Prefabrykaty betonowe w obiektach inwentarskich. Zakres zastosowania prefabrykacji
We współczesnym budownictwie jako obiekty przemysłowe zwykle traktuje się hale magazynowe czy produkcyjne. Ale to także budynki związane nie tylko z przemysłem, lecz także z szeroko pojętym rolnictwem. Są to przede wszystkim różnego typu obiekty inwentarskie, takie jak np. obory, chlewnie, kurniki. Do ich budowy mogą być wykorzystywane różnego typu prefabrykaty betonowe.
Spis treści
- W jakich budynkach rolniczych stosuje się prefabrykaty?
- Ściany warstwowe z prefabrykatów
- Prefabrykowane podłogi rusztowe na przykładzie produktów dla bydła
- Prefabrykowane belki podrusztowe
Do wznoszenia obiektów rolniczych – oprócz stali i drewna – w mniejszym lub większym stopniu wykorzystuje się znany od dziesięcioleci materiał budowlany, jakim jest beton. Zależnie od potrzeb rolnika (inwestora) może on być użyty w procesie budowlanym w jednej z dwóch postaci – mieszanki betonowej lub prefabrykatu. Pierwsza z nich, chyba najbardziej rozpowszechniona, jest stosowana bezpośrednio na placu budowy i aplikowana do uprzednio przygotowanych form bądź szalunków np. fundamentów, stropów czy ścian budynku. Druga natomiast, także szeroko wykorzystywana w praktyce, to wytworzone w zakładzie produkcyjnym gotowe elementy budowlane – prefabrykaty. I tej właśnie grupie produktów poświęcono niniejszy artykuł.
W jakich budynkach rolniczych stosuje się prefabrykaty?
Prefabrykowane elementy betonowe wykorzystywane są w rolnictwie w różnych typach obiektów budowlanych, odmiennych zarówno pod względem prowadzenia w danym typie działalności rolniczej, jak i wielkości oraz użyteczności. Są powszechnie stosowane w obiektach stricte inwentarskich, czyli w takich, w których przebywa inwentarz – żywe zwierzęta hodowlane – oraz w obiektach magazynowo-technicznych.
Technologia prefabrykacji zagościła na dobre przede wszystkim w kilku głównych typach budynków: oborach dla bydła mlecznego i mięsnego, obiektach z sektora hodowli trzody chlewnej (tuczarniach, warchlakarniach, budynkach dla loch) oraz kurnikach dla drobiu w różnych fazach wzrostu. Rzadziej, ale wyłącznie z racji mniejszej skali hodowli także w naszym kraju, prefabrykaty (np. ścienne) są stosowane również w przypadku budynków dla owiec i kóz.
Produkcja rolnicza w swoim zamyśle technologicznym wymaga również różnego typu obiektów do magazynowania, zarówno płodów rolnych, jak i substancji ubocznych powstałych w wyniku prowadzonej działalności, określanych w fachowej literaturze mianem obiektów pomocniczych. W nich również prefabrykaty betonowe stosowane są z powodzeniem od kilkudziesięciu lat. Wykorzystuje się je przede wszystkim przy wznoszeniu zbiorników na płynne lub stałe odchody zwierzęce (płyty gnojowe, zbiorniki na gnojowice lub gnojówkę) oraz silosów magazynowych (wieżowych i przejazdowych) na pasze treściwe lub objętościowe.
Budynki inwentarskie, zarówno w fazie projektowej, jak i wykonawczej, powinny zapewniać przebywającym w nim zwierzętom właściwe warunki środowiskowe, ponieważ tylko takie podejście do biznesu rolniczego może przynieść oczekiwane efekty produkcyjne. Warto zwrócić uwagę, iż większość prefabrykatów wykorzystywanych np. w oborze powinna być funkcjonalna zarówno dla krów, jak i dla osób, które je obsługują.
W celu odpowiedniego wykonania obiektu oraz zapewnienia komfortu jego użytkownikom istotne znaczenie ma rodzaj oraz jakość materiałów użytych do jego realizacji. W przypadku zastosowania elementów betonowych i żelbetowych bezwzględnie powinny być one wytworzone z betonu towarowego o właściwej jakości.
Współczesne technologie produkcji umożliwiają wykonywanie znacznej liczby różnego typu prefabrykatów betonowych wchodzących w skład konstrukcji i wyposażenia obiektu. Ponadto niektóre z nich charakteryzują się także innymi cechami, można by powiedzieć, konstrukcyjno-statycznymi. Dzieje się tak dlatego, że są to głównie elementy o znacznym ciężarze i solidnej strukturze, a dodatkowo właściwie zamontowane w miejscu swojego przeznaczenia wręcz chronią budynek przed uszkodzeniem przez zwierzęta.
Jeżeli chodzi o samą koncepcję, to rozwiązania z wykorzystaniem prefabrykatów są stosowane m.in. w budownictwie inwentarskim od lat 70. XX w. Ciągły rozwój technik budowlanych oraz pozytywne doświadczenia wynikające z bieżącego użytkowania prefabrykatów pozwalają twierdzić, że ich poziom techniczny oraz jakość systematycznie ulegają poprawie.
Przeczytaj również:
- Płyty warstwowe w budynkach rolniczych. Gdzie można je zastosować? Kryteria wyboru
- Prefabrykacja w obiektach sportowych. Rodzaje prefabrykatów. Jak je bezpiecznie dostarczać na budowę?
Ściany warstwowe z prefabrykatów
Prefabrykowane ściany warstwowe wykazują dużą odporność na uszkodzenia mechaniczne przez zwierzęta, co niejednokrotnie zostało pozytywnie przetestowane w praktyce hodowlanej.
Składają się one z dwóch płyt betonowych o grubości 6–7 cm, powiązanych łącznikami ze stali nierdzewnej rozmieszczonymi w odległości ok. 12 cm. W powstałej przestrzeni umieszczona jest warstwa izolacji termicznej, np. styropianu, wełny mineralnej lub innego surowca wykazującego oczekiwane parametry techniczne. Prefabrykaty mogą mieć różne kształty, w zależności od przeznaczenia. Produkowane są zwykle z betonu o klasie wytrzymałości B35 lub innej, określonej według indywidualnych wymogów projektowych w danym obiekcie inwentarskim.
Podział ścian betonowych
Czołowi producenci w swoich ofertach podzielili ściany betonowe – w zależności od technologii montażowej oraz wymagań projektowych obiektu – na dwie grupy produktowe: ściany wsparte o konstrukcję główną budynku (słupy stalowe) oraz tzw. ściany bez fundamentów.
Pierwsze z nich montuje się niezwykle szybko i nie wymaga to dużych nakładów siły roboczej. Elementy ustawiane są na stopach fundamentowych słupów budynku, od jego zewnętrznej części, i zasadniczo nie ingerują w elementy konstrukcji nośnej obiektu. Podczas budowy w tej technologii jednej z pierwszych obór (dla ok. 50 krów, wzniesionej w 2008 roku w powiecie suwalskim) montaż ścian trwał zaledwie 5 godzin.
Prefabrykaty ścienne z drugiej grupy produktowej z kolei nie wymagają bezpośredniego powiązania z fundamentami zasadniczej konstrukcji nośnej obiektu. W tym przypadku ściany ustawiane są w betonowych stopach fundamentowych dostarczonych z fabryki na miejsce budowy i tworzą dobrze działający system dwóch elementów budowlanych powstałych w wyniku zastosowania prefabrykacji.
Po właściwym zamocowaniu ścian można przystąpić do wykonania posadzki w formie wylewki samopoziomującej. Podczas tego procesu budowlanego uprzednio ustawione ściany pełnią rolę szalunku, który właściwie formuje wylewaną posadzkę. Z konstrukcyjnego punktu widzenia „ściany bez fundamentów” są w takim obiekcie jednocześnie elementami nośnymi konstrukcji budynku, ponieważ na nich opiera się więźba dachowa.
Parametry prefabrykowanych ścian betonowych do obiektów inwentarskich
Obecne wymogi hodowlane związane z zapewnieniem zwierzętom właściwego poziomu dobrostanu (aspekt wentylacji) wywarły na producentach potrzebę stworzenia specjalnych typów ścian warstwowych. Chodzi dokładnie o te, które opierają się o konstrukcję wsporczą budynku o wysokości roboczej 1 lub 1,5 m. W tym przypadku (jak podaje producent) ściany mają dwie standardowe długości 4,8 lub 6 m, przerwa dylatacyjna przewidziana na izolację termiczną wynosi natomiast od 4 do 12 cm.
Mając na względzie trendy dzisiejszej hodowli krów mlecznych, w których obory często przypominają zadaszoną wiatę z bardzo małym udziałem „pełnych” ścian bocznych, ten typ prefabrykatów należycie wypełnia aktualne oczekiwania hodowców związane z nowoczesnym budownictwem inwentarskim.
Budowę ścian prefabrykowanych można scharakteryzować według kilku podstawowych parametrów technicznych na przykładzie wyrobów jednego z producentów:
- wysokość pojedynczego elementu – do 3 m,
- maksymalna długość pojedynczego elementu – ok. 6,5 m,
- całkowita grubość ścian (z warstwą izolacyjną) – 26 cm,
- grubość warstwy termoizolacji – 12 cm,
- masa elementu – do 390 kg/m2 (co oznacza wagę 1 elementu o maksymalnych wymiarach w przedziale 7000–7600 kg),
- tolerancje wymiarowe określone według normy PN-EN 14992:2010.
W przypadku obiektów inwentarskich dla bydła wysokość elementów ściennych prefabrykowanych lub wytworzonych w innej technologii z odmiennych materiałów należy ustalić tak, żeby istniała możliwość wykonania regulowanej szczeliny nawiewnej w budynku, co znacząco wpływa na mikroklimat wewnątrz obory. Technologia produkcji pozwala także na realizację w ścianach warstwowych otworów na okna lub drzwi.
Ściany obiektów, zwłaszcza zewnętrzne, powinny być też estetyczne, stanowią bowiem element elewacji. Mając na uwadze tę kwestię, zewnętrzna struktura współczesnych ścian betonowych ma często formę „płukanego kamienia”, co – jak wskazali wielokrotnie właściciele takich budynków – daje dobre efekty wizualne.
Ściany betonowe doskonale sprawdzają się w obiektach inwentarskich nie tylko przeznaczonych dla krów. Ta technologia z powodzeniem może być dziś wykorzystywana dla potrzeb chowu i hodowli innych gatunków zwierząt, m.in. trzody chlewnej, koni (kompleksy hodowlane, np. stajnie) czy też drobiu (kurniki lub indyczarnie).
Prefabrykowane podłogi rusztowe na przykładzie produktów dla bydła
Specyfika utrzymania bydła w systemie wolnostanowiskowym związana jest z przemieszczaniem się zwierząt w obrębie obory. Aktywność krów w trakcie doby jest wówczas bogata i różnorodna. Znaczne odległości pokonywane przez krowy każdego dnia nasuwają pytanie o jakość podłoża, po jakim poruszają się zwierzęta. Jedną z opcji jest podłoga szczelinowa, zwana też rusztową.
Ogólne wytyczne dotyczące powierzchni, po której zwierzęta przemieszczają się w oborze, są jednoznaczne. Powinna być ona gładka, równa, a zarazem ograniczać ryzyko poślizgów. Równocześnie wśród kryteriów oceny podłogi w pomieszczeniu dla bydła należy uwzględnić jej cechy funkcjonalne, m.in. łatwość usuwania odchodów i czyszczenia.
W oborach bezściołowych czynności te ułatwia ażurowa powierzchnia podłogi, po której zwierzęta przemieszczają się na korytarzach komunikacyjno-spacerowych, w strefie żywieniowej i w poczekalni przed halą udojową.
W pomieszczeniu dla zwierząt inwentarskich podłoże układa się z prefabrykowanych ażurowych płyt (z odpowiednio zaprojektowanymi otworami), na przemian z beleczkami – elementami o pełnej powierzchni. Wzajemny udział powierzchni otworów i pełnych beleczek może się różnić, dlatego w praktyce mówi się o ażurowych podłogach rusztowych i szczelinowych.
W pierwszym przypadku łączna powierzchnia otworów jest większa od łącznej powierzchni pełnej. Takie rozwiązanie stosuje się przede wszystkim w chowie bydła utrzymywanego na uwięzi, gdy ruszty znajdują się bezpośrednio za stanowiskami zajmowanymi przez zwierzęta, a także w hodowli drobiu i trzody chlewnej. Podłogi szczelinowe charakteryzują się natomiast większym udziałem powierzchni beleczek w porównaniu ze szczelinami.
Parametry betonowych podłóg rusztowych prefabrykowanych
Do budowy opisanych powyżej podłóg rusztowych wykorzystuje się beton o wysokiej klasie twardości od B45 do B55 (odpowiadający normie DIN C35/45), proces technologiczny oraz konstrukcyjny elementów betonowych jest zaś zgodny z tzw. normą statystyki DIN 18908, DIN 1045 czy też normą PN-EN 12737.
Nasiąkliwość betonu użytego w budowie rusztu wynosi poniżej 5% (według PN-EN 12390-8). W związku z tym, że beton nie wchłania odchodów zwierzęcych (gnojowicy) i nie magazynuje w swojej strukturze znacznych ich ilości, ruszta mają swój pozytywny udział w redukcji amoniaku w budynku inwentarskim.
Poniżej przytoczono podstawowe wymiary i parametry rusztów dla bydła według danych jednego z producentów:
- dostępne długości (różne wersje wyrobów): 1000–3500, 3800, 4000 mm,
- szerokość: 520 mm,
- dostępne wysokości szczeliny: 150, 180 mm,
- szerokość szczeliny: 35 mm,
- zakresy wytrzymałości jako maksymalna masa pojazdu na oś (różne wersje produktów): 1490, 2100, 3000 kg.
Optymalną szorstkość zewnętrznej powierzchni rusztu, po której stąpają zwierzęta, producenci uzyskali poprzez użycie do produkcji prefabrykatów betonu o jednorodnej frakcji. Taki zabieg znacząco zwiększył atrakcyjność produktu dla samych zwierząt, które chętniej spacerują po rusztach. Ich wybór zazwyczaj zależy od indywidualnych potrzeb inwestora.
W celu zwiększenia właściwości drenażowych dla spływu gnojowicy poprzez szczeliny w ruszcie jest on wykonany z elementów (tzw. beleczek) w kształcie litery T. W takiej konfiguracji szerokość samej szczeliny rusztu zwiększa się od jego góry ku dołowi (patrząc w przekroju), powiększając tym samym potencjalną drogę dla spływających zanieczyszczeń.
Ważną kwestią pozostaje rozsądny kompromis między sprzecznymi cechami, jakimi muszą charakteryzować się elementy podłóg rusztowych. Z jednej strony ich powierzchnia powinna być gładka, by nie przyklejały się do niej nieczystości i nie kaleczyły nóg, z drugiej zaś – nie powinna być śliska, by nie utrudniała zwierzętom chodzenia. Firmy produkujące podłogi szczelinowe na ogół deklarują właściwości swoich wyrobów, np. zabezpieczenia przed poślizgiem (żebra, zagłębienia), minimalizowanie ryzyka skaleczeń kończyn i łatwość czyszczenia powierzchni.
Przekładając ogólne wytyczne dotyczące prefabrykowanych podłóg szczelinowych na rzeczywiste parametry ich elementów składowych, można wskazać, że w przypadku młodych zwierząt o masie ciała do 250 kg szerokość otworów w podłodze szczelinowej nie powinna przekraczać 25 mm, zalecana zaś w pomieszczeniach z dorosłym bydłem (o masie powyżej 450 kg) powinna wynosić 35–40 mm.
Prefabrykowane belki podrusztowe
W konstrukcji bezściełowego systemu utrzymania zwierząt z wykorzystaniem rusztów prefabrykowanych warto także zwrócić uwagę na fundamenty, a w nich betonowe elementy podporowe podłóg szczelinowych, tzw. belki podrusztowe. Celowość ich wykorzystania można zobrazować na przykładzie hodowli trzody chlewnej. Kiedy hodowcy chcą uniknąć dodatkowych nakładów finansowych na budowę wielu wanien magazynujących gnojowicę w jednym budynku, wykonują pod całą powierzchnią rusztów jeden zbiorczy kanał wypełniony odpowiednio rozstawionymi słupami podporowymi, na których opiera się belki podrusztowe, a na nich układa ażurowe ruszta betonowe. Takie rozwiązanie, poza redukcją kosztów finansowych, skraca także czas oraz nakład pracy przy wykonywaniu kanałów dla gnojowicy.
Producenci oferujący belki podrusztowe udostępniają zazwyczaj kilka typów wyrobu o różnych wymiarach. Jednak część z nich, podążając za coraz większymi potrzebami inwestorów, wytwarza te elementy na zamówienie, według projektu konkretnego obiektu hodowlanego. Dzięki możliwości produkcji wyrobów o indywidualnych wymiarach ich producent staje się konkurencyjny na rynku.
Jednocześnie takie rozwiązanie jest korzystne dla samego hodowcy oraz wykonawcy obiektu, ponieważ odpowiednio dopasowane gabaryty belek podrusztowych ułatwiają oraz znacznie skracają prace montażowe. W każdej z nich zatopione są fabrycznie specjalne metalowe uszy ułatwiające transport i ustawienie prefabrykatów na budowie. Warto też dodać, że układanie podłóg rusztowych z wykorzystaniem belek nie wymaga stosowania oddzielnych szalunków.
