W PREFABRYKACJI NIE MA RZECZY NIEMOŻLIWYCH
Opierając się na doświadczeniu z różnych projektów, poniżej przedstawiłem w dużym skrócie zarówno zalety konstrukcji prefabrykowanych, jak i zagadnienia, które wymagają przemyślenia. W mojej opinii dla współczesnej prefabrykacji nie ma rzeczy niemożliwych pod warunkiem, że kierunek działania i rozwiązania będą odpowiednio wcześniej przemyślane. Będzie się rozwijała, a wraz z nią różne technologie, zarówno wytwarzania elementów, m.in. technologia druku 3D, jak i transportu oraz montażu na budowie, z naciskiem na automatyzację procesów i zmniejszenie udziału czynnika ludzkiego. Wskazane jest więc, aby wszyscy uczestnicy procesu inwestycyjnego, włączając w to inwestorów, projektantów oraz wykonawców, byli zaznajomieni z różnymi aspektami prefabrykacji, dzięki czemu w sposób świadomy i racjonalny będą mogli podejmować właściwe decyzje na odpowiednim etapie projektu.
Prefabrykacja nie jest w Polsce nowym tematem. Na przełomie lat 70. i 80. XX wieku była to powszechnie stosowana technika projektowania i wznoszenia budynków mieszkalnych, biurowych czy też przemysłowych. Po tym okresie odeszła nieco w zapomnienie, szczególnie w budownictwie kubaturowym – mieszkaniowym i biurowym. Obecnie obserwujemy ponowne zainteresowanie tym zagadnieniem. Dlaczego? W grę wchodzi kilka czynników.
Prefabrykacja ma wiele znaczeń
Możemy o niej mówić zarówno w zakresie elementów konstrukcji, jak i elementów osłonowych, elewacyjnych, wykończeniowych oraz instalacyjnych, gdy pojedyncze fragmenty scalane są w większe zestawy. Prefabrykacja może dotyczyć pojedynczych elementów lub całych części budynków. W przypadku konstrukcji stalowych oraz drewnianych niemal zawsze mówimy o prefabrykacji, ponieważ elementy jednostkowe, takie jak słupy, belki, płyty ścienne czy też dachowe, trafiają na plac budowy jako gotowe do montażu. Innowacyjnością jest zwiększenie stopnia prefabrykacji na całe segmenty budynków realizowane łącznie z wykończeniem w standardzie deweloperskim „pod klucz”. Mówimy wówczas o tzw. prefabrykacji modułowej (wolumetrycznej).
Przewagi prefabrykacji betonowej
W przypadku konstrukcji żelbetowych mamy wybór między technologią tradycyjną monolityczną, a prefabrykowaną. Jakie są różnice? Po pierwsze prefabrykacja daje możliwość przyspieszenia pracy na budowie poprzez przeniesienie większości produkcji do zakładu, gdzie nie ma wpływu warunków atmosferycznych, stosowane są nowoczesne, zautomatyzowane linie produkcyjne, kontrolowane jest środowisko wytwarzania elementów oraz ich jakość. Elementy, które nie spełniają określonych kryteriów, mogą być wyeliminowane lub skorygowane przed transportem w miejsce docelowe. Dzięki temu na placu budowy nie trzeba wykonywać większej części tzw. robót mokrych, szczególnie w przypadku konstrukcji żelbetowych.
Montaż
Na budowie są to zatem montaż, wykonanie połączeń, nadbetonu oraz wykończenia. W tym obszarze również obserwujemy obecnie nowoczesne rozwiązania. Coraz częściej stosowane są produkty systemowe do połączeń konstrukcji, np. łączniki stóp fundamentowych i słupów, belek itp., dzięki którym po raz kolejny zwiększamy tempo wykonania konstrukcji oraz znacząco je upraszczamy. Obserwowałem montaż wysokich słupów na stopach fundamentowych, który zajmuje około 10 minut dla jednej sztuki. W konstrukcjach żelbetowych jest to zupełnie nieporównywalne z technologią tradycyjną monolityczną, w której należy uwzględnić czas potrzebny na szalowanie elementów, stemplowanie, tymczasowe wypieranie, betonowanie, pielęgnację betonu oraz osiągnięcie wymaganych parametrów wytrzymałościowych.
Optymalizacja kosztów wykonania i śladu węglowego
Kolejnym elementem jest zmniejszenie ilości sprzętu oraz pracowników na placu budowy. To z kolei obniża koszty wykonania oraz, co najważniejsze, poprawia warunki bezpieczeństwa. Dodatkowo w przypadku stosowania systemowego połączenia skręcanego pomiędzy słupem a stopą fundamentową zmniejszamy wysokość stopy i słupa w porównaniu z zastosowaniem wyższych stóp kielichowych, co oprócz oszczędności czasowych wpływa również na zmniejszenie ilości robót ziemnych, transportu urobku oraz ilości materiału (betonu) użytego do wykonania konstrukcji. Ma też zatem aspekt ekologiczny, ilości emisję dwutlenku węgla (transport i produkcja materiałów).
Ściany i elewacje
Prefabrykowane bywają również całe zestawy ścian i elewacji. Mogą to być zarówno wewnętrzne ściany działowe, jak i zewnętrzne ściany warstwowe, które przyjeżdżają na budowę łącznie z osadzoną stolarką i wykończeniem elewacji. Mamy na polskim rynku rodzime firmy, które doskonale radzą sobie z takimi realizacjami. O częściowej prefabrykacji możemy też mówić w przypadku instalacji budynkowych.
Instalacje budynkowe
Większość urządzeń jest dostarczana na plac budowy gotowa, podobnie jest z kanałami, rurami, korytami, trasami kablowymi itp. Na miejscu są montowane w większe układy i trasy. W tym przypadku jednak trudno jest sprefabrykować większe fragmenty instalacji, ze względu na konieczność wprowadzenia ich i montażu w już istniejącej konstrukcji budynku.
Indywidualne projekty i rozwiązania
Istnieją też sytuacje, w których nie ma możliwości prowadzenia skomplikowanych prac budowlanych w terenie ze względu na brak miejsca na zaplecze budowy lub ze względu na warunki pogodowe. Wówczas również prefabrykacja przychodzi z pomocą.
Prefabrykacja na Antarktydzie
Ciekawym przykładem jest przygotowywany obecnie do realizacji budynek Polskiej Stacji Antarktycznej im. Henryka Arctowskiego, w którego projekcie brało udział Buro Happold. Cały budynek zostanie wytworzony w Polsce, w częściach przetransportowany na miejsce docelowe drogą morską i tam złożony, w dosyć skomplikowanych warunkach terenowych i klimatycznych.
Gotowe segmenty
Coraz częściej można usłyszeć owspomnianej wcześniej prefabrykacji modułowej, gdy w zakładzie prefabrykacji wykonywane są w pełniwyposażone segmenty budynku, np.jednostki stanowiące odrębne mieszkania czy też pokoje hotelowe. Sąone transportowane na plac budowy i montowane we wznoszonym budynku, który w dużym stopniu składany jest dzięki temu z „klocków”. Ogranicza to w bardzo dużym zakresie zarówno prace konstrukcyjne, jak i instalacyjne oraz wykończeniowe na budowie. Odmianę tego systemu stanowi prefabrykacja mniejszych modułów łazienkowych.
Wyzwania inżynierskie przy stosowaniu prefabrykacji
Na podstawie projektów, które zrealizowaliśmy, można określić kilka głównych punktów. Jedną z pierwszych wątpliwości, z jaką spotykam się w rozmowach na ten temat, jest elastyczność w kształtowaniu przestrzeni. Prefabrykacja wymaga przemyślanego układu konstrukcyjnego budynku, lubi powtarzalność oraz regularne, z reguły ortogonalne układy. Nie ogranicza to funkcjonalności przestrzeni, ale na pewno narzuca kierunek jej kształtowania. Można oczywiście stosować bardziej złożoną geometrię, jednak im bardziej ją skomplikujemy i zwiększymy liczbę nietypowych elementów, krawędzi itp., tym mniejsza będzie przewaga kosztowa prefabrykacji nad tradycyjną konstrukcją monolityczną. W prefabrykacji pojawiają się też dodatkowe elementy, takie jak belki, krótkie wsporniki na słupach, widoczne linie podziału płyt prefabrykowanych. Należy to uwzględnić pod kątem koordynacji branżowej, jak i pod względem wizualnym. W przypadku konstrukcji modułowych, gdy wytwarzane są całe części budynków, również konieczne są powtarzalność i typowość. Ze względu na produkcję w pełni wyposażonych modułów, które mają postać prostopadłościennych kostek i muszą do siebie pasować, nie ma możliwości kształtowania dowolnej przestrzeni typu open space. Takie rozwiązania sprawdzają się w budownictwie mieszkaniowym, hotelach, akademikach, gdy układ budynku i pomieszczeń jest łatwy do podziału.
Kolejnym czynnikiem jest możliwość przyszłej adaptacji i zmian. W przypadku zastosowania elementów prefabrykowanych, szczególnie płyt stropowych kanałowych, konieczne staje się odpowiednie usytuowanie przebić (otworowania). Nie mogą być one wykonywane w dowolnym miejscu, powinny być skoordynowane z układem konstrukcyjnym elementów, a to ma wpływ na aranżację i architekturę. Podobnie z przewiercaniem płyt, szczególnie w przypadku konstrukcji sprężonych – jest możliwe, ale wymaga dokładnej analizy i większej precyzji niż przy konstrukcjach monolitycznych.
Przy określaniu podziału na elementy czy też moduły należy wziąć pod uwagę uwarunkowania transportowe oraz możliwości operacyjne dźwigów, a więc dopuszczalną skrajnię wymiarów oraz ciężar elementów. W przypadku dużych części można rozważyć transport specjalny. Mając na uwadze powyższe, bardzo ważne jest, aby decyzję o prefabrykacji podjąć na wczesnym etapie przygotowywania inwestycji i z tak określonym założeniem prowadzić cały proces, uwzględniając odpowiednie uwarunkowania w projekcie architektonicznym, konstrukcyjnym i w projektach instalacyjnych. Szczegółowe wytyczne branżowe muszą być określone odpowiednio wcześniej, aby możliwa stała się prefabrykacja elementów z uwzględnieniem otworowania, mocowań, peszli itp.
