Hala stalowa czy żelbetowa – co wybrać?

Przy wznoszeniu obiektów wielkopowierzchniowych, najczęściej wykorzystuje się szkieletowe ustroje konstrukcyjne, w których główną konstrukcję nośną stanowią dźwigary dachowe oparte na słupach, które z kolei wsparte są w punktowych fundamentach noszących nazwę stóp fundamentowych. W obszarze konstrukcji szkieletowych dokonać możemy podstawowego podziału głównych elementów konstrukcji z uwagi na materiał z jakiego są wykonane – elementy stalowe i elementy żelbetowe. W kolejnych rozdziałach przybliżymy specyfikę konstrukcji wznoszonych w obydwu przytoczonych technologiach skupiając się na podstawowych wadach i zaletach wspomnianych wcześniej rozwiązań.

Konstrukcje stalowe

Stal konstrukcyjna jest materiałem cechującym się bardzo dużą wytrzymałością na ściskanie i rozciąganie oraz jest materiałem o dużym module sprężystości. Właściwości te sprawiają, że wykonane ze stali konstrukcyjnej ustroje nośne mogą być niezwykle smukłe a tym samym lekkie co często pozwala osiągać bardzo duże rozpiętości konstrukcji. Stal konstrukcyjna jest materiałem spawalnym, co daje dużą swobodę kształtowania elementów. Można więc od konstrukcji stalowych wymagać wysokiej estetyki co często jest łatwo osiągalne. Konstrukcje te jednak nie są wolne od wad. Stal bowiem podatna jest na degradację w skutek zachodzących procesów korozji. Na tempo i charakter przebiegu procesu korozji wpływ ma szeroka gama czynników środowiskowych takich jak temperatura i wilgotność otoczenia, odczyn PH środowiska i działanie substancji chemicznych wynikających z procesów technologicznych zachodzących w obiekcie a przyspieszających procesy korozyjne (np. obecność dwutlenku siarki, siarki, chlorowodoru, siarkowodoru, fluorowców itp.). Zabezpieczenie konstrukcji stalowych przed powyższymi czynnikami odbywa się najczęściej przez stosowanie systemów malarskich lub ocynkowanie konstrukcji noszące wspólny mianownik powłok ochronnych.

Co do samych rozwiązań technicznych powszechnie spotykanych w obszarze wznoszenia konstrukcji stalowych można wyróżnić hale z dźwigarami pełnościennymi oraz hale z dźwigarami kratownicowymi. Oba powyższe rozwiązania polegają na wykształtowaniu powtarzalnej ramy konstrukcyjnej rozstawionej w kilkumetrowych odstępach nadającej kształt obiektu. Słupy wewnętrzne w przypadku obu rozwiązań mogą być rozrzedzone w stosunku do słupów elewacyjnych poprzez stosowanie dodatkowych dźwigarów prostopadłych do wspomnianych wcześniej ram – takie dźwigary nazywane są podciągami. Dzięki takiemu rozwiązaniu uzyskuje się duże powierzchnie wewnątrz obiektu, cechujące się dużą swobodą aranżacji przestrzeni.

Konstrukcje stalowe przygotowywane są w specjalizowanych zakładach prefabrykacji. Na budowie montowane są przygotowane wcześniej elementy konstrukcji. Elementy konstrukcji stalowych zazwyczaj scalane na budowie są za pomocą śrub i innych elementów złącznych, zapewniających natychmiastowe osiągnięcie pożądanej wytrzymałości złącza. Tym samym osiągnięcie wydajności montażu na poziomie kilku tysięcy metrów kwadratowych w ciągu tygodnia roboczego dla typowych konstrukcji magazynowo/produkcyjnych nie przysparza Commercecon trudu.

Konstrukcje żelbetowe

Konstrukcje żelbetowe składają się z elementów, które funkcjonalnie odpowiadają tym, spotykanym w omówionych wcześniej konstrukcjach stalowych. Składają się więc z dźwigarów opartych na słupach, które tak jak omówione zostało to wcześniej, posadowione są również na stopach fundamentowych.

Konstrukcje wykonane z betonu wzmocnionego stalowymi (obecnie również czasem kompozytowymi) wkładkami najczęściej w formie użebrowanych prętów okrągłych nazywane są właśnie konstrukcjami żelbetowymi. Nie wchodząc w szczegóły techniczne warto jedynie nadmienić, że beton jest materiałem z natury cechującym się wielokrotnie niższą wytrzymałością na rozciąganie względem wytrzymałości na ściskanie – potocznie nazywany materiałem „kruchym”. Konstrukcje żelbetowe, z uwagi właśnie na gorsze parametry mechaniczno-wytrzymałościowe cechują się większą masywnością w porównaniu z konstrukcjami stalowymi. Często wymaga się dla dźwigarów żelbetowych lub prefabrykowanych płyt stropowych o dużej rozpiętości, wprowadzenia dodatkowej siły ściskającej i elementy takie nazywane są żelbetowymi elementami sprężonymi (strunobetonowymi lub kablobetonowymi – w zależności od technologii sprężania).

Konstrukcje żelbetowe mają jednak zalety, których nie sposób szukać w konstrukcjach stalowych. Niewątpliwą przewagą konstrukcji żelbetowych jest ich reakcja na pożar – konstrukcje żelbetowe charakteryzują się naturalną odpornością ogniową. Właściwe projektowanie konstrukcji żelbetowej sprawia, że jej elementy nośne zazwyczaj nie wymagają dodatkowej ochrony przed działaniem pożaru.

Główne elementy konstrukcyjne hal żelbetowych, podobnie jak w przypadku hal stalowych, wykonuje się w specjalizowanym zakładzie prefabrykacji. Na budowie dokonuje się montażu dostarczonych elementów (jednak wielokrotnie cięższych od ich stalowych odpowiedników). Z uwagi na specyfikę konstrukcji żelbetowej, czasem spotyka się rozwiązania, w których łączone elementy prefabrykowane wymagają tak zwanego zespolenia. W takich przypadkach łączenie elementów żelbetowych dokonuje się przez zalanie betonem wysokiej wytrzymałości specjalnie zaprojektowanego ich styku. Nie wchodząc w szczegóły techniczne połączeń, warto nadmienić jedynie, że moment wykonania takiego połączenia wrażliwy jest na ujemne temperatury a więc stanowi wadę hal w konstrukcji żelbetowej względem hal stalowych.

Hala hybrydowa

Co jeśli Inwestor oczekuje zarówno wysokiej odporności ogniowej oraz szybkiego przebiegu procesu budowlanego? Czy hale stalowe są lepsze od hal żelbetowych? Czy też może to hala żelbetowa jest lepsza od hali stalowej? Stal czy żelbet – na co się zdecydować?

Warto zwrócić uwagę na jeszcze jedno rozwiązanie konstrukcyjne, które w Commercecon powszechnie realizujemy a są nimi hale hybrydowe. Jest to rodzaj konstrukcji, w której umiejętnie wykorzystujemy zalety konstrukcji stalowej i żelbetowej. W hali hybrydowej słupy wykonujemy jako żelbetowe, a konstrukcję dachu stalową.

Słupy żelbetowe sprawiają, że łatwiej spełnić wymagania ochrony przeciwpożarowej obiektu. Dodatkowo coraz częściej wykonywane są w Commercecon połączenia słupów żelbetowych ze stopą fundamentową przy pomocy akcesoryjnych łączników śrubowych – dzięki czemu eliminujemy konieczność wykonania monolitycznych zespoleń styków żelbetowych wymagających wykonania w dodatnich temperaturach lub sztucznego ich dogrzewania w ujemnych temperaturach.

Konstrukcje dachu hal często nie wymagają tak surowych zabezpieczeń przeciwpożarowych, dlatego wykonywane są jako przekrycia stalowe. Konstrukcje stalowe dachów hal hybrydowych są nieporównywalnie lżejsze, smuklejsze a więc szybsze i łatwiejsze w montażu niż te spotykane w tradycyjnych halach żelbetowych.

Hala stalowa czy hala żelbetowa – co wybrać?

Konstrukcje dachu hal często nie wymagają tak surowych zabezpieczeń

Poszukując optymalnego rozwiązania warto uwzględnić przedstawione w tekście cechy charakterystyczne hal stalowych, hal żelbetowych i hal hybrydowych. Powyższy poradnik z pewnością pozwoli Inwestorowi postawić sobie również dodatkowe pytania, na które zespół Commercecon z chęcią pomoże znaleźć odpowiedź.

Zapraszamy do zapoznania się z naszą ofertą budowy obiektów przemysłowych.