Domy z prefabrykatów - systemy budownictwa prefabrykowanego

Domy z prefabrykatów - systemy budownictwa prefabrykowanego. Używając słowa system, ma się na myśli zbiór obiektów wraz z istniejącymi między nimi zależnościami i oddziaływaniami. Po przez przeniesienie pojęcia systemu do budownictwa, rozumie się racjonalne rozwiązania i oddziałujące wzajemnie elementy.

Elementy, które dążą do powstania spójnej całości, funkcjonującej zgodnie z założeniem. W myśl tej definicji w skład systemu wchodzą: jednostki projektowania, zakłady produkcji materiałów budowlanych, instytuty naukowo-badawcze. Elementy te powiązane są ze sobą na zasadzie wzajemnej współpracy i umów.

Głównymi systemami budownictwa są systemy np. budownictwa lądowego, wodnego. Przyglądając się głębiej systemowi budownictwa lądowego, wyodrębnić można kolejne podsystemy, technologie wznoszenia obiektów budowlanych.

W budownictwie mieszkaniowym wyodrębnia się następujące technologie:

• Technologia budownictwa drewnianego - domy drewniane,
• Technologia budownictwa metalowego - domy metalowe,
• Technologia budownictwa monolitycznego betonowego - domy betonowe,
• Technologia budownictwa prefabrykowanego betonowego - domy betonowe,
• Technologia monolityczno - prefabrykowanego budownictwa betonowego - domy betonowe.

Poszczególne technologie różnią się wyborem i sposobem transportu materiałów, doborem maszyn, narzędzi, technologią i organizacją pracy budowy oraz względami ekonomicznymi. Z racji charakteru pracy w dalszej części zostaną rozwinięte tylko technologie budownictwa mieszkaniowego prefabrykowanego.

W celu ułatwienia prezentacji podzielono technologie te na następujące kategorie:

• Prefabrykowane budownictwo drewniane,
• Prefabrykowane budownictwo metalowe,
• Prefabrykowane budownictwo betonowe (żelbetowe).

1. Prefabrykowane domy drewniane

Budynki o lekkiej konstrukcji drewnianej stawia się na świecie od ponad 150 lat, szczególnie popularne są w krajach ameryki północnej oraz w skandynawskich. W Polsce budownictwo oparte na lekkim szkielecie drewnianym rozwinęło się pod koniec lat 80 XX wieku. Wyróżnia się kilka rodzajów drewnianych domów prefabrykowanych.

Budynki w systemie płytowym, potocznie określane jako budownictwo szwedzkie, fińskie, są to budynki montowane na placu budowy z prefabrykatów płytowych. Produkuje się płyty o długości od 2, 5 do 16 m, większe płyty były by zbyt skomplikowane w transporcie. Konstrukcje stropów, ścian i dachów projektuje się na siatkach modularnych o rozstawie od 400 mm do 1200 mm. Wysokość płyt ściennych równa jest całkowitej wysokości danej kondygnacji, w płytach tego rodzaju możliwe jest montowanie stolarki okiennej i drzwiowej dowolnego typu. Konstrukcje dachu wykonuje się z drewnianych dźwigarów kratowych połączonych płytkami kolczastymi.

Domy drewniane modułowe są budowane z wielkich przestrzennych konstrukcji modułowych. Konstrukcja tych domów opiera się na sztywnych poziomych i pionowych ramach drewnianych połączonych ze sobą. Wykorzystywane elementy są w całości zamknięte lub otwarte z jednej strony, te otwarte po dodaniu do siebie mogą tworzyć duże pomieszczenia. Stopień prefabrykacji takich obiektów jest bardzo wysoki, mają gotowe podłogi, ściany i wbudowane instalacje. Do elementów konstrukcyjnych przymocowuje się płyty elewacyjne od zewnątrz i płyty gipsowo - kartonowe od strony wewnętrznej. Pomiędzy elementami szkieletu nośnego umieszcza się instalacje i ocieplenie zazwyczaj z wełny mineralnej. Istnieje możliwość przywiezienia na plac budowy kompletnego segmentu z położoną wykładziną i zamontowanymi meblami.

2. Prefabrykowane domy metalowe

Technologia lekkiego szkieletu stalowego pozwala na szybką budowę niewielkich budynków mieszkalnych o jednej lub dwóch kondygnacjach, hal przemysłowych i pawilonów. Budownictwo szkieletowe prefabrykowane charakteryzuje się znacznym skróceniem czasu budowy oraz zmniejszeniu gabarytów fundamentu w stosunku do budynków budowanych w technologii tradycyjnej. Budynki oparte na tej technologii mogą być budowane na terenach aktywnych sejsmicznie oraz gruntach o słabej nośności.

Materiałami służącymi do wykonania szkieletu są stalowe profile zimnogięte z blachy ocynkowanej. Wykorzystuje się profile typu C oraz U, montowane w pozycji poziomej za pomocą wkrętarek z regulowanym momentem obrotowym bądź wkrętów samogwintujących. Gotową konstrukcje stalową montuje się do fundamentów za pomocą śrub kotwiących bądź kołków wstrzeliwanych. Po zakończeniu użytkowania obiektu możliwe jest odzyskanie wykorzystanego do budowy surowca w postaci złomu stalowego. Klasyfikuje to konstrukcje oparte na lekkim szkielecie stalowym w segmencie proekologicznym.

Moduł konstrukcyjny w tego typu budynkach jest równy 600 mm, maksymalna wysokość kondygnacji i grubości ścian konstrukcyjnych jest różna dla budynków parterowych i wielokondygnacyjnych. Dla budynków parterowych maksymalna wysokość kondygnacji wynosi 3500mm i grubość 90mm, dla obiektów kondygnacyjnych jest to kolejno 3000mm i 140 mm. Rozpiętość stropów budynków mieszkalnych nie powinna przekraczać 4500 mm. Konstrukcja stalowa przykrywana jest od zewnątrz za pomocą sklejki bądź płyt wiórowych wodoodpornych a od wewnątrz płyt gipsowo - kartonowych. Wnętrze ścian stanowi ocieplenie z wełny mineralnej.

Rozwiązania systemu są w dużym stopniu sprefabrykowane. W zakładzie produkcji wykonuje się całe panele lub nawet pełne segmenty przestrzenne, w gotowej formie dostarczane na miejsce budowy.

3. Prefabrykowane domy betonowe

Betonowe elementy prefabrykowane stosowane w budownictwie ze względu na kształt podzielić można na płaskie i przestrzenne. Płaskimi są elementy blokowe, ramowe, prętowe i płytowe, do przestrzennych zaś zaliczamy kabiny wydzielające pewną przestrzeń.

W prefabrykowanym budownictwie mieszkaniowym wyodrębnić można betonowe budynki wielkoblokowe, wielkopłytowe i mieszane.

W budynkach wielkoblokowych ściany osiągają wysokość jednej kondygnacji, szerokość z przedziału 900mm - 1800mm i wykonane są z dużych bloków. Do ich budowy stosowano przeważnie prefabrykaty kanałowe o grubości 240 mm. Elementy zewnętrzne miały dodatkowe ocieplenie z gazobetonu co zwiększało ich grubość nawet do 420 mm. Stropy uzyskiwały szerokość od 600mm do 1800mm i długość od 2400mm do 6000mm i również wykonywane były z elementów kanałowych.

Podstawowymi mankamentami wielkoblokowych konstrukcji była zbyt wielka liczba spoin oraz duży obręb prac wykończeniowych wykonywanych na miejscu budowy. Próbowano temu przeciwdziałać stosując np. samonośne wielkowymiarowe ściany zewnętrzne z gazobetonu.

W budynkach wielkopłytowych ściany wykonuje się jako zbrojone płyty prefabrykowane wysokości jednej kondygnacji i szerokości całego lub połowy pomieszczenia. Zbrojenie stosuje się w celu przeciwdziałania zarysowaniom powstałym w wyniku skurczu betonu oraz uszkodzeniu np. w wyniku uderzenia. Prefabrykaty stropowe mogą mieć szerokość całego pomieszczenia, bądź podobną jak w konstrukcjach wielkoblokowych. Budownictwo wielkopłytowe powstało na bazie doświadczeń z budownictwem wielkoblokowym. Powiększono stopień wykończenia elementów docierających na plac budowy. Prefabrykaty nie wymagały tynkowania, a połączenia przeniesiono w naroża ścian i stropów budynku.

Aktualnie budowa obiektów mieszkalnych w technologii prefabrykacji betonowej jest rzadko spotykana i ma zupełnie inny charakter. W odróżnieniu od budownictwa wielkopłytowego z lat 70 ubiegłego wieku wprowadzono nowe systemy transportu, montażu i połączeń płyt, wyeliminowano mostki termiczne i akustyczne. Nowe systemy pozostawiają większą swobodę projektantowi, umożliwiając budowanie bez większych ograniczeń modułowych. Oferowane w sprzedaży prefabrykaty mają różnorodne kształty i cechują się wysoką jakością wykonania w przeciwieństwie do tych stosowanych w latach realnego socjalizmu. Nastąpił też wielki postęp w dziedzinie połączeń, które obecnie są wykonywane na placach budowy jako zmonolityzowane, co zwiększyło ich wytrzymałość i zabezpieczyło przed korozją.

Domy prefabrykowane - trendy

Najnowsze trendy w prefabrykacji kładą ogromny nacisk na walory architektoniczne obiektów, odczucia estetyczne oraz dopasowanie do otoczenia zewnętrznego. W krajach zachodnich następuje pewien renesans budownictwa z wielkich płyt, w państwach takich jak: Francja, Holandia, Dania, Niemcy, Wielka Brytania wzrasta liczba wznoszonych w ten sposób obiektów.