1. Statyka - co trzeba wiedzieć?

1.1. Statyk to inżynier budownictwa

Statyka to dyscyplina naukowa, należąca do zawodu budowniczego. Statyk to osoba, która studiowała na Wydziale Inżynierii Lądowej, a następnie specjalizowała się w statyce. Statyk nie jest architektem i w zasadzie nie może projektować budynków, jeśli nie jest do tego specjalnie przeszkolony.

1.2. Rola statyka w projektowaniu

Inżynier budowlany przystępuje do projektu w fazie kompletowania dokumentacji do uzyskania pozwolenia na budowę. Jego zadaniem jest obliczenie budynku, który architekt wymyślił i narysował zgodnie z planami budowlanymi. Plany architektoniczne najczęściej wykonuje architekt, który również spotyka się z inżynierem budowlanym, rzadziej tę komunikację prowadzi inwestor. Rola statyka jest kluczowa, ponieważ zapewnia realizację konstrukcji, w rzeczywistości, aby wszystkie pomysły projektowe funkcjonowały nie tylko na papierze, ale także w rzeczywistości. Obliczenia statyczne zapewniają wytrzymałość i trwałość budynku, który musi być odporny na wiatry i trzęsienia ziemi oraz wytrzymać projektowane obciążenia. Jeśli te podstawowe warunki nie zostaną spełnione, konsekwencje mogą być ogromne, a nawet doprowadzić do zawalenia się budynku.

1.3. Wpływ statyki na architekturę

Architektura i statyka są ze sobą prawie nierozerwalnie związane, ponieważ statyka dotyczy konstrukcji, która jest kluczową częścią każdej budowy. Dlatego architekt i inżynier budownictwa lądowego ściśle ze sobą współpracują podczas projektu, spotykając się i wspólnie szukając rozwiązań. Ponieważ statyka wpływa na architekturę, nieuniknione są wielokrotne wspólne konsultacje dotyczące tego, czy rozwiązanie jest właściwe, czy nie. Statyka to twórcza nauka, która szukając nieszablonowych rozwiązań tam, gdzie pojawia się taka potrzeba, pomaga w realizacji pomysłów architektonicznych.

1.4. Czy statyka jest obowiązkową częścią dokumentacji?

Obliczenia statyczne są obowiązkową częścią dokumentacji do pozwolenia na budowę. Ponieważ statyka jest jednym z obowiązkowych załączników, nie można uzyskać pozwolenia na budowę bez szkiców statycznych. Jeśli ich nie złożysz, gmina oznaczy Twój wniosek jako niekompletny i zwróci się o zmianę. Zwykły termin prawny to 14 dni, co nie wystarcza. Jeśli wniosek nie zostanie wypełniony w wyznaczonym terminie, zostanie odrzucony, co oznacza, że ​​będziesz musiał ponownie złożyć wszystkie dokumenty i – oczywiście – ponownie uiścić wszystkie opłaty.

2. Niezbędne dane dla statyka

2.1. Lokalizacja obiektu

Aby statyk w ogóle zaczął pracować, musi najpierw zapoznać się z lokalizacją, w której będzie znajdował się obiekt lub jeśli jest to kwestia odbudowy lub remontu. Lokalizacja jest ważna głównie ze względu na mapę meteorologiczną, która pokazuje średnie roczne opady; drugim powodem jest przegląd map sejsmicznych, z których można dowiedzieć się, czy i na ile dany obszar jest sejsmiczny. Aby odczytać te dane, statyk nie potrzebuje dokładnych współrzędnych, czyli dokładnych oznaczeń ulicy i numeru domu; wystarczy znać osadę. Zgodnie z tymi wszystkimi informacjami statyk będzie wiedział, co uwzględnić w swoich obliczeniach. Na terenach górskich, gdzie opady śniegu są większe, a co za tym idzie obciążenie jakie powodują, takich danych nigdy nie wolno ignorować. Jeśli chodzi o prognozy sejsmiczne, to z pewnością nie mogą być one przybliżone, ponieważ nie ma „średniorocznych” trzęsień ziemi. Trzęsienia ziemi na obszarze Polski są stosunkowo rzadkie i zwykle ograniczone do zjawisk o niewielkiej intensywności. Aktywność sejsmiczna jest monitorowana przez sieć obserwatoriów sejsmicznych, działających w ramach Instytutu Geofizyki PAN. Większość trzęsień ziemi związanych jest ze zjawiskami neotektonicznymi na obszarze Karpat i Sudetów, a ich ogniska znajdują się w uskokach i (w przypadku Karpat) wzdłuż nasunięć tektonicznych. Naturalne wstrząsy odnotowano także w rejonie Strefy Teisseyre’a-Tornquista, Górach Świętokrzyskich i na Podlasiu. Ponadto w wyniku działalności górniczej obszarami wzbudzonej aktywności sejsmicznej są okolice Bełchatowa, Górny Śląsk oraz Legnicko-Głogowski Okręg Miedziowy. Od czasu gdy prowadzi się regularne pomiary zarejestrowane magnitudy wstrząsów nie przekraczały 4,7.

2.2. Nośność gruntu

Ponieważ zadaniem statyka jest m.in. obliczanie osiadań gruntu pod obciążeniem oraz samego budynku, czyli przede wszystkim fundamentów, bardzo ważna jest dla niego również informacja o składzie terenu. Teren podmokły jest bardzo miękki, więc domy w takich miejscach osiadają znacznie szybciej niż domy na kamienistym gruncie. Dlatego miękkiego terenu nie należy obciążać tak bardzo jak np. kamienia, co oznacza, że ​​projekt domu musi być rozplanowany inaczej – wielkość, ilość pięter i sama konstrukcja. Jeżeli obliczenia statyczne wykażą, że pod wpływem obciążenia odnośnie mniejszej nośności terenu fundamenty budynku będą się szybciej osiadać, należy znaleźć inne rozwiązanie projektowe.

2.3. Plan architektoniczny

Podstawową rzeczą, której potrzebuje statyk, jest oczywiście plan architektoniczny budynku. Do obliczeń statycznych wystarcza dokumentacja do pozwolenia na budowę, gdyż plany te zawierają już dane o systemach konstrukcyjnych, materiałach i przewidywanych wymiarach elementów konstrukcyjnych. Na podstawie planów architektonicznych inżynier budowlany wykona obliczenia od fundamentu po dach.

2.4. Specyfika architektoniczna

Statyk musi zostać poinformowany, czy projektowany dom ma pewne cechy, których nie da się ominąć lub zmienić, gdyż zakłóciłoby to całą koncepcję. Jeśli na przykład architekt chce tarasu wspornikowego, czyli wystającego, statyk nie może go zakotwiczyć, umieszczając pod nim filar. Choć byłoby to zdecydowanie najłatwiejsze rozwiązanie, zaburzałoby obraz architektoniczny i zmieniało całość. W takich przypadkach musi wykorzystać całą swoją wiedzę i kreatywność, aby znaleźć celowe rozwiązanie, które nie zmieni architektury, ale jednocześnie spełni wymagania związane ze stabilnością i bezpieczeństwem konstrukcji.

2.5. Finanse

Ważne jest, aby statyk był świadomy limitu finansowego inwestora, ponieważ ma to wpływ na rozwiązania, które zaproponuje. Jeśli dostępne środki są dość ograniczone, będzie musiał dostosować swoje rozwiązania i znaleźć satysfakcjonującą propozycję za jak najmniejszą kwotę i tym podobne. Jeśli jednak budżet jest duży, statyk ma większą swobodę kreatywnego myślenia i znajdowania niestandardowych rozwiązań.

3. Obliczenia statyczne nowego obiektu

3.1. Nośność budynku

Obliczenia statyczne zawierają dane dotyczące nośności budynku. Oznacza to, że statyk oblicza całą konstrukcję nośną budynku od podłogi do sufitu, aby określić, jakie wymiary muszą mieć poszczególne elementy i jaki musi być system konstrukcyjny, aby dom wytrzymał obciążenie. Obciążenie obejmuje ciężar własny budynku, tj. ciężar elementów konstrukcyjnych, obciążenie śniegiem, obciążenie wiatrem oraz łączne obciążenie urządzeniami, meblami i najemcami. Aby poznać ciężar własny poszczególnych elementów, statyk potrzebuje dokładnych danych o materiałach konstrukcyjnych. Obliczenia statyczne domu zawsze zaczynają się na dachu i  w kierunku ziemi, a kończą na fundamentach.

3.2. Wymiary poszczególnych elementów

Na podstawie wyników obliczeń statyk określi wymiary poszczególnych elementów konstrukcyjnych. Konkretnie oznacza to, że zostanie określona grubość ścian, średnica słupów nośnych, wysokość i szerokość belek dachowych, wymiary fundamentu…. Wszystkie wymiary są ustalane tak, aby zapewnić jak najbardziej optymalne wykorzystanie materiału. Celem badania statycznego nie jest uzyskanie jak największej grubości i wielkości wszystkich elementów, aby utrzymały wszystkie obciążenia. Wymiary większe niż to konieczne to wyższy ciężar własny, a co za tym idzie większe obciążenie, a jednocześnie większe zużycie materiału, co oznacza wyższy koszt. Dobry statyk będzie więc zawsze starał się wydobyć to, co najlepsze, aby zapewnić bezpieczeństwo, ale także wydajność.

3.3. Wpływ mrozu i wymiarowanie fundamentów

Statyk określa między innymi wymiary fundamentu. Wymiary fundamentu zależą przede wszystkim od tego, czy jest to płyta fundamentowa, czy fundamenty pasmowe. W przypadku fundamentów pasowych ważne jest, aby były odporne na mróz, na co wpływa również głębokość montażu, a dokładniej położenie – im głębiej pod ziemią, tym bezpieczniejsze są przed zamarzaniem. Oprócz głębokości fundamentu inżynier budowlany określi niezbędne wymiary, aby mogły wytrzymać obciążenie domu bez zniekształceń.

3.4. Odporność na trzęsienia ziemi

Obliczenia statyczne obejmują również projekcję trzęsienia ziemi. Obecnie istnieją niezawodne, specjalne programy do symulacji komputerowych, które pozwalają statykowi planowany obiekt narazić na różne potencjalne sytuacje, w rzeczywistości na działanie różnych sił, w tym trzęsień ziemi, i na podstawie tych projekcji przewidzi zachowanie terenu, materiałów i samego obiektu. Oczywiście nie ma budynku, który byłby w stanie wytrzymać katastrofalne trzęsienia ziemi, które zdarzają się raz na sto lat lub mniej, ale zwykłe wstrząsy, które są przewidywane na podstawie raportów z instytutów sejsmologicznych dla pewnych obszarów, każdy obiekt musi bez problemu amortyzować. Wreszcie, jeśli nastąpi zawalenie się lub zapadnięcie części, musi to nastąpić w zamierzony sposób, aby spowodować jak najmniej szkód i nie spowodować utraty życia ludzkiego.

3.5. Odporność na wiatr

Innym obciążeniem poziomym, oprócz trzęsień ziemi, jest przyspieszenie wiatru. Konstruktor obliczy, czy wybrany system budowy domu pozwala na bezpieczne pokonywanie obciążeń wiatrem i w razie potrzeby wzmocni go dodatkowymi poziomami lub ścianami. Obciążenie wiatrem nie jest bez znaczenia, zwłaszcza na obszarach charakteryzujących się silnymi wiatrami sezonowymi.

3.6. Detale

Wreszcie inżynier budowlany pełni również rolę doradcy w zakresie szczegółów budowy. Ponieważ ma dużą wiedzę na temat konstrukcji, architekcie zaproponuje detale, które najlepiej pasują do wybranego systemu budowlanego.

4. Obliczenia statyczne istniejącego budynku

 4.1. Opinia o wytrzymałości konstrukcji

Jeśli zastanawiasz się, czy Twój 100-letni dom z powodzeniem przetrwa kolejne trzęsienie ziemi, czy też pilnie potrzebuje remontu, możesz wezwać inżyniera budownictwa i zapytać o jego opinię. Inżynier budowlany sprawdzi wytrzymałość i uszkodzenia istniejącej konstrukcji. Sprawdzi konstrukcję dachu w celu utwierdzenia stanu drewna (czy jest zgnilizna, czy jest uszkodzone), sprawdzi czy nie ma pęknięć w ścianach i płytach podłogowych oraz dokona oględzin fundamentów, gdzie sprawdzi osiadanie domu i degradację materiału z powodu wilgoci, pleśni lub mrozu. Aby móc sprawdzić stan fundamentów, najpierw należy wykonać wykop lub sondowania w co najmniej dwóch punktach wokół domu, a do tego potrzebni są również fachowcy. Teoretycznie możesz sam wykonać wykop, ale fundamenty mogą być bardzo głębokie, co oznacza, że ​​musiałbyś kopać bardzo głęboko. W przypadku gleb skalistych taka praca jest długotrwała i wymagająca, dlatego najlepiej zatrudnić fachowców.

4.2. Opinia w sprawie rekultywacji istniejącego obiektu

Zgodnie z ustaleniami dotyczącymi budynku inżynier budowlany wyda następnie opinię i instrukcje dotyczące remontu istniejącego budynku. Instrukcja będzie zawierała konkretne sugestie, jak wzmocnić ściany i płyty, czyli linie pionowe i poziome, czy lepiej wyburzyć element i zastąpić go nowym (ponieważ jest w złym stanie), jak wzmocnić fundamenty (jeśli konieczne) i tak dalej. Zaproponuje również hydro i termiczną izolację obiektu.

5. Ile kosztują obliczenia statyczne?

Koszt obliczeń statycznych uzależniony jest od wielkości i złożoności obiektu. W przypadku standardowego domu jednorodzinnego można spodziewać się ceny od 6000 do 8000 PLN, a przy większych lub bardziej skomplikowanych budynkach cena rośnie wprost proporcjonalnie do metrażu.