Andrzej Cholewicki
Szkieletowe budownictwo prefabrykowane
w Europie, wnioski z prac Komisji FIB,
uwarunkowania polskie
PRECAST FRAMED STRUCTURES IN EUROPE, CONCLUSIONS FROM
ACTIVITY OF FIB COMMISSION, PRECONDITIONS FOR POLAND
Streszczenie
Prefabrykowane stropy dużych rozpiętości stosowane w dużej skali w Europie, 30 mln m2
rocznie, to płyty HC. W pokaz
nej liczbie stosowane są też stropy TT, a we Włoszech
np. żebrowe stropy łupinowe. Główne typy budynków szkieletowych to układy ram
portalowych, zmodyfikowane ustroje wielkoprzestrzenne, budynki kilku- i wielokondy-
gnacyjne, np. w Brukseli powyżej 25 kondygnacji. Omówiono także osiągnięcia Komisji
FIB  Prefabrykacja, i sformułowano wnioski.
Abstract
The developments in the precast sector in Europe in the last years are rather spectucular.
The companies succeded in increasing the quality of the products and were able to maintain
the market share of precast concrete in a stressful competition. Author, as the member
of FIB Commission  Prefabrication, tries to show the trends of development within the
scope of framed systems. In Europe a great attention has been paid for a broader use of
hollow core slabs which are produced in the volume of about 30 mil m2 annually. New
in creasing tendence is the higher architectonical image of precast structures achieved not
only through the modifications of the facades but also with other means and for reason-
able prices. Conclusions from the achievements of the FIB Commission  Prefabrication,
have been summarized.
prof. dr hab. inż. Andrzej Cholewicki  Instytut Techniki Budowlanej
Szkieletowe budownictwo prefabrykowane w Europie ...
1. Wprowadzenie
Technologia prefabrykacji stała się w dzisiejszej Europie powszechnie i szeroko stosowaną
techniką budowania, a wynika to ze względów ekonomicznych, technicznych i architek-
tonicznych [1]. Proces budowlany podlega współczesnym trendom, a więc informatyzacji,
uprzemysłowieniu i automatyzacji. Te cechy są już dziś częściowo wdrożone we współ-
czesnych systemach technologii prefabrykowanej. W przyszłości dokonywać się będzie
dalsze kompleksowe uprzemysłowienie. Są to poglądy wybitnego znawcy przedmiotu
Arnolda Van Ackera byłego przewodniczącego Komisji FIB  Prefabrykacja, [1].
Spośród wielu walorów tej techniki na podkreślenie zasługują:
 przeniesienie produkcji do zakładu,
 optymalne wykorzystanie materiałów,
 wydatne skrócenie czasu realizacji obiektu,
 kontynuacja prac w okresie zimy w temperaturach do -20oC,
 wysoka jakość (wiele zakładów uzyskało certyfikat ISO-9000).
Siłą napędową współczesnej prefabrykacji europejskiej są duże zgrupowania firm,
jedno z większych to Consolis, wywodzący się z firm fińskich, jego zasięg aktualny to
prawie 10 krajów. Nie mniejsze znaczenie mają grupy firm w różnych krajach na przykład
Bison w W. Brytanii, Ergon w Belgii, Gruppo Centro Nord lub Perugia Prefabbricati we
WÅ‚oszech, KP1 we Francji czy Tinglev (Dania, Niemcy).
Prefabrykacja obejmuje szeroki asortyment wyrobów budowlanych, od tych rozmia-
rowo bardzo dużych, tak zwanych  megaelementów,, do tych zupełnie małych, na przy-
kład sprężonych nadproży nadokiennych, jak również elementów wyposażenia kuchni
 przykład stoły ze zlewozmywakami [2]. O powodzeniu techniczno-ekonomicznym
tej technologii, w dużym stopniu decyduje wielkoseryjność, przykładem może tu być
wyposażenie hotelu w kabiny sanitarne  a więc realizacja dużego zamówienia [3].
Sondaże autora przy okazji zwiedzania zakładów produkcyjnych wskazują, że produkują
one elementy niemal wyłącznie  na zamówienie,, a więc ich miejsce w obiekcie jest z góry
określone i mogą być odpowiednio przystosowane. Są też i odstępstwa od tej zasady, na
przykład we Włoszech.
Pewien renesans występuje w stosowaniu techniki wielkopłytowej w budownictwie
mieszkaniowym. Kraje w których wznoszone są takie budynki to: Finlandia, Niemcy,
Dania, W. Brytania, Holandia. W obszarze Londynu planuje siÄ™ realizacjÄ™ rocznie 1500
mieszkań w budynkach wielkopłytowych (informacje uzyskane przez autora w lipcu
2006).
Nowym trendem w prefabrykacji europejskiej jest ogromny nacisk położony na walory
architektoniczne obiektów, odczucie estetyczne, zharmonizowanie z otoczeniem obiektów
wznoszonych w tej technologii. Wielki entuzjasta tego zagadnienia D. Bennett opublikował
książkę [4], w której pokazał wiele przykładowych obiektów w Europie wyróżniających
się w tej kategorii ocen. Budynek Lufthansy [5] (fot. 1) to jeden z przykładów, których
wiele można by wskazać tym sceptykom, którzy obiektom z prefabrykatów przypisują
syndrom 3D (dirty  brudne, difficult  trudne w realizacji, dangerous  niebezpieczne: bo
zagrożone katastrofą postępującą). Bogactwo pomysłów architektonicznych z wykorzysta-
niem elementów prefabrykowanych zademonstrowali Włosi w specjalnym wydawnictwie
z okazji Kongresu FIB w Neapolu.
3
Andrzej Cholewicki
Fot. 1. Atrakcyjna architektonicznie bryła prefabrykowanego budynku Lufthansy [5]
Komisja FIB (Międzynarodowe Stowarzyszenie Betonu)  Prefabrykacja, powołana
w 1955 r stała się stymulatorem postępu i gromadzenia wiedzy w dziedzinie konstrukcji
prefabrykowanych; dorobek Komisji to rekomendacje, poradniki, przyczynki do konfe-
rencji międzynarodowych, materiały edukacyjne. Ton pracy Komisji nadają członkowie
z krajów europejskich, ale udział w niej biorą też i inni pozaeuropejscy specjaliści na
przykład z N. Zelandii, Australii, Indii, Afryki Południowej i Brazylii. Autor od ponad
10 lat jest członkiem tej Komisji i specjalizuje się przede wszystkim w tematyce ogólnej
spójności konstrukcyjnej (zapewnianej przez tarcze stropowe), ograniczenia ryzyka ka-
tastrofy postępującej oraz konstruowania połączeń, a także zasad obliczeń konstrukcji
zespolonych złożonych z belek i płyt.
Z obserwacji autora wynika, że jest pewien nurt europejskiej prefabrykacji szkiele-
towej. Referat jest próbą jego przedstawienia, zakres tematyczny jest niezwykle rozległy
i wymagałby bardzo obszernej prezentacji graficznej. Okazją do uzupełnienia tego tekstu
będzie więc sama Konferencja.
2. Elementy stropowe dużych rozpiętości
Rozwój prefabrykacji europejskiej nastąpił szczególnie w dziale elementów stropowych.
Aktualnie w Europie w skali masowej, bo w ilości ok. 30 mln m2 rocznie, produkowane
są stropy Spiroll, oznaczone dalej symbolem HC. Drugim co do skali zastosowań pre-
fabrykowanym stropem dużych rozmiarów jest element TT. Przez wiele lat stosowania
tego stropu został on zmodyfikowany, przystosowany do przenoszenia bardzo dużych
obciążeń, przy jednoczesnym zachowaniu optymalnych parametrów wytrzymałościowych
oraz innych cech technicznych. Dane techniczne o trzech typach stropów wymienionych
powyżej (jeden HC i dwa warianty z tzw. dużymi i małymi żebrami) podano w tabeli 1
na podstawie [1], nieco inną charakterystykę stropów tego typu można znalez
ć w [6].
4
Szkieletowe budownictwo prefabrykowane w Europie ...
Tabela 1. Wybrane dane o stropach HC i TT na podstawie [1]
Elementy stropowe: maksymalne wysokość najczęściej ciężar
stropodachowe rozpiętości przekroju stosowana elementu
(m) (mm) szerokość (kN/m2)
(mm)
20 120  500 600  1200 2,2  5,2
24 (30) 200  800 2400 2,4  5,0
12 175  355 2400 1,2  1,8
Produkcja stropów HC wynosi, przykładowo w kilku wybranych krajach (dane
orientacyjne w r. 2006), rocznie:
 WÅ‚ochy 5 mln m2,
 Holandia 8 mln m2,
 W. Brytania 2÷3 mln m2,
 Skandynawia 5 mln m2.
Fot. 2. Biurowiec ICA w Antwerpii /Ergon/ [3]; zastosowanie systemu BSF w przypadku słupów
wielokondygnacyjnych
Płyty stropowe HC wykonane są bez jakichkolwiek prętów (połączeń) wystających
z elementów. W toku wieloletnich prac badawczo-rozwojowych opracowano zasady
i sposoby łączenia tych elementów w jednolity ustrój konstrukcyjny, tak aby:
 zapewnić monolityzację w połączeniu czołowym płyty z podporą (ścianą lub belką),
 nadać tym połączeniom, w określonych warunkach, cechy częściowego  ale bardzo
limitowanego  zamocowania (jest to problematyka określona terminem semi-rigid
connections),
 zapewnić współpracę płyt jako elementów konstrukcji zespolonej (również w określo-
nych warunkach),
5
Andrzej Cholewicki
 zapewnić współpracę wszystkich elementów w płaszczyz
nie tarczy stropowych,
 stworzyć warunki do zaistnienia tak zwanego wtórnego ustroju nośnego, w zaistniałej
sytuacji wyjÄ…tkowej.
W ubiegłym stuleciu wykonano bardzo wiele eksperymentalnych badań płyt HC.
Aktualnie prowadzone są w kilku krajach badania płyt HC, o podwyższonej wysokości
przekroju a wynoszÄ…cej hh = 400 mm lub 500 mm [7,8].
Celem badań jest szczególnie ocena skutków opierania tych bardzo sztywnych elemen-
tów na podatnych podporach (belkach). W trakcie dyskusji międzynarodowej tworzone
nowe zasady projektowania  opracowywany jest nowy dokument Komisji (por. p. 6.1),
pojawiają się m.in. ostrzejsze wymagania odnośnie zasad sprawdzania nośności strefy
przypodporowej tych płyt.
Pomyślnie zakończyły się badania odporności ogniowej płyt HC [9] (dobre warunki
otulenia), potwierdziły one możliwość pozostawienia tych płyt bez warstwy nadbetono-
wanej (stwierdzona odporność ogniowa wynosiła 2 do 3 godzin), przy czym kryterium
oceny dotyczyło zniszczenia przez  zginanie, i przez  ścinanie,).
Oprócz wyżej wymienionych cech płyt HC na podkreślenie zasługują jeszcze inne
ich właściwości, tj.:
 odchyłki wymiarów szerokości i grubości mieszczą się w zakresie ą 5 mm,
 odchyłki długości mieszczą się w zakresie + 10 mm,
 współczynnik perforacji przekroju przekracza 0,5 (obserwuje się duże zróżnicowanie
stopnia perforacji w praktyce poszczególnych krajów),
 duża łatwość wykonywania najrozmaitszych wycięć w fazie  po wyciśnięciu, elementu,
a także przecinania  ukośnego, płyt; pozwala spełnić różnorodne życzenie zamawia-
jÄ…cych.
Podejmowane były, z sukcesem, próby stosowania systemów instalacyjnych z wy-
korzystaniem kanałów płyt wentylacyjnych lub ogrzewanych.
Fot. 3. Konstrukcja hali z wykorzystaniem elementów
TT Finlandia (fot. autora)
6
Szkieletowe budownictwo prefabrykowane w Europie ...
Jako jeden z mniej znanych zakresów stosowania płyt HC można podać wykonywanie
z nich podłóg, na przykład we Włoszech [9] i Finlandii.
Sprężenie  górą, w płytach umożliwia swobodniejsze stosowanie płyt wysuniętych
wspornikowo, a wtedy ściany zewnętrzne też mogą być odsunięte od płaszczyzny skraj-
nych słupów.
Elementy tzw. podwójne T (lub także w formie odwrócone T) produkowane są
w znacznie mniejszej ilości, a jednocześnie są bardziej zróżnicowane (fot. 3). Rozwój ich
dotyczy głównie dwóch zakresów zastosowania tych elementów:
 do wykonywania stropów pośrednich kondygnacji i przeznaczonych do przenoszenia
dużych obciążeń, np. w pomieszczeniach magazynowych, parkingach wielokondygna-
cyjnych,
 do wykonania stropodachów, te ostatnie cechują:
- spadki, a więc zmienna wysokość przekroju płyty,
- duże otwory naświetlające (a jeszcze bardziej przepuszczające dym w przypadkach
pożaru,
- maksymalne zmniejszenie ciężaru przez pocienienie płyty,
- z reguły wymagają wtedy stosowania warstwy nadbetonowej zbrojonej.
Konkurencyjną, wobec płyt dużych rozpiętości, jest prefabrykacja małych elementów
stropowych (ale również sprężonych), układanych na prefabrykowanych sprężonych
płatwiach (te ostatnie opierane są na belkach o małych lub średnich rozpiętościach, prze-
ważnie sprężonych).
We WÅ‚oszech (na podstawie informacji w [10]) stosowane sÄ… prefabrykowane stropy
łupinowe do przekryć dużych rozpiętości.
3. Konstrukcje prefabrykowane w budownictwie halowym
3.1. Ramy portalowe
W typologii halowych konstrukcji prefabrykowanych podstawowym rodzajem ustroju
nośnego są tzw. ramy portalowe o układzie poprzecznym lub podłużnym.
Konstrukcje dachowe ram portalowych mogą być kształtowane albo poprzez bezpo-
średnie ułożenie płyt lub też za pośrednictwem, zwykle sprężonych, belek drugorzędnych
(układ poprzeczny), albo przeważa układanie elementów o dużej rozpiętości na prefa-
brykowanych podciągach żelbetowych (również sprężonych)  układ podłużny.
Strefy oparcia belek drugorzędnych (np. płatwii) na ryglach kształtuje się według
różnych rozwiązań konstrukcyjnych np.: na górnej krawędzi, na ciągłym wrębie w bel-
ce, za pomocą kieszonek lub wsporników (dwa ostatnie rozwiązania wymagają jednak
szczególnie precyzyjnego zaprojektowania, z uwagi na ulokowanie oparcia w strefie
rozciąganej). O ile rozwiązanie szczegółu oparcia elementów o mniejszych rozpiętościach
nie sprawia jakichkolwiek trudności, o tyle szczególnej uwagi wymagają odpowiedzialne
strefy oparcia podciągów o dużych rozpiętościach, przypadające w środkach rozpiętości
podciągów głównych lub bardzo dużej rozpiętości płatwii dachowych. Na przykład
w katalogach niemieckich sprężone płatwie mają długość nawet do 27 m [11].
7
Andrzej Cholewicki
Rys. 4. Rama portalowa  przykład szkieletowej konstrukcji prefabrykowanej
Zasadniczym trendami, które obserwuje się obecnie w prefabrykacji europejskiej
w odniesieniu do budownictwa halowego to w szczególności:
 dążenie do zmniejszania ciężaru belek (np. przez stosowanie elementów ażurowych
lub wykonanych z lżejszych materiałów tzw. SCC [12] (self compacting concrete),
 stosowanie lekkich przekryć dachowych np. z blach fałdowych itp.
W budownictwie halowym, z uwagi na wymagania użytkowe często stosuje się hale
o podwyższonej wysokości obiektu [1]; w tych przypadkach zwiększa się ranga zagad-
nienia stateczności ogólnej i ogólnej spójności konstrukcyjnej.
Stateczność ogólną i sztywność przestrzenną należy bezwzględnie zaprojektować
(potwierdzić obliczeniowo), uwzględniając usztywniającą funkcję tarczy stropodacho-
wych. W prefabrykowanych konstrukcjach halowych dominuje typ tarczy sztywnych, tzn.
wszelkie ich odkształcenia w połączeniach pozostają bez wpływu na rozdział całkowitej
siły poziomej na poszczególne pojedyncze konstrukcje usztywniające.
3.2. Hale o dużej rozpiętości przekrycia  obiekty wielkoprzestrzenne
Wyróżniającym się typem prefabrykowanego budownictwa halowego są obiekty tzw.
jednoprzestrzenne charakteryzujące się zewnętrznym ustrojem nośnym; zasadę tego
rodzaju obiektu pokazano na przykładzie tzw. Bashallen, systemu stworzonego przez
Strängbetong ze Szwecji (rys. 5, fot. 6.)
System jest przykładem modyfikacji ram portalowych. Elementy szkieletowe zostały
w nim użyte do ewentualnego tworzenia podziału wewnątrz dużej swobodnej przestrzeni,
uzyskiwanej dzięki konstrukcji składającej się z nośnych ścianowo-szkieletowych elemen-
tów zewnętrznych, na których opierany jest dach oraz z elementów o przekroju TT ze
spadkiem, o dużej rozpiętości. Ściany te tworzą jakby skorupę przestrzenną stabilizującą
cały ustrój, mają one konstrukcję warstwową.
Niewątpliwą zaletą systemu jest korzystny mikroklimat wewnętrzny, wysoka aku-
mulacyjność cieplna stabilizuje temperaturę i wilgotność zarówno w okresie zimowym,
jak i letnim, tworząc znaczne oszczędności energii i w konsekwencji kosztów eksploatacji
obiektu (również oszczędność kosztów ponoszonych na systemy wentylacyjne i klimaty-
zacyjne).
8
Szkieletowe budownictwo prefabrykowane w Europie ...
Rys. 5. System hali prefabrykowanej Bashallen (Consolis); bezpośrednie oparcie dwuspadowej
płyty dachowej STT na zewnętrznej ścianie nośnej (z lewej) oraz szczegóły oparcia płyty HC
na ścianie (z prawej)
Fot. 6. Hala produkcyjna z częścią biurową w Estonii (Consolis)
9
Andrzej Cholewicki
4. Budynki szkieletowe wielokondygnacyjne
Zasadniczymi cechami współczesnego prefabrykowanego budownictwa szkieletowego
wielokondygnacyjnego (fot. 7  [15]) sÄ…:
 montowania szkieletu z tzw.  elementów liniowych, (słupy wielokondygnacyjne lub
jednokondygnacyjne, coraz częściej wykonywane z materiałów o dużej wytrzymałości,
a także jako elementy sprężone)  fot. 8,
 połączenia rygli ze słupami przy powierzchniach bocznych słupów (rzadziej stosowane
są połączenia, w których pręty występujące ze słupa przenikają przez specjalne otwory
w belce i kotwione są w słupie kondygnacji powyżej  w takich przypadkach połączenie
belki odsunięte jest od powierzchni bocznej słupa; połączeniom tym nadawane są różne
charakterystyki sztywnościowe, w zakresie od dużej podatności do dość sztywnych
(przez pojęcie sztywności rozumiane są tu cechy decydujące o wartości momentu
podporowego przenoszonego przez połączenie),
 dążenia do minimalizacji wymiarów przekrojów rygli wewnętrznych, nawet przez
 wtopienie, ich w płaszczyznę tarczy stropowej (bardzo często stosowanym rozwią-
zaniem konstrukcyjnym jest opieranie płyt stropowych na dolnych wystających kra-
wędziach rygli),
 dążenia do minimalizacji przestrzeni między prefabrykatami (tj. spoin) wypełnianych
na budowie, co przynosi oszczędność w kosztach wykonania połączeń (nawet gdy
wypełnienie odbywa się mechanicznie z pomocą odpowiednich urządzeń),
W bardzo różny sposób rozwiązuje się konstrukcję rygli zewnętrznych i ustawienie
ścian zewnętrznych; może to być ten sam element, wtedy rygiel zewnętrzny jest jedno-
cześnie częścią ściany zewnętrznej i charakteryzuje się  podwyższoną, wysokością prze-
kroju poprzecznego (może wtedy być efektywnym elementem przestrzennego ustroju
usztywniajÄ…cego).
Fot. 7. Budynek Biurowy w Helsinkach (fot. autora 2000 r.)
10
Szkieletowe budownictwo prefabrykowane w Europie ...
Fot. 8. Przykład prefabrykowanych słupów wielokondygnacyjnych (fot. autora, 2000 r. i 2006 r.)
Budynki szkieletowe wg O. Korandera [16] i A. van Ackera [1] powinny charaktery-
zować trzy cechy, tj.:
 Efektywność: projektowanie elementów dających użytkownikowi pozytywne wrażenie
przestrzeni (duże rozpiętości podciągów) i smukłości (słupy wielokondygnacyjne).
Dzięki małej grubości elementów stropowych można również zaoszczędzić na wyso-
kości budynku lub zbudować dodatkowe piętro.
 Elastyczność: niektóre typy budynków muszą być często zmieniane w zależności od
potrzeb użytkowników. Najczęściej ma to miejsce w przypadku powierzchni biuro-
wych, choć w przyszłości również budynki mieszkalne będą wymagały większej ele-
styczności. W celu osiągnięcia takiego efektu najlepszym rozwiązaniem jest stworzenie
jak największej wolnej przestrzeni wewnętrznej bez ograniczeń w zakresie podziału
na mniejsze pomieszczenia.
 Maksymalne wykorzystanie materiału: każdy materiał konstrukcyjny posiada specy-
ficzne właściwości i optimum zastosowania. Do niedawna wszystkie budynki były
montowane z tych samych materiałów.
Obecnie coraz częściej odchodzi się już od regularnych (ortogonalnych) rzutów (np.
nowe Centrum Handlowe w Rzymie)  wiąże się to z pomocnym udziałem technik cy-
frowych w fazie (nie tylko projektowania konstrukcji, ale i realizacji).
Monolityzacja przez nadbetonowanie to wybór decyzji, za którą przemawia:
 na tak :
 dosztywnienie samych płyt,
 wzmocnienie konstrukcji zespolonej wytworzonej przez płyty i belkę,
 możliwość uciąglenia tejże samej konstrukcji w strefie przysłupowej,
 efektywność tak zwanego wtórnego ustroju nośnego,
11
Andrzej Cholewicki
 w parkingach bardzo ważny czynnik  szczelność podłóg,
 przystosowanie w strefach sejsmicznych,
 przystosowanie przeciwpożarowe,
 na nie :
 przede wszystkim wzrost kosztów (materiał i robocizna).
Czynników  na tak jest więcej, ale mimo to chętnie unika się wykonywania warstwy
nadbetonowanej, szczególnie na stropach z płyt HC.
5. Szkieletowe budynki wysokie
Podczas zebrania Komisji w Neapolu, w r. 2006, A. Van Acker zreferował realizację ok.
10 budynków administracyjnych o wysokości powyżej 25 kondygnacji w Brukseli [3]
[17] (fot. 9).
Fot. 9. Wieżowce Plejad w Brukseli; prefabry-
kowana konstrukcja szkieletowa zastosowana
w 30-kondygnacyjnym budynku biurowym
Zasadniczymi cechami tych prefabrykowanych szkieletowych budynków wysokich
to specjalny typ płyty stropowej TT z niskimi żebrami, z zastosowaniem od góry warstwy
monolityzujÄ…cej:
 wysokość żeber tylko 180 mm,
 zasada konstrukcji: trzony centralne (monolityczne) obudowa szkieletowa prefabryko-
wana, słupy montowane z odcinków 2 kondygnacyjnych zawsze o przekroju okrągłym,
sprawa monolityzacji połączeń przez zbrojenie.
12
Szkieletowe budownictwo prefabrykowane w Europie ...
Szkieletowe budynki wysokie charakteryzują się również bardzo krótkim czasem re-
alizacji i oszczędnością kosztów budowy ok. 15% w stosunku do konstrukcji stalowej.
Budynki analizowane były na okoliczność sytuacji wyjątkowej, szczegóły tej analizy na
razie nie sÄ… opublikowane.
6. Aktualne prace Komisji  Prefabrykacja, FIB
6.1. Nowelizacja dokumentu FIB  Prefabrykowane sprężone stropy
HC,
Wymieniony w tytule dokument [18] opublikowany był w r. 1988 i jego koncepcja polegała
na uszczegółowieniu (i uzupełnieniu) zagadnienia płyt HC, dość skromnie ujętej w CEB-
FIP. Model Code (1990). Dokument był podstawą sformułowań podjętych w Eurokodzie 2
oraz w licznych przedmiotowych normach krajowych, a także CEN Product Standard EN
1168 [19]. Wiedza o tym typie elementów stropowych wzrosła niewspółmiernie od r. 1988,
niektóre z zagadnień szczegółowych stały się przedmiotem zainteresowań grup roboczych
wyłanianych w Komisji  Prefabrykacja, i dodatkowych opracowań o charakterze porad-
ników (guide to good practice). Aktualnie powstaje nowy dokument o przedmiotowym
tytule (m.in. w paz
dzierniku odbędzie się zebranie grupy roboczej).
Lista zagadnień szczegółowych obejmuje kilkanaście pozycji; wśród nich między
innymi są całkowicie nowe, a w tym:
 interakcja płyt HC z belkami, w tym tak zwane zagadnienie wpływu odkształcalnej
podpory (effect of flexible support conditions),
 skorygowane wzory do oceny nośności przekroju (żeber) na ścinanie, w tym rozbież-
ności pomiędzy wzorami według EC2, a metodą Yanga,
 zasady obliczania (wymiarowania) płyt z uwzględnieniem częściowego zamocowania
(lub niezamierzonego częściowego zamocowania),
 zszywanie wzdłuż krawędzi płyt (ties & struts)  zasady ogólne,
 cechy dynamiczne stropów z płyt HC.
Odnośnie do pierwszego wymienionego zagadnienia, w Komisji toczy się dyskusja,
którą w znacznym uproszczeniu można streścić  uwzględnić czy nie interakcję przy
projektowaniu belki,? SprawÄ™ komplikuje fakt tak zwanej niezamierzonej interakcji.
Zagadnienie interakcji w prefabrykowanej konstrukcji zespolonej belka  płyty stropowe
autor przedstawił wraz z J. Szulcem w publikacji [20]. Model  dwupasmowy, pozwala
uporządkować funkcję poszczególnych czynników, a także ma szereg walorów poznaw-
czych w zastosowaniu do konstrukcji zespolonej (lub nie zespolonej) typu  belka  płyty
HC lub płyty TT,.
Lista wymagań (uwarunkowań) które mogą i powinny być rozważane przy projek-
towaniu połączeń płyt HC jest następująca:
 minimalny przekrój zbrojenia łączącego z podporą nośną (ścianą lub belką),
 zespolenie w celu nadania odpowiedniej sztywności układowi belka  płyty HC,
 praca całej tarczy stropowej,
 uzyskanie efektu częściowego zamocowania (najlepiej kontrolowanego),
 zapobieganie klawiszowaniu płyt,
 zespolenie z belkÄ… skrajnÄ…,
 wzmocnienie ze względu na przenoszoną siłę poprzeczną,
 ograniczenie ryzyka katastrofy postępującej w sytuacji wyjątkowej.
13
Andrzej Cholewicki
6.2. Połączenia konstrukcji
Problematyka konstruowania połączeń jest złożona i podlega stałym udoskonaleniom
z racji postępu technicznego i wciąż pozyskiwanych wyników nowych badań. Ponadto,
przesłanki w wyborze rozwiązań mogą być przeciwstawne. Tym większe znaczenie ma
hołdowanie zasadzie świadomych decyzji co do konstruowania połączeń. Dokument
Komisji o objętości powyżej 200 stron [21] (opublikowanie jego jest bliskie) może więc być
bardzo pomocny w podejmowaniu tych właśnie świadomych decyzji. Dokument zwraca
uwagę na różnorodność wymagań w projektowaniu połączeń i procesie wykonawczym,
poprzez wyprodukowanie elementu, montaż i w czasie eksploatacji obiektu. Na podkreśle-
nie zasługują starania autorów dokumentu o objaśnienie modelu zachowania się połączeń
na kanwie modelu zachowania się całej konstrukcji. Dokument jest efektem pracy grupy
roboczej złożonej z przedstawicieli ponad 10 placówek badawczych.
6.3. Sztywność tarczy stropowych złożonych z płyt HC
Po wieloletnich pracach doświadczalnych powstało opracowanie  Obliczanie tarczy
stropowych,, w którym podano zalecenia do projektowania połączeń płyt poddanych
działaniom sił w płaszczyz
nie tarczy [22], wkład autora do tego zagadnienia przedsta-
wiono w [15] i [23].
6.4. Model Code 2005  konstrukcje prefabrykowane
W Komisji  Prefabrykacja, działa grupa robocza współpracująca, z zespołem autorskim
dokumentu  Model Code for Concrete Stuctures,, w zakresie problematyki projektowania
konstrukcji prefabrykowanych.
6.5. Ocena imperfekcji elementów prefabrykowanych
Jest bardzo ważnym zagadnieniem oczekującym na uregulowania o charakterze podsta-
wowym; przepisów szczegółowych itp. na przykład w poszczególnych zgrupowaniach
przemysłowych jest wiele. Opracowywany dokument będzie stanowił przewodnik uzu-
pełniający do istniejących systemów kontroli jakości.
6.6. Zapobieganie katastrofie postępującej (progressive collapse)
Aktualnie w Komisji powstał zespół o tej tematyce. Przewiduje się nowelizację zasad
projektowania konstrukcji prefabrykowanych, w celu ograniczenia katastrofy postępują-
cej. W przygotowaniu jest dokument polski [24], który może być zalążkiem dokumentu
Komisji.
6.7. Konstrukcje mieszane
W poszukiwaniu rozwiązań optymalnych stosuje się konstrukcje prefabrykowane w po-
łączeniu z innymi materiałami takimi jak: metal, szkła, drewno. Przykładem spektaku-
larnym takiej konstrukcji jest budynek nowego portu lotniczego w Oslo. Skala realizacji
konstrukcji mieszanych typu  szkielet stalowy  strop z płyt HC, jest bardzo duża. Wśród
14
Szkieletowe budownictwo prefabrykowane w Europie ...
istotnych publikacji członków Komisji o tej tematyce można wymienić [25] [26] i raport
[27] grupy roboczej pod kierunkiem K.S. Elliotta.
7. Wnioski odnośnie do praktyki w Polsce
W okresie ostatnich 10 lat, który upłynął od czasu zorganizowanego przez Instytut Tech-
niki Budowlanej zebrania Komisji  Prefabrykacja,, konstrukcje prefabrykowane w Polsce
stały się sprawdzoną i uprawianą techniką budowania.
Praktyka europejska w nieskończonej liczbie egzemplarzy pokazuje atrakcyjne realiza-
cje, a co ważniejsze, również formy przestrzenne i wystrój obiektów o bardzo różnorodnych
funkcjach. Bogaty dorobek Komisji  Prefabrykacja, wart jest dalszego upowszechniania
i wykorzystania do doskonalenia kadr krajowych specjalistów w procesie edukacyjnym
oraz informowania decydentów.
Odnośnie do kilku zagadnień szczegółowych podaję poniżej uwagi.
Nośność płyt HC w strefie przypodporowej.
Występuje kontrowersja w interpretacji przepisów normy EC2. W Finlandii, po serii
około 40 badań płyt o wysokości przekroju powyżej 300 mm i nieco mniejszej serii badań
płyt o wysokości przekroju 400 mm i 500 mm, przystąpiono do nowelizacji przepisów
projektowania i inicjatywa ta zapoczątkuje nowy okres nowelizacji przepisów przez
KomisjÄ™  Prefabrykacja,.
Współpraca płyt HC z belkami
Dość proste założenie o pomijaniu tej współpracy nie jest rozwiązaniem zadowalającym.
Autor (wraz z J. Szulcem) naświetlił to zagadnienie w kwartalniku ITB nr 2/2006 [20]
i przedstawił wstępnie na forum Komisji. Dalsze dyskusje, ale i ustalenia nastąpią.
Sztywność przestrzenna hal
Tarcze stropowe z elementów HC lub TT zapewniają (jako nieskończenie sztywne mem-
brany) włączenie się wszystkich elementów pionowych do funkcji stabilizującej. Udział
poszczególnych elementów powinien być jednak określony dość precyzyjnie na drodze
obliczeń i tu występuje kilka nowych problemów, które hasłowo można określić  model
obliczeniowy słupa, a model globalny hali,. Nowe zalecenia pojawiły się także w załączni-
kach [28], [29], [30] do dokumentu EC2. Wymieniony temat powinien być sformułowany
na nowo, zgodnie z aktualnym stanem wiedzy.
Ograniczenie ryzyka katastrofy postępującej
W Polsce dwukrotnie (w r. 1966 we Wrocławiu i w r. 2000 w Szczecinie) zdarzyła się
poważna katastrofa prefabrykowanej konstrukcji szkieletowej. Ograniczenie ryzyka ka-
tastrofy postępującej jest ważnym tematem. W ITB przygotowywany jest odpowiedni
dokument o charakterze wytycznych do projektowania.
Typ konstrukcji wielkoprzestrzennej (p. 3.2) w niektórych krajach (np. na Kubie) jest
stosowany w budownictwie mieszkaniowym jako obudowa nośna zewnętrzna do swo-
bodnie rozplanowanego wnętrza. Myśląc o trzech milionach nowych mieszkań w Polsce
powinno się rozważyć i tę koncepcję konstrukcyjną (w referacie [31] autor pokazał przy-
15
Andrzej Cholewicki
kład stosowania stropów HC również w budownictwie jednorodzinnym w W. Brytanii).
Wielkoprzestrzenny typ konstrukcji  może znalez
ć zastosowanie do wznoszenia również
innych obiektów niż mieszkalne.
Literatura
[1] Van Acker A.: Analysis and design precast structures, zbiór wykładów (wersja elektroniczna) Consolis,
Helsinki 2005.
[2] Rocca V.: Fertigteilmanufaktur, Beton Fertigteiltechnik nr 5, 2005 (str. 63).
[3] Ergon  konstrukcje z betonu sprężonego, materiał informacyjny (Belgia).
[4] Benneth D.: The art of precast concrete, Birkhäuser, Basel 2005.
[5] Braun A.: Columns made of spun concrete, BFT nr 3/2006 str 56.
[6] Elliott K.S.: Precast concrete structures, Butterworth and Heinemann, Oxford 2002.
[7] Pajari M.: Shear resistance of prestressed hollow core slabs on flexible supports, Technical Research
Centre of Finland 1995 nr 228.
[8] The hollow core floor design and applications, ASSAP manual, Offset Print Veneta, Verona 2002.
[9] Van Acker A.: Shear resistance of prestressed hollow core floors exposed to fire,  Structural Concrete,
nr 2 2003.
[10] Dassori E.: La prefabbricazione in calcestru, Assobeton Bema Editrice Milano 2001.
[11] Steinle A., Hahn V.: Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau. Ernst u.Sohn Verlag 1998.
[12] Hegger J., Will N., Kommer B.: Vorgespannte Fertigteile aus Hochleistungsbeton Vorteile gegenüber
Normalbeton, BFT nr 2/2006.
[13] System Bashallen, materiał informacyjny Consolis Polska.
[14] MateriaÅ‚y informacyjne firmy Strängbetong Sztokholm (Nacka).
[15] Cholewicki A.: Konstrukcje zespolone z prefabrykatów, monografia, Instytut Techniki Budowlanej
2001.
[16] Korander O.: Nowoczesna technologia prefabrykacji, wypowiedz
(na prawach rękopisu) r 2001
[17] Concrete Plant International, kwiecień 2006 str. 146.
[18] Recommendations for prestressed hollow core floors, FIB revised document, wersja 2006
[19] ENV 1168 Prestressed hollow core floors.
[20] Cholewicki A., Szulc J.: Pasmowy model w obliczeniach konstrukcji zespolonej belka-płyty stropowe,
Kwartalnik ITB Warszawa 2/2006.
[21] FIB Commission 6  Prefabrication, Structural connections for precast concrete buildings, 2004.
[22] Special design considerations for precast prestressed hollow core flors,  rozdział 4 FIB biuletyn
6/2000
[23] Cholewicki A.: Projektowanie połączeń sprężonych płyt kanałowych, Inżynieria i Budownictwo
nr 2/2003.
[24] Ograniczenie ryzyka katastrofy żelbetowych konstrukcji szkieletowych, wytyczne projektowania
(w przygotowaniu) ITB.
[25] Elliott K.S.: Advances in precast concrete mixed construction, Sympozjum Lizbona 2002.
[26] Suikka A.: Slim precast floor structures, Sympozjum Helsinki 2002.
[27] FIB Precast Concrete in Mixed Construction, fib Bulletin 19/2002.
[28] Analysis of flat slabs and shear walls, EN 1992-1-1:2004 Annex I.
[29] Global second order effects in structures, EN 1992-1-1:2004 Annex H.
[30] Soil structure interaction, EN 1992-1-1:2004 Annex G.
[31] Cholewicki A.: Prefabrykowane ścianowe i szkieletowe konstrukcje w Europie, 20 Konferencja Nauko-
Techniczna, Jadwisin 2006.
16