Nowoczesne wieżowce są dominantą krajobrazu w wielu polskich miastach. Coraz bardziej wyszukane formy architektoniczne tych obiektów stawiają przed ich projektantami kolejne wyzwania techniczne, zwiększając prawdopodobieństwo wystąpienia awarii.

Trwa swoisty globalny wyścig: w różnych zakątkach świata powstają coraz wyższe i bardziej skomplikowane pod względem architektonicznym i wykonawczym wysokościowce. Najwyższy obecnie budowany budynek świata, Jeddah (Kingdom Tower) w mieście Dżudda w Arabii Saudyjskiej, ma przełamać granicę 1000 m. Zakończenie budowy jest planowane na 2019 r. Tendencja ta wynika m.in. z wysokich cen gruntów w śródmieściach miast, ograniczonej dostępności atrakcyjnych lokalizacyjnie oraz wymiarowo działek budowlanych, a także – a może przede wszystkim – ze względów prestiżowych. Na które elementy warto zwrócić uwagę przy ocenie ubezpieczeniowej tego rodzaju obiektów?

Bez-nazwy-8

Trochę historii
Za kolebkę konstrukcji definiowanej jako wieżowiec – czy też potocznie drapacz chmur – uznaje się USA. Takie miasta jak Nowy Jork czy Chicago są uznawane za prekursorów w dziedzinie budownictwa obiektów wysokich. Duży wpływ na jego rozwój miało wynalezienie windy. Pierwsze w pełni sprawne urządzenie do przewozu osób z jednego poziomu na drugi uruchomiono 23 marca 1857 r. Pojawienie się silnika elektrycznego uczyniło ten wynalazek w pełni funkcjonalnym i gotowym do powszechnego użycia. Lata 1920-1940 to okres, kiedy powstają kolejne wysokościowce, w tym słynny nowojorski wieżowiec Rockefeller Center. Zdjęcia przedstawiające konstrukcje tych budynków, jak również ich nieustraszonych budowniczych do dzisiaj stanowią źródło inspiracji. Przykładem może być słynne zdjęcie „Lunch atop a Skyscraper”, jedna z najbardziej rozpoznawalnych fotografii na świecie. Lata 70. XX w. to kolejny etap w budowaniu coraz wyższych budynków. W tym czasie powstały m.in. wieże World Trade Center w Nowym Jorku oraz Sears Tower w Chicago. Wydarzenia z września 2001 r. zwróciły uwagę świata na bezpieczeństwo najwyższych budynków. Pojawiła się silna presja na zaostrzenie wymogów technicznych dla tego typu obiektów. Rozwój budownictwa obiektów wysokich niesie ze sobą szereg pozytywnych zjawisk, m.in. innowacje w stosowanych rozwiązaniach instalacyjnych, materiałowych, konstrukcyjnych. Co jest przyczyną? Przede wszystkim regulacje prawne wynikające w dużej mierze z zagrożeń związanych z obiektami wysokościowymi oraz oczekiwania inwestorów co do bezpieczeństwa, funkcjonalności oraz niepowtarzalności nowo projektowanych wieżowców. Wysokościowce występują praktycznie na wszystkich kontynentach, chociaż kojarzą się przede wszystkim z USA. Widać jednak znaczną różnicę wysokości pomiędzy wieżowcami europejskimi a amerykańskimi czy azjatyckimi. Można przyjąć, że wysokościowce europejskie są niższe niż te za oceanem i w Azji. Obecnie obserwujemy bardzo dynamiczny wzrost liczby wieżowców przede wszystkim na kontynencie azjatyckim, ze szczególnym uwzględnieniem Chin. Wyróżnikiem wysokościowców azjatyckich są bryły – ich formy architektoniczne często nawiązują do dziedzictwa kulturowego. Dobrymi przykładami są tu budynki Taipei 101 na Tajwanie oraz Jin Mao Tower w Szanghaju. Wysokościowce buduje się również w Polsce. W ostatnich latach w naszym kraju zrealizowano kilka spektakularnych inwestycji – nie tylko w Warszawie, ale też w innych miastach, np. we Wrocławiu i w Trójmieście.

Bez-nazwy-7

Warunki techniczne
Jak zdefiniować wieżowiec? Wszystko zależy od tego, z jakiego źródła skorzystamy i jakie kryteria przyjmiemy. Jako kryterium podstawowe samoistnie nasuwa się wysokość obiektu. Zgodnie z § 8 Warunków technicznych, obejmujących wymogi, które powinny spełniać budynki i ich usytuowanie (dalej WT), za budynek wysokościowy uznawany jest obiekt należący do IV grupy wysokości, tj. powyżej 55 m nad poziomem terenu. WT stawiają tego typu obiektom w zakresie konstrukcji kilka wymagań. Przyjrzyjmy się niektórym z nich. Dopuszczalna klasa odporności pożarowej została zdefiniowana w § 212 (WT). Dla tego typu obiektów w zależności od kategorii zagrożenia ludzi (ZL) wynosi A lub B. Klasa B odporności pożarowej może być zastosowana wyłącznie dla kategorii ZL IV; dotyczy ona budynków mieszkalnych. Wymogi dla poszczególnych elementów budynków w zależności od klasy odporności pożarowej zostały określone w § 216 (WT) – patrz tabela nr 1. Elementy oddzielenia pożarowego oraz zamknięć muszą spełniać wymogi § 232 WT, w tym zapisu dotyczącego ograniczenia łącznej powierzchni otworów do 15 proc. powierzchni ściany oddzielenia przeciwpożarowego – patrz tabela nr 2. Opisane warunki jako całość są kosztowne i relatywnie trudne do spełnienia. Zdarza się, że w praktyce inwestorzy budują obiekty wysokościowe, opierając się na tzw. odstępstwach uzyskiwanych na podstawie indywidualnych decyzji organów administracji. Mogą one dotyczyć takich zagadnień jak obniżenie klasy odporności pożarowej budynku (§ 212 WT) lub poszczególnych jego elementów, np. zmiany klasy przepustów instalacyjnych (zgodnie z § 234 WT) czy też klap odcinających (§ 268 WT). Niestety, w WT dość skromnie zdefiniowano wymogi dla obiektów wysokościowych dotyczące bezpieczeństwa pożarowego.

tabela1

tabela2Zagrożenia
Budowa obiektu wysokościowego stanowi w każdym przypadku spore wyzwanie inżynierskie. W trakcie realizacji tego typu inwestycji może wystąpić bardzo dużo problemów o różnym poziomie istotności. Możemy mieć do czynienia z trudnościami transportowymi np. w dostarczeniu mieszanki do wylania posadzek, jak również jakościowymi, dotyczącymi np. wytrzymałości betonu, a także z problemami z posadowieniem, co może oddziaływać na cały obiekt. Poniżej subiektywna analiza potencjalnych zagrożeń.

Budowa obiektu wysokościowego stanowi w każdym przypadku spore wyzwanie inżynierskie. W trakcie realizacji tego typu inwestycji może wystąpić bardzo dużo problemów o różnym poziomie istotności. Ten rodzaj budynków wymaga również szczególnego spojrzenia podczas oceny ubezpieczeniowej.

 

Bez-nazwy-9

Wykop/fundament/osiadanie
Przy budowie obiektów wysokościowych jednym z ważniejszych zadań jest prawidłowe zaprojektowanie wykonawstwa wykopu głębokiego i posadowienia. Na poprawność wykonania tego etapu wpływa m.in. jakość badań gruntowych. Zdarza się, że ze względu na oszczędności rozpoznanie gruntowe jest niewystarczające. Może to prowadzić do kosztownych pomyłek projektowych. Istotnymi parametrami definiującymi badania są: liczba sondowań, rozmieszczenie otworów, głębokość rozpoznania, poprawność interpretacyjna. Ryzyko powiązane z błędnym rozpoznaniem podłoża może dotyczyć m.in. uszkodzenia obudowy wykopu – przykładem jest katastrofa Europlexu w Warszawie. Najczęściej przy wysokościowcach mamy do czynienia z odwodnieniem, wykopem głębokim sięgającym 2-3 kondygnacji (bardzo często jest to przyszły parking i część techniczna) oraz posadowieniem na palach. Poprawność projektowa tych prac rzutuje na eksploatację całego obiektu. Błędy projektowe lub wykonawcze popełnione na tym etapie skutkować mogą ogromnymi problemami całego obiektu oraz potrzebą przeprowadzenia kosztownych prac wzmacniających. Zgodnie z informacjami zamieszczonymi przez „USA Today” z problemem nadmiernego osiadania boryka się obecnie jeden z wieżowców w San Francisco. Nie podano dokładnych informacji o przyczynach zdarzenia. Obudowa wykopu głębokiego również może stanowić trudne zadanie wykonawcze, przede wszystkim ze względu na lokalizację inwestycji. Budynki wysokościowe najczęściej stawiane są w centrach miast, w gęstej zabudowie śródmiejskiej. Takie usytuowanie inwestycji otwiera drogę do szkód w mieniu otaczającym, polegających najczęściej na spękaniach i uszkodzeniach obiektów otaczających. W skrajnych przypadkach skutkiem może być awaria lub katastrofa budowlana obiektu sąsiadującego. Istotny jest więc również wybór sposobu budowy – preferowaną metodą jest kosztowna w wykonawstwie metoda podstropowa, jako z założenia generująca mniejsze przemieszczenia (więcej o zabudowie śródmiejskiej w artykule „Uwaga! Głębokie wykopy!” w nr. 1/2014). W przypadku obudów kotwionych ryzyko uszkodzenia mienia otaczającego mogą stwarzać kotwy zaprojektowane w pobliżu istniejących budynków czy obiektów inżynierskich lub pod nimi. Kolejnym zagrożeniem, na które warto zwrócić uwagę przy analizie ryzyka dla inwestycji, jest możliwość zalania wykopu, czy to wodami opadowymi, czy pochodzącymi z innych źródeł. Przykład zdarzenia z 2007 r., które miało miejsce przy budowie fundamentów Infinity Tower w Dubaju – w wyniku awarii obudowy wykopu plac budowy zalała woda z pobliskiego kanału – wskazuje, że takie zagrożenie jest realne. Również wody płynące powierzchniowo mogą na wczesnych etapach prac stwarzać ryzyko szkód i opóźnień. Inwestor powinien być przygotowany do odprowadzenia wód powierzchniowych oraz ewentualnego ich odpompowania z wykopu czy kondygnacji podziemnych. Zadanie to najczęściej realizuje się poprzez budowę odpowiednich drenaży, opasek oraz przygotowanie wykopów i płyty fundamentowej do odpompowywania wody za pomocą agregatów zlokalizowanych na placu budowy.

Harmonogram
Poważne szkody, do których dochodzi w kluczowych fazach realizacji obiektu (krokach milowych), zaburzają terminarz kolejnych prac. Konsekwencją są opóźnienia i potrzeba wprowadzenia zmian we wcześniej przyjętym harmonogramie inwestycji. Zdarza się, że nawet niewielkie zdarzenia awaryjne mają istotny wpływ na harmonogram dalszych prac budowlanych. Przy jego analizie warto zwrócić uwagę na oddziaływanie pór roku. Ze względu na łagodne zimy w kilku ostatnich latach w Polsce część prac jest planowana na okres zimowy przy założeniu, że nie wystąpią ujemne temperatury.

Inwentaryzacja
Następny potencjalnie szkodowy obszar inwestycji to niepewność związana z niezinwentaryzowaną infrastrukturą przesyłową, telekomunikacyjną, przebiegającą w pobliżu lub na terenie inwestycji, oraz nieokreślonym stanem budynków otaczających plac budowy. Prawdopodobieństwo uszkodzenia instalacji przesyłowej, zwłaszcza na terenach należących wcześniej np. do zakładów przemysłowych, jest dość duże. Rozwiązaniem może być przeprowadzenie inwentaryzacyjnych prac wstępnych. W przypadku inwestycji prowadzonej np. w pobliżu zabudowy historycznej nawet relatywnie niewielkie przemieszczenia podłoża gruntowego mogą „ujawnić się” na murach obiektów otaczających. Wskazane jest więc każdorazowe przeprowadzenie dokładnej inwentaryzacji stanu technicznego obiektów znajdujących się w strefie oddziaływania inwestycji.

Monitoring
Budowa obiektów wysokich powinna być prowadzona oraz nadzorowana przez doświadczone podmioty. Referencje z prowadzenia projektów o podobnym charakterze są bardzo istotne. Ważny element stanowi też założony reżim pomiarowy, zwłaszcza w zakresie monitoringu geodezyjnego i geotechnicznego. Poprawnie funkcjonujący nadzór, odpowiednio dobrany monitoring przemieszczeń konstrukcji oraz obiektów otaczających pozwalają zdiagnozować potencjalne usterki jeszcze przed wystąpieniem awarii.

Konstrukcja/transport wysoki
W przypadku konstrukcji głównej obiektu wysokościowego możemy wyróżnić – zgodnie z publikacją „Budynki wysokie” autorstwa Ireneusza Cały i Adama Zbigniewa Pawłowskiego (Warszawa 2006) – kilka podstawowych ustrojów.

Są to:

• układ ramowy,
• ustrój trzonowy,
• ustrój częściowo powłokowy,
• ustrój powłokowy,
• megakolumny.

Obecnie systemy trzonowo-szkieletowe są najczęściej stosowanym rozwiązaniem przy budowie wysokościowców. Docelowa wysokość nowo budowanych obiektów może stwarzać problemy logistyczne oraz wymagać zastosowania specjalnych rozwiązań w zakresie transportu. Projektowanie podnoszeń, szczególnie tandemowych, wymaga podwyższonego nadzoru oraz – najlepiej każdorazowo – przygotowania projektu podnoszenia. Ryzykiem dodatkowym w związku z układem transportowym na budowie wysokościowca jest możliwość wystąpienia kolizji ramion urządzeń lub upadku dźwigu. Jednak w przypadku poprawnie prowadzonego nadzoru zagrożenia te należy uznać za niewielkie.

Bez-nazwy-3

Zagadnienia materiałowe/elewacja
Zagadnienie palności zastosowanych materiałów w przypadku budynków wysokich nabiera szczególnego znaczenia. Od lutego 2015 r. do marca 2016 r. odnotowano cztery pożary wysokościowców w Zjednoczonych Emiratach Arabskich. Były to kolejno zdarzenia w Torch Tower (21 lutego 2015), Al Nasser Tower (1 października 2015), The Address Downtown Dubai (31 grudnia 2015) oraz Ajman One (28 marca 2016). Postępowania wyjaśniające niektóre z tych zdarzeń jeszcze trwają, a jednym z badanych wątków jest rola okładzin zewnętrznych w rozprzestrzenianiu się pożaru między kondygnacjami. Podobny scenariusz, tj. szybkie przemieszczanie się pożaru pomiędzy kondygnacjami, wystąpił m.in. w Lacrosse Building w Melbourne (25 listopada 2014). Przyczyną był niedopałek papierosa, który spowodował pożar na balkonie. Według różnych źródeł czas, w jakim pożar objął 13 kondygnacji, wyniósł 12-15 minut. Konsekwencją zdarzenia było przebadanie zgodności z prawem zastosowanych okładzin zewnętrznych w nowo powstałych obiektach wysokościowych w mieście i okolicy. Inne problemy, które mogą wystąpić w związku z elewacją, to wypadanie i pękanie okien ze względu na czynniki atmosferyczne (przykład: John Hancock Tower w Bostonie), brak właściwej odporności na czynniki atmosferyczne czy też błędy montażowe. Poza tym trzeba wspomnieć o montażu reklam, ekranów i neonów wielkogabarytowych na obiekcie lub jego dachu. Działanie to stwarza potencjalne zagrożenia m.in. w postaci uszkodzenia konstrukcji przez wiatr, uszkodzenia obiektu w trakcie montażu, zniszczenia obiektów usytuowanych poniżej przez spadające elementy.

Zabezpieczenia przeciwpożarowe – stałe urządzenia gaśnicze (SUG)
Obecnie standardem w obiektach wysokich jest zabezpieczenie całej przestrzeni za pomocą stałych urządzeń gaśniczych. Dominują rozwiązania oparte na stałych urządzeniach gaśniczych tryskaczowych, chociaż występują też inne, bazujące np. na wysokociśnieniowej mgle wodnej. W przypadku rozwiązań mgłowych bardzo istotnym elementem jest poprawność projektowa oraz skuteczność gaśnicza. Dlatego przy wyborze i akceptacji rozwiązania mgłowego należy sprawdzić podstawy projektowe, przeprowadzone przez dostawcę i potwierdzające skuteczność gaśniczą w danym zastosowaniu „fire testy”, referencje oraz doświadczenie podmiotu projektującego i wykonującego instalację. Pomieszczenia elektryczne, serwerownie zazwyczaj są zabezpieczane za pomocą stałych urządzeń gaśniczych gazowych. W tym przypadku najczęstszym problemem jest brak rozwiązań odciążających dla zabezpieczanego pomieszczenia. Wyładowanie czynnika gaśniczego powoduje wzrost ciśnienia, co w skrajnych przypadkach może prowadzić do poważnych uszkodzeń w pomieszczeniu. Przy zabezpieczeniu serwerowni możemy mieć do czynienia z jeszcze jednym potencjalnie negatywnym zjawiskiem – oddziaływaniem fali akustycznej towarzyszącej wyładowaniu na urządzenia przetwarzania danych, przede wszystkim dyski twarde. Odnotowano przypadki trwałego uszkodzenia dysków po wyładowaniu SUG. Rekomendowanym działaniem prewencyjnym dla serwerowni zagrożonych opisanym zjawiskiem jest zastosowanie tłumików, „cichych dysz” lub innych rozwiązań technicznych ograniczających oddziaływanie fali akustycznej na napędy dysków twardych.

System sygnalizacji pożaru/kontroli dostępu/monitoring CCTV
W obiektach wysokościowych system monitoringu, kontroli dostępu, sygnalizacji pożaru, spięty z systemem wizualizacji miejsca wystąpienia zdarzenia oraz bezpośrednim powiadamianiem straży pożarnej, to rozwiązanie standardowe. Pożądany jest nadzór wykwalifikowanych osób w pomieszczeniu monitoringu systemów bezpieczeństwa. Chodzi o osoby, które mają wiedzę o zabudowanych urządzeniach przeciwpożarowych, znają scenariusze pożarowe i matryce wysterowań urządzeń dla poszczególnych zdarzeń. Bywa, że całość systemów pożarowych jest wizualizowana i nadzorowana z jednego pomieszczenia operatorskiego. W takim wypadku trzeba zapewnić specjalne stanowiska i operatorów odpowiedzialnych wyłącznie za sprawy bezpieczeństwa pożarowego. Integracja systemów eksploatacyjnych, pożarowych oraz bezpieczeństwa może w niektórych przypadkach powodować chaos informacyjny i w konsekwencji utrudniać poprawne wykonywanie obowiązków.

Redundancja
W przypadku wieżowców projektanci stawiają wysokie wymagania w zakresie niezawodności urządzeń służących bezpieczeństwu obiektu. Są to przede wszystkim układy zasilania w wodę oraz podtrzymania zasilania elektrycznego obiektu – nie tylko poprzez co najmniej zdublowane linie zasilające, ale również agregaty prądotwórcze oraz zestawy UPS.

Kondygnacje techniczne
W znacznej części obiektów wysokościowych budowane są specjalne kondygnacje techniczne. Umieszcza się na nich urządzenia pomocnicze obiektu, takie jak systemy klimatyzacji, pompownie, zbiorniki pośrednie i inne. Kondygnacje techniczne są również często traktowane jako pasy bezpieczeństwa, gdyż zazwyczaj gęstość obciążenia ogniowego jest na nich znacznie niższa niż na pozostałych poziomach. Ich rozmieszczenie zależy od indywidualnych rozwiązań projektowych, ale przyjmuje się, że występują one średnio co 10 kondygnacji.

Pożary
Jakie są najczęstsze przyczyny pożarów według amerykańskich danych statystycznych zamieszczonych w opracowaniu „High-Rise Building Fires” (NFPA, listopad 2016)? W przypadku oddanych do eksploatacji budynków wysokich mamy do czynienia przede wszystkim z pożarami powstałymi w pomieszczeniach i w związku z eksploatacją urządzeń kuchennych oraz zainicjowanymi przez brak ostrożności przy paleniu wyrobów tytoniowych. Wniosek nasuwa się sam: w pomieszczeniach kuchennych wymogiem minimum jest wyposażenie okapów w stałe urządzenia gaśnicze. Drugą przyczynę – brak ostrożności przy paleniu tytoniu – pozostawię bez komentarza… >> Prace wykończeniowe
> Prowadzenie prac wykończeniowych w wieżowcu może stwarzać zagrożenia związane z wykorzystywanymi materiałami okładzinowymi wewnętrznymi, pracami montażowymi, wprowadzeniem do wnętrz obiektu wyposażenia – przede wszystkim mebli. Aby ten etap prac był bezpieczny pożarowo, należy zapewnić co najmniej: • możliwości gaśnicze – zasilenie minimum instalacji hydrantowych (preferowane uruchomienie SSP oraz SUG tam, gdzie są takie możliwości); • podział na strefy – w przypadku obiektów o dużym stopniu komplikacji wykonywane są odbiory częściowe, a strefy pomiędzy obiektami wchodzącymi w skład kompleksu pożarowego przenikają się; istotnym problemem jest zapewnienie ciągłości wydzieleń ppoż. w takich miejscach jak piony instalacyjne, szyby, ściany oddzielenia przeciwpożarowego; • precyzyjne i bezpieczne pod względem pożarowym zdefiniowanie miejsc składowania surowców, maszyn i urządzeń; • nadzór nad pracami pożarowo niebezpiecznymi; prace tego rodzaju przy miejscowo dużym nagromadzeniu materiałów palnych, jakie występuje na etapie prac wykończeniowych, oraz braku sprawnej detekcji SSP i SUG mogą zwiększać zagrożenie pożarem znacznych rozmiarów.

Aranżacja przestrzeni w okresie eksploatacji/prace aranżacyjne w oddanym obiekcie
Często obiekty, o których mowa w tym artykule, są budowane na wynajem długoterminowy. Po ich oddaniu do eksploatacji wiele pomieszczeń jest w tzw. stanie deweloperskim, gdy czeka na wynajem i aranżację. W przypadku znalezienia najemcy zarządca wraz z właścicielem udostępniają mu powierzchnię, by można było zaaranżować ją zgodnie z indywidualnymi potrzebami. Ze względu na planowane prowadzenie prac budowlanych urządzenia służące bezpieczeństwu pożarowemu budynku są odłączane nawet całymi kondygnacjami. W takich sytuacjach koniecznie trzeba precyzyjnie ustalić umowne, maksymalne granice odłączeń systemów bezpieczeństwa oraz zdefiniować katalog działań kompensacyjnych dla poszczególnych odłączonych systemów.

Nowe funkcje
Zagrożenia dotyczące budynków wysokich to bardzo rozległe zagadnienie i siłą rzeczy nie sposób wyczerpać tematu w jednym artykule. Celem tego tekstu było subiektywne wskazanie potencjalnych zagrożeń dla obiektów wysokościowych. Zresztą duża część opisywanego ryzyka już się zmaterializowała – zarówno w Polsce, jak i za granicą. W artykule nie uwzględniłem szerzej zdarzeń z 11 września 2001 r., jako że jest to przykład oczywisty i powszechnie znany. Pominąłem też kwestie pracy nadzoru, jakości, np. dotrzymywania w warunkach budowy założonych warunków pielęgnacji oraz kontroli klas betonu czy też kontroli konstrukcji stalowych u dostawców. W dziedzinie projektowania wieżowców, jako elementu wpływającego w istotny sposób na krajobraz przestrzeni publicznej, zachodzą nieustanne zmiany. Konsekwencją tego procesu jest ciągłe poszukiwanie przez projektantów nowych form i zastosowań. Intrygująca jest np. idea wykorzystania wysokościowców jako miejsca postoju i ładowania dronów, opracowana przez Hadeel Ayed Mohammad, Yifeng Zhao and Chengda Zhu w projekcie „The Hive”, potencjalnie umiejscowionym na Manhattanie w Nowym Jorku. Może się okazać, że koncepcje, które obecnie są traktowane jako futurystyczne mrzonki pasjonatów techniki, już niedługo urzeczywistnią się w naszych miastach, stwarzając nowe kategorie ryzyka do analizy. ¶

 

About the author

POLECANE DLA CIEBIE

TAGI