DESKOWANIA NA WSPÓŁCZESNEJ BUDOWIE, czyli systemowe kształtowanie betonu

Artykuł porusza problematykę związaną z urządzeniami kształtującymi i formującymi mieszankę betonową. Przedstawiono w nim charakterystykę technologii betonowego budownictwa monolitycznego oraz wykorzystywanych w niej szalunków. Deskowania sklasyfikowano w aspekcie różnych kryteriów i zestawiono te, które są współcześnie stosowane w Polsce.

WOJCIECH DROZD – Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej, Katedra Zarządzania w Budownictwie

7 dekad budownictwa monolitycznego w Polsce

Historia urządzeń kształtujących i formujących mieszankę betonową w Polsce zaczyna się we wczesnych latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku, kiedy to coraz częściej spotykamy pierwsze budynki ze stropami oraz ścianami wykonanymi w technologii betonowego budownictwa monolitycznego (TBBM). Późniejsze lata ukazują prawdziwie oryginalną twórczość technologiczną, tworzącą pierwsze własne systemy deskowań, niekiedy dużo nowocześniejsze niż rozwiązania zachodnie. Kolejne lata nie są już dla nas takie łaskawe, chociażby przez napływ metod prefabrykowanego budownictwa betonowego. Dopiero lata dziewięćdziesiąte ukazują prawdziwy renesans tejże technologii, która obok technologii tradycyjnej (budownictwo jednorodzinne) dominuje na rynku budowlanym do dziś.

Potrzeba sklasyfikowania rozwiązań

Zagadnienie urządzeń formujących w technologii monolitycznej jest tematem dość słabo opracowanym w literaturze polskiej. Materiały, informacje techniczne, charakterystyki materiałowe znajdują się przede wszystkim w opracowaniach i katalogach zakładowych (producentów). Dostępność źródeł niby jest duża, lecz najczęściej rozłożona w kilku-, kilkunastu egzemplarzach, co powoduje rozproszenie wiedzy. Na rynku specjalistycznej literatury branżowej brakuje pozycji, w których znajdowałyby się wszystkie produkty danych firm. Pozycja taka byłaby bazą dostępnych modeli szalunków i zawierałaby np. porównania oraz informacje potrzebne dla potencjalnego najemcy (nabywcy). Tym bardziej że powszechna dziś budowa mostów i wiaduktów, współtworzących infrastrukturę drogową, wymaga wykorzystania wszelakich dostępnych form deskowań wieżowych oraz przesuwnych. W niniejszym artykule podjęto próbę sklasyfikowania, scharakteryzowania i zestawienia poszczególnych rozwiązań w technologii systemowego kształtowania betonu, dostępnych w Polsce.

Współczesne cechy technologii betonowego budownictwa monolitycznego

Technologia betonowego budownictwa monolitycznego przybrała uprzemysłowione formy technologiczno-organizacyjne [1]. Charakteryzują się one:

• używaniem przemysłowo produkowanych urządzeń formujących uniwersalnego i wielokrotnego stosowania;
• przemysłową produkcją masy betonowej oraz siatek i szkieletów zbrojenia;
• mechanizacją procesów podstawowych na terenach budów: żurawie do montażu i demontażu urządzeń formujących, montaż szkieletów zbrojenia, dowóz mieszanki betonowej na teren budowy specjalnymi samochodami oraz transport betonu bezpośrednio do urządzeń formujących za pomocą pomp.

W celu realizacji przedsięwzięcia technologią betonowego budownictwa monolitycznego należy spełnić odpowiednie warunki i uzgodnić [1]:

• dobór materiałów i sposoby ich zastosowania w określonych elementach obiektów budowlanych, zapewniających spełnienie konkretnych parametrów fizycznych, a w tym wytrzymałościowych, dyktowanych ustalonymi wymaganiami użytkowymi;
• dobór odpowiedniego sprzętu pomocniczego, narzędzi i grup roboczych do procesów technologicznych wznoszenia obiektów;
• technologie i organizacje wszystkich założonych procesów pomocniczych oraz zasadniczych, zapewniające zachowanie wymagań technicznych i dobrą jakość robót;
• powiązania, uwarunkowania i rozwiązania organizacyjne zapewniające poprawne technicznie, skuteczne, bezpieczne oraz ekonomiczne działanie przy całokształcie realizacji obiektów;
• warunki techniczne i ekonomiczne wraz z ustaleniami dotyczącymi kontroli we wskazanym zakresie.

Charakterystyka urządzeń formujących mieszankę betonową

Stosowane obecnie szalunki wykonywane są również ze stali [2]. Mimo to zachowało się tradycyjne określenie „deskowania”, które we wcześniejszych latach w pełni bazowało na drewnie (tarcicy) jako głównym materiale. Współcześnie, ze względu na czas i koszty, tradycyjne deskowania mogą być wykorzystywane jedynie przy małym froncie robót betonowych (np. domy jednorodzinne) bądź przy zabezpieczeniu robót ziemnych. Nowoczesne rozwiązania opierają się na coraz lepszych urządzeniach formujących, pozwalających na znaczne obniżenie pracochłonności i wielokrotne wykorzystanie (trwałość urządzenia).

Realizacja obiektów budowlanych w technologii betonowego budownictwa monolitycznego odbywa się w miejscu budowy. Deskowania powinny nie tylko nadawać elementom z betonu kształt i wymiary przewidziane w projekcie, ale muszą również przenosić różne obciążenia, jak choćby od parcia mieszanki betonowej. Muszą zatem mieć odpowiednią wytrzymałość oraz sztywność. Nie mogą ulegać wstrząsom i odkształceniom w czasie betonowania. Dlatego stosuje się różnego rodzaju ściągi, jarzma, zastrzały, łączniki oraz rozparcia.

Ponadto urządzenia formujące mieszankę betonową tworzą tak zwaną przegrodę. Z założenia bowiem muszą zapewniać elementom konstrukcyjnym zachowanie ich zasadniczych właściwości [2]:

• ukierunkowania powierzchni (pionowego, poziomego, czasem ukośnego),

• kształtu powierzchni (płaskiego lub z różnego rodzaju krzywiznami),
• charakterystyki otrzymywanej powierzchni (gładkiej, szorstkiej lub w określony sposób ozdobionej).

Jest zupełnie zrozumiałe, że w procesie wznoszenia betonowej konstrukcji monolitycznej bardzo ważnym elementem jest czas. Przegroda – deskowanie musi się pojawić w ściśle określonym momencie i „zniknąć” w innym, ale także zaplanowanym czasie. Deskowania muszą być szybkie w montażu oraz demontażu, i to w odpowiedniej, założonej z góry kolejności zapewniającej pożądany kierunek narastania konstrukcji. Względy czysto ekonomiczne wymusiły fakt wielokrotnego stosowania deskowań, tzn. z dużą krotnością powtórzeń oraz do realizacji różnego rodzaju elementów konstrukcyjnych, co można uznać w pewnym stopniu za przejaw uniwersalizacji.

Klasyfikacja urządzeń formujących mieszankę betonową

W wyniku stosowania w budownictwie konstrukcji żelbetowych monolitycznych wykształciło się wiele typów urządzeń formujących, których wybór w dużym stopniu zależy od cech i parametrów konstrukcyjnych obiektu budowlanego, dla którego mają być przeznaczone, takich jak:

• rodzaj konstrukcji obiektu (ścianowy, belkowy, bezbelkowy),
• wielkość obiektu i możliwość wyszczególnienia powtarzalnych układów konstrukcyjnych,

• wysokość kondygnacji,
• wymagania odnośnie do gładkości powierzchni betonowych,
• wymagania odnośnie do szczelności ścian.

Stałe usystematyzowanie urządzeń formujących mieszankę betonową jest trudne, gdyż cały czas powstają nowe rozwiązania, wybiegające poza przyjęte kryteria i podziały. Najbardziej uniwersalna oraz aktualna wydaje się klasyfikacja zaproponowana przez prof. L. Rowińskiego [3].

Podstawowym podziałem urządzeń formujących jest podział na:

• tradycyjne,
• systemowe,
ze względu na krotność ich wykorzystania:
• jednorazowe (indywidualne),
• powtarzalne (inwentaryzowane)
oraz ze względu na orientację betonowanego elementu:
• pionowe,
• poziome,
• specjalne.

Deskowania jednorazowe (indywidualne)

Z reguły są wykonywane z drewna lub wodoodpornej sklejki i służą jednorazowo do ukształtowania niepowtarzalnych elementów konstrukcji [2]. Po stwardnieniu betonu deskowanie jest rozbierane na poszczególne elementy – deski. Odzyskany materiał, w miarę możliwości, jest wykorzystywany ponownie (około czterech razy). Stosuje się je głównie dla elementów budowlanych, których konstrukcja nie pozwala na użycie deskowań powtarzalnych. Indywidualny charakter konstrukcji ogranicza bardziej racjonalne rozwiązania technologiczne i organizacyjne. Produkcja oraz przygotowanie deskowań, razem z konstrukcją zapewniającą odpowiednią stateczność i nieodkształcalność, muszą być przeprowadzane zgodnie z obowiązującymi wymaganiami normowymi oraz warunkami technicznymi [4].

Deskowania powtarzalne (rozbieralno-przestawne)

Współtworzą system deskowań umożliwiający wielokrotne stosowanie ich do wykonywania identycznych lub podobnych kształtów elementów konstrukcji [2]. Są wykonywane z gotowych płyt (tarcz), które po stwardnieniu betonu rozbiera się i montuje w nowym miejscu. Deskowania te można podzielić w zależności od rodzaju obiektu, technologii wykonania, zastosowania mechanizacji oraz wykonywania danego elementu budowli (np. fundamenty).

Deskowania przestawne drobno- i średniowymiarowe

Deskowania te mogą być stosowane do większości elementów występujących w budownictwie powszechnym i przemysłowym. Masy elementów drobnowymiarowych rozbieralno-przestawnych nie mogą przekraczać 50 kg w przypadkach ich ręcznego, indywidualnego montażu oraz demontażu (zespoły 2-osobowe). Komplety drobno-, średniowymiarowych, płytowych, rozbieralno-przestawnych urządzeń formujących składają się z:

• tarcz poszycia formującego ściany;
• zastrzałów rurowych zapewniających stateczność montowanych płyt;
• kątowników złączowych do połączenia tarcz w narożach;
• przewleków, klinów, zamków i łączników do scalenia tarcz;
• łączników dystansowych;
• stojaków teleskopowych ( słupy segmentowe);
• dźwigarków rozsuwnych;
• elementów wspornikowych do pomostów roboczych, tarcz formowania betonowych elementów wspornikowych;
• tarcz formowania stropów.

Deskowania przestawne wielkowymiarowe

Są wykorzystywane do formowania ścian różnych grubościach oraz wysokościach. Składają się ze standardowych elementów: stalowych dźwigarów, podłużnic i krawędziaków drewnianych, poszycia ze sklejki, elementów rektyfikująco-stabilizujących oraz ściągów przelotowych. Dźwigary wzdłuż swojej pionowej osi mają otwory służące do spinania ich z poziomymi usztywnieniami z drewnianych krawędziaków. Otwory w dźwigarach wykorzystywane są również do mocowania wsporników pomostów roboczych.

Wymiary elementów płyt wielkowymiarowych urządzeń formujących dostosowuje się do wymiarów realizowanych konstrukcji oraz udźwigu żurawi zastosowanych na budowie, gdyż wymagają one przy montażu i demontażu posiłkowania się wskazanymi maszynami transportu wewnętrznego budowy.

Stosowanie systemów wielkowymiarowych zdecydowanie podnosi zmechanizowanie robót budowlanych, efektywność i czas samej budowy, lecz wielkowymiarowość płyt wprowadza zróżnicowane ograniczenia w zakresie uniwersalności, wymiarów oraz ciężarów elementów formujących.

Deskowania członowe

Deskowania członowe zostały pomyślane jako urządzenia do formowania fragmentów budynków, w których komory wydzielane ścianami konstrukcyjnymi są otwarte na zewnątrz. Klasycznym rodzajem deskowań członowych są deskowania tunelowe, których nazwa pochodzi od kształtu podstawowego elementu.

Elementy tunelowe składają się z trzech tarcz i konstrukcji usztywniającej. Tarcze formują powierzchnie przeciwległych ścian oraz łączą je ze stropem. Są połączone ze sobą za pomocą zawiasów lub specjalnych zamków umożliwiających odchylenie ich do wewnątrz komory w czasie rozdeskowania. Konstrukcja usztywniająca ma mechanizm umożliwiający opuszczenie tarczy formującej strop w czasie rozformowania. Ponieważ opero-wanie takimi elementami, szczególnie pod-czas rozdeskowania, jest dosyć trudne, zwłaszcza przy większych rozpiętościach płyty stropowej, elementy tunelowe zastępuje się czasem elementami kątowymi, będącymi jakby połówkami elementu tunelowego. Operowanie nimi jest znacznie łatwiejsze, choć zwiększona liczba elementów wydłuża czas montażu i demontażu deskowania.