
| D1 | Odľahčenie päty svahu | 6,00E-01 |
| D2 | Priťaženie svahu na vrchu | 6,00E-01 |
| D3 | Vysoká stena základu | 6,00E-02 |
| D4 | Výron vody/ premrznutie svahu | 3,90E-01 |
| D5 | Nevhodný tvar základov | 6,00E-02 |
| D6 | Zlá hĺbka založenia | 1,20E-01 |
| D7 | Interferencia | 1,70E-01 |
Následne som použitím programu MS Visio zostrojil čiastočné diagramy FTA pre udalosti stability územia (pozri Obr. 15) a nerovnomerné sadanie (pozri Obr. 16) a konsolidácia, a nakoniec pre vrcholovú udalosť (viď Obr. 17): Porucha základovej dosky.
Z diagramu je zrejmé, že stabilita územia je podmienená zosuvom, ktorý môže byť vyvolaný udalosťami D1 až D4. V prípade udalostí odľahčenia päty svahu a zaťaženia vrchu svahu som volil hradlo AND kvôli tomu, že sa tieto zväčša vyskytujú súčasne. Vysokou stenou sa v udalosti D3 myslí vykopanie príliš hlbokej jamy základu v kopci, dôsledkom čoho môže dôjsť k aktivácií zosuvu. Výron vody a premŕzanie svahu sú dve osobitné udalosti, ktoré však uvádzam ako jednu, pretože sú taktiež úzko päté. Výsledná pravdepodobnosť P(C1) = 6,33E-01 hovorí, že prípade výskytu ktorejkoľvek udalosti dôjde v cca šiestich prípadoch zo sto k zosuvu. Nežiaduci stav najviac ovplyvňujú udalosti DI, D2 a D3, naopak najmenej udalosť D4.
Podobne som previedol dekompozíciu udalosti nerovnomerné sadanie a konsolidácia, ktorej diagram je uvedený v nasledujúcom obrázku.
Tu výsledná pravdepodobnosť hovorí, že v cca 4 prípadoch sa vplyvom ktorejkoľvek udalosti, t. j. C3, C4, D5, D6 a D7, dôjde k nerovnomernému sadaniu stavby. Najmenej závažná je udalosť nevhodného tvaru základov, a naopak najzávažnejšou je udalosť interferencia – vzájomné priťaženia základov, ktorú som už opísal
Softvérová podpora metódy FTA – MS Visio
Program Microsoft Visio 2007 posúva tvorbu schém na novú úroveň pomocou dynamických vizualizačných nástrojov a šablón založených na údajoch, vylepšených funkcií spravovania procesov a pokročilého webového zdieľania. Spája údaje v reálnom čase z viacerých zdrojov vrátane údajov programu Excel a servera Microsoft SQL Server, do jednej výkonnej schémy využívajúcej energické grafické prvky, napríklad ikony alebo údajové pruhy. Spravuje procesy použitím pomocných procesov, pravidiel a logického overovania, aby bola zaručená presnosť a zhodu v celej organizácii. Dajú sa zdieľať obnoviteľné schémy s prepojenými údajmi prostredníctvom webu, a to aj s osobami, ktoré nevlastnia program Visio.
Pri spustení programu sa zobrazí úvodná obrazovka, kde sa na ľavej strane nachádzajú „Kategórie šablón" (viď Obr. 18). Šablóna pre prácu s diagramom analýzy stromu porúch – FTA, sa nachádzajú v kategórii „Obchodné".
Po jej otvorení sa zobrazí výkres podobný štvorčekovému papieru, čo má svoje opodstatnenie v lepšom a presnejšom umiestňovaní obrazcov z panelu obrazcov umiestneného na ľavej strane. Ten je organizovaný do štyroch záložiek, ktoré obsahujú súvisiace tvary v kolekciách. Keď sa presunie tvar zo vzorkovnice na stranu kreslenia, pôvodný tvar zostane vo vzorkovnici (viď Obr. 19). Tento originál sa nazýva nadradený tvar. Do kresby je možné presunúť ľubovoľný počet inštancií rovnakého tvaru (Microsoft, 2010): Záložky panelu obrazcov sú nasledujúce:
- obrazce šípok,
- pozadie,
- okraje a nadpisy,
- obrazce analýzy stromu chýb.
Z uvedených záložiek sa príslušný obrazec jednoduchým uchopením ľavým tlačidlom myši pretiahne na výkres, kde sa dá presúvať a upravovať jeho formát (text, čiara, výplň a pod.) priamo, prostredníctvom príkazov z hore umiestneného panelu nástrojov alebo kliknutím pravým tlačidlom myši na obrazec. Spájanie obrazcov sa vykonáva pomocou dynamickej spojnice, ktorá sa snaží automatický napojiť na uzly na okrajoch obrazcov, čo je zvýraznené pri priblížení červenou farbou.
Po zostrojení diagramu je možné ho uložiť v mnohých formátoch: Výkres,
Výkres AutoCAD, Webová stránka a mnoho grafických formátov ako EMF, Formát GIF, JPEG, PNG, TIFF, WMF a BMP.
