Konstrukcje wieżowe żelbetowe i murowe. Podstawy diagnostyki

Przedmiotem monografii są konstrukcje wieżowe żelbetowe i murowe (kominy żelbetowe i murowane, wieże telekomunikacyjne, wieże antenowe, widokowe itp.). Od innych konstrukcji odróżnia je szerokie spektrum oddziaływań i wpływów, jakim są poddane (obciążenia zewnętrzne statyczne i dynamiczne, wpływy termiczne, wpływy fizykochemiczne, obciążenia klimatyczne, w tym insolacja, czynniki natury reologicznej itp.). Żelbetowe i murowe konstrukcje wieżowe są z jednej strony obiektami budowlanymi, z drugiej zaś mogą pełnić funkcje urządzeń technologicznych o istotnym znaczeniu dla funkcjonowania zakładów przemysłowych i elektrowni (np. kominy przemysłowe).

W monografii prezentowane są wyniki prac badawczych i ekspertyzowych oraz obserwacji prowadzonych w okresie ostatnich trzydziestu lat, dotyczących żelbetowych i murowych konstrukcji wieżowych w zakresie obejmującym zarówno badania poligonowe (in situ), laboratoryjne, jak i wyniki analiz obliczeniowych. W tym okresie wdrożono w Polsce do praktyki projektowania i wykonawstwa postanowienia norm europejskich, związane z zaostrzonymi wymaganiami ochrony środowiska i zapewnieniem trwałości tych konstrukcji. Dużą część rozpatrywanych obiektów, zaprojektowanych i zrealizowanych według wcześniej obowiązujących norm, poddano modernizacji i remontom przy zastosowaniu nowych rozwiązań materiałowo-technologicznych i konstrukcyjnych.

W rozdziale 2., poprzedzonym wstępem, przedstawiono zasady ustalania wartości obciążeń i oddziaływań, jak również podstawowe ustalenia dotyczące projektowania i wymiarowania konstrukcji wieżowych według norm PN-EN. Szczegółowo opisano procedurę dotyczącą wyznaczania charakterystycznego obciążenia wiatrem w kierunku działania wiatru w odniesieniu do konstrukcji wieżowych cylindrycznych i zbieżnych. Zasadniczą część monografii poświęcono diagnostyce rozpatrywanych typów konstrukcji, zgodnie z wymaganiami przyjętymi w aktualnych normach europejskich, wraz z przykładami zastosowań w odniesieniu do istniejących obiektów.

W rozdziałach 3., 4. i 6. przedstawiono naukowe podstawy dotyczące nośności przekrojów pierścieniowych i prostokątnych wież, poddanych zginaniu

z udziałem siły osiowej. Uzyskano w tym zakresie szereg oryginalnych rozwiązań w postaci analitycznej (zależności matematycznych), z uwzględnieniem fizycznej nieliniowości materiałów. Otrzymane rozwiązania przedstawiono w postaci krzywych interakcji siła osiowa – moment zginający. Porównano je z wynikami badań słupów żelbetowych ściskanych mimośrodowo, uzyskując dobrą zgodność. Oddziaływania termiczne, jakim poddane są rozpatrywane konstrukcje wieżowe, omówiono w rozdziale 5. Według zastosowanego w monografii podejścia, momenty w przekrojach pionowych i poziomych, wynikające z odkształceń wymuszonych spowodowanych różnicą temperatury oraz owalizacją, wyznaczane są na podstawie zależności moment – krzywizna, z uwzględnieniem rozciągania betonu między rysami (tension stiffening).

Rozdziały 5 – 8 poświęcone są głównie diagnostyce poszczególnych typów konstrukcji wieżowych, zaś w rozdziale 9. przedstawiono system komputerowo wspomaganego monitoringu konstrukcji wieżowych wraz z programami komputerowymi powstałymi na bazie opracowanych w monografii algorytmów obliczeniowych.