Prefabrykacja betonowa w Polsce - od codzienności do zaawansowanych konstrukcji

Niemal każdy aspekt przestrzeni zagospodarowanej współcześnie przez człowieka w mniejszym lub większym stopniu wykorzystuje prefabrykaty betonowe. Spotykamy je na każdym kroku, od realizacji z drobnowymiarowych elementów, jak kostka brukowa, po rozbudowane konstrukcje obiektów użyteczności publicznej.

Niektóre prefabrykaty, jak rury, studnie kanalizacyjne czy zbiorniki retencyjne, dyskretnie tworzą studnie kanalizacyjne czy zbiorniki retencyjne dyskretnie tworzą infrastrukturę podziemną, a o ich istnieniu oraz roli dowiadujemy się często dopiero w sytuacjach awaryjnych, np. w trakcie oberwania chmury, gdy zaczyna dochodzić do niekontrolowanych wycieków. Szczególnie starszym pokoleniom prefabrykacja kojarzy się natomiast ze słynnymi blokami z wielkiej płyty, które w latach 70. i 80. ubiegłego wieku dały milionom Polaków szansę na własne M. Do obszernej listy inwestycji budowlanych wykorzystujących tę technologię zaliczamy także obiekty o konstrukcji szkieletowej, w przypadku których główny układ konstrukcji nośnej opiera się na słupach i belkach. Wymienić tu można budynki handlowe, usługowe, biurowe, przemysłowe, logistyczne czy parkingi. Na tym właśnie obszarze prefabrykacji, rozwijającym się dynamicznie w Polsce na przestrzeni ostatnich 30 lat, koncentruję się w niniejszym artykule.

W okresie PRL w kraju funkcjonowało ponad 150 zakładów prefabrykacji. W wyniku transformacji ustrojowej i ekonomicznej prawie wszystkie zostały zlikwidowane. Nieliczne, które przetrwały, musiały się przystosować do nowych warunków gospodarczych. Mniej więcej od połowy lat 90. główną pulę inwestycji, od których zaczęła prefabrykacja „na nowo”, tworzą w znacznej mierze duże obiekty handlowe: galerie, hipermarkety, część sieci supermarketów. W związku z faktem, że dominujący inwestorzy tych przedsięwzięć pochodzili z Zachodu, chętnie korzystali oni z rozwiązań konstrukcyjnych sprawdzonych w ich krajach, wybierając oczywistą dla siebie technologię - prefabrykację. Na budowach pojawiały się wielowspornikowe słupy pod oparcie belek zbrojonych i sprężonych. Stropy oparte na belkach wykonywano w różnych technologiach, takich jak coraz powszechniejszy strop typu Filigran, płyty żerańskie czy sprężone płyty kanałowe lub TT. Na rynku zaczęły już wówczas działać firmy niezbędne dla współczesnej prefabrykacji, jak Halfen czy Jordahl-Pfeifer, dzięki którym można było wprowadzać systemy połączeń pomiędzy prefabrykatami oraz innymi elementami konstrukcji czy instalacji.

Przełomowym momentem dla rozwoju prefabrykacji w Polsce w obszarze konstrukcji szkieletowej było pojawienie się dwóch zachodnich producentów: Addtek (obecnie Consolis) i Ergon Poland (zakład kupiony przez Pekabex). Rozpoczęli oni działalność na początku XXI wieku, a wraz z nimi pojawiły się nowoczesne systemy dla budownictwa szkieletowego, w tym dla hal z dachami z dźwigarów sprężonych o dużych rozpiętościach i rozrzedzoną siatką słupów wewnętrznych (popularna siatka 12x25 m), dla budynków biurowych w układzie słupowo-belkowym ze stropami z płyt typu HCU oraz dla parkingów wielopoziomowych o wygodnej bezsłupowej przestrzeni wokół miejsc parkingowych. Nowoczesne technologie, szczególnie te wykorzystywane do produkcji elementów sprężonych, były oczywiście ważne, ale w mojej ocenie bardziej istotny był transfer know-how zarówno projektowego, jak i produkcyjnego. Rotacja pracowników, głównie inżynierów sprawiła, że wiedza ta „rozeszła” się po rynku do biur projektowych oraz inwestorów, którzy coraz chętniej sięgali po rozwiązania konstrukcji prefabrykowanych. Akcesja Polski do Unii Europejskiej spowodowała większy napływ inwestycji, a przy ograniczonych zasobach ludzkich prefabrykacja świetnie się sprawdzała. W tej technologii powstało już ponad milion metrów kwadratowych powierzchni biurowej, a najwyższy biurowiec w Gdańsku - Olivia Star - osiągnął wysokość 188 m. Zastosowano w nim betony wysokiej wytrzymałości o wartości 100 MPa, czyli parametrach, które niezwykle trudno jest osiągnąć w ramach tradycyjnego podejścia na budowie.

Analogicznie do osiągnięć konstrukcyjnych w pionie, również w poziomie zaczęło się bicie rekordów. W 2006 roku na budowę fabryki Michelin w Olsztynie pojechały dźwigary dachowe dwuspadowe mierzące ponad 40 metrów długości. Element taki miał zaledwie 2 m wysokości konstrukcyjnej w kalenicy i ważył około 40 t. Najnowszy rekord datowany jest na rok 2024, gdy na Baltic Towers w Gdańsku dostarczono i zamontowano dźwigary o długości 54 m. Budowa ta dała możliwość pokazania przewag, jakie oferuje technologia szkieletu prefabrykowanego. Poza rozpiętościami mamy tu do czynienia ze słupami o wysokościach 34 m, które obciążone są suwnicami o udźwigu 250 t. Co warto jeszcze podkreślić, prefabrykaty wygrały cenowo z konstrukcją stalową i to z dużym zapasem.

Niestety takie projekty rzadko goszczą na naszej scenie budowlanej. Dużo częściej mamy do czynienia z halami wielkopowierzchniowymi, gdzie rozpiętości i wysokości są mniejsze. Poniżej przedstawiam 2 typy hal wybudowanych w Zelgoszczy i Ksawerowie. Siatki słupów wewnętrznych wynoszą odpowiednio 24x12 m oraz18x12 m. Natomiast główna różnica obejmuje rozwiązanie dachów w/w inwestycji. Pierwszy składa się z dźwigarów dwuspadowych, które w rozstawie co 6 m naprzemiennie opierają się na słupach i w środku podciągów prefabrykowanych. W drugim przypadku pomiędzy dźwigarami o pasach równoległych rozpięte są dwunastometrowe płatwie. Oba rozwiązania dają swobodę dla prowadzenia technologii produkcji bez ograniczeń wynikających z „lasu słupów”.

Osobną grupą obiektów przemysłowych, gdzie prefabrykaty „rozwiązują sprawę”, są wysokie budynki produkcyjne, w których cykl technologiczny wykorzystuje grawitację. Prefabrykowany szkielet słupowo-ryglowy pozwala na szybkie wznoszenie konstrukcji głównej, o wysokości kondygnacji przekraczającej 5 m. Stropy technologiczne rozwiązane są w oparciu o płyty prefabrykowane samonośne - kanałowe sprężone czy pełne - i ograniczają do niezbędnego minimum koszty. Dzięki samonośności tych płyt całkowicie eliminujemy stemplowanie, co przy kondygnacjach tej wysokości oznacza realne oszczędności czasu i kosztów oraz swobodę prowadzenia kolejnych robót.

Osobną, lecz bardzo wdzięczną kategorię zastosowań prefabrykacji szkieletowej, stanowią wielopoziomowe budynki parkingowe. Ich specyfika użytkowa stawia projektantom jednoznaczne wymagania: maksimum przestrzeni dla kierowców przy minimum przeszkód konstrukcyjnych. Odpowiedzią prefabrykacji jest sprawdzony układ siatki słupów 16x8 m, który pozwala na bezkolizyjne rozmieszczenie dwóch stanowisk parkingowych obok siebie – bez żadnego słupa zakłócającego manewr wjazdu czy otwarcia drzwi. Powtarzalność modułu przekłada się bezpośrednio na sprawność produkcji i montażu, a kolejne kondygnacje rosną w tempie trudnym do osiągnięcia metodami tradycyjnymi.

O walorach prefabrykacji powstało już wiele opracowań wyjaśniających, często na konkretnych przykładach i liczbach, dlaczego technologia ta sprawdza się w tak wielu dziedzinach budownictwa. Dlatego w ramach podsumowania mojej wypowiedzi, przypomnę tylko krótko najczęściej przytaczane zalety. Należą do nich: kontrolowane warunki produkcji, wysoka precyzja i jakość tworzonych elementów, szerokie możliwości projektowe, niezależność od warunków pogodowych, usprawnienie i skrócenie czasu realizacji inwestycji czy redukcja kosztów na placu budowy.

Niezwykle ważny jest także aspekt bezpieczeństwa. Przewaga konstrukcji prefabrykowanych nad innymi technologiami wznoszenia, przejawia się tu np. w postaci odporności ogniowej R60 lub R120 osiąganej bez dodatkowego wysiłku kosztowego. Innym istotnym parametrem jest zwiększona odporność na przeciążenia, przewyższająca nawet o 40% wartości osiągane w przypadku konstrukcji dachowych opartych na stali. Wynika to głównie z przyjmowanych dodatkowych współczynników bezpieczeństwa, zarówno obciążeniowych, jaki i materiałowych. Ta ostatnia kwestia jest szczególnie ważna w kontekście katastrof budowlanych wielkopowierzchniowych hal ze stalowymi dachami, spowodowanych nawalnymi deszczami.

Przez ostatnie 25 lat mojej pracy w branży prefabrykacji nastąpiły istotne zmiany rynkowe. Podstawowe materiały, jak stal czy cement, zdrożały mniej więcej dwukrotnie. W tym samym czasie koszt roboczogodziny zdrożał … pięciokrotnie. Żeby uzyskać podobne rezultaty, w technologii prefabrykowanej potrzebujemy mniej więcej 3 razy mniej godzin pracy ludzkiej (resztę wykonują maszyny, formy) niż w pracy na mokro. Braki pracowników na rynku oraz presja płacowa powodować będą, że w sposób naturalnie ekonomiczny technologia prefabrykacji będzie zyskiwać udziały w rynku. W krajach Zachodu udział prefabrykacji w budownictwie wynosi od 4% do 7%, w Polsce szacowany jest obecnie na ponad 2%. Na początku XXI wieku wynosił natomiast ok. 0.5%-1%

Obserwowany przez ostatnie trzy dekady rozwój konstrukcji szkieletowych w polskim budownictwie nie stanowi tymczasowego trendu. To długofalowe, praktyczne rozwiązanie, w które niezmiennie od lat inwestują najwięksi rynkowi gracze. Współczesna mapa zakładów produkcyjnych obejmuje rozwiniętą sieć zaawansowanych technologicznie lokalizacji dostarczających regularnie prefabrykaty na kolejne, często bardzo ambitne realizacje.

Przyszłość budownictwa idzie w parze z przyszłością prefabrykacji.