Nad technologią budowy domów wielorodzinnych z modułów pracują naukowcy z Politechniki Koszalińskiej. Mają za zadanie zaprojektowanie systemu połączeń konstrukcyjnych w wielokondygnacyjnym budynku drewnianym.
Budownictwo prefabrykowane, czyli wznoszenie domów z gotowych modułów, kojarzy się z modnym niegdyś budowaniem domów z wielkiej płyty. Teraz wraca do łask. W Skandynawii nawet 8 na 10 domów mieszkalnych powstaje właśnie z gotowych elementów. Ten rodzaj budownictwa zyskuje popularność także m.in. w Niemczech i Wielkiej Brytanii, dlatego coraz więcej firm zajmuje się produkcją prefabrykatów niezbędnych do budowy tego typu obiektów. Domy budowane z prefabrykatów pojawiają się też w Polsce.
Przewagą tego rodzaju budownictwa jest większa dokładność, ale także szybki czas realizacji. Przygotowanie prefabrykatów odbywa się niezależnie od warunków pogodowych, dzięki czemu termin powstania elementów, a w dalszej kolejności – całego domu, nie jest uwarunkowany porą roku. Moduły często składają się wyłącznie z surowych elementów. Zdarza się jednak, że na plac budowy dostarczane są gotowe pomieszczenia o określonym przeznaczeniu. Przygotowane tą metodą boksy mają już wszystkie niezbędne otwory oraz kanały technologiczne służące do rozprowadzania instalacji elektrycznej, centralnego ogrzewania, a także instalacji wodnej czy kanalizacyjnej, dzięki czemu czas niezbędny na wykonanie prac wykończeniowych wewnątrz domu jest znacznie krótszy. Jeśli życzą sobie tego inwestorzy, moduły mogą zostać dostarczone nawet z przymocowaną już wykładziną podłogową.
Problem z łącznikami
Pracami badawczymi dotyczącymi budownictwa z prefabrykatów zajmują się także naukowcy z Politechniki Koszalińskiej. Współpracują w tym zakresie z firmą WascoVilla z Kanina pod Sławnem, która od blisko 20 lat specjalizuje się w projektowaniu i montażu konstrukcji drewnianych w różnych obiektach. Przygotowuje także domy z gotowych modułów, do tej pory były to jednak głównie obiekty jednokondygnacyjne.
Przygotowanie gotowych elementów jest tańsze, pozwala na zachowanie większej precyzji, bo wszystko odbywa się w hali produkcyjnej pod okiem doświadczonych technologów i przy pomocy nowoczesnego sprzętu. W budownictwie brakuje pracowników. A produkcja prefabrykatów jest w dużym stopniu zautomatyzowana. Braki kadrowe stają się dzięki temu mniej odczuwalne – przyznaje Dariusz Wasylew, prezes firmy WascoVilla.
Pojawił się więc projekt badawczo-rozwojowy, w którym przewidziano zaprojektowanie i zbadanie systemu rozwiązań umożliwiających wznoszenie w tej technologii wielorodzinnych budynków mieszkalnych. Idea jest taka, by moduły przyszłych domów powstawały w zakładzie prefabrykacji. Na placu budowy odbywałoby się tylko łączenie tych elementów i odpowiednie przygotowanie wnętrza. Firma przygotowuje moduły, wykorzystując drewno jako główny materiał konstrukcyjny (wypełnienie stanowi wełna mineralna).
Drewno jest od wieków znanym materiałem budowlanym. Świetnie sprawdza się jako izolator. Jest bardzo popularne w Skandynawii. U nas też zaczyna zdobywać uznanie – mówi prezes firmy.
Okazało się, że jest jeden kłopot. Na rynku brakuje gotowych łączników budowlanych gwarantujących trwałe i bezpieczne łączenie modułów wielokondygnacyjnych budowli. W jaki więc sposób połączyć te elementy? Rozwiązanie tego dylematu to właśnie zadanie specjalistów z Politechniki Koszalińskiej. Nowo zaprojektowany system połączeń powinien być szybki i wygodny w montażu, a także odporny na oddziaływanie sił zewnętrznych. I, oczywiście – musi mieć rozsądną cenę.
Wszechstronne testy
Prace trwają od ubiegłego roku. W pierwszym etapie naukowcy zaprojektowali trzy rodzaje łączników, wstępnie je przetestowali i przeprowadzili analizę numeryczną. Łączniki to odpowiednio ukształtowane płaskowniki z blachy stalowej przymocowane wkrętami do drewnianej konstrukcji.
O trwałość stalowych łączników byliśmy spokojni, one mają wystarczającą nośność. Więcej obaw budziła wytrzymałość miejsca łączeń z elementami drewnianymi. Uznaliśmy, że jest to najsłabszy element w całej konstrukcji – zaznacza lider zespołu dr hab. inż. Jacek Domski, prof. PK, kierownik Katedry Budownictwa i Materiałów Budowlanych na Wydziale Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji Politechniki Koszalińskiej.
Właśnie dlatego przeprowadzono badania towarzyszące, obejmujące sprawdzenie cech wytrzymałościowo-odkształceniowych wybranych węzłów konstrukcyjnych oraz badanie parametrów mechanicznych i termicznych zastosowanych materiałów. Na tej podstawie wybrano jeden system połączeń, który najbardziej odpowiada stawianym oczekiwaniom.
W kolejnym etapie wykonano laboratoryjny model badawczy w skali rzeczywistej, stosując wytypowany system połączeń. Model został częściowo wykonany w zakładzie prefabrykacji, zaś ostatecznie złożono go w laboratorium uczelni. Tu zostanie on poddany wszechstronnym testom. Po pierwsze, wykonane zostaną badania tłumienia dźwięku. Naukowcy sprawdzą, jaki poziom dźwięków przenika do wnętrza modelu.
Drugi rodzaj testów dotyczyć będzie odporności na obciążenia dynamiczne (wyjątkowe). Laboratoryjny obiekt badawczy zostanie poddany drganiom wymuszonym. W ten sposób będzie można sprawdzić, czy ulega odkształceniom pod wpływem tego rodzaju sił. Wszystko to pozwoli ocenić, jak silne są łączenia modułów. Dzięki nim można też będzie ocenić sztywność ścian budynku.
Będzie linia do produkcji domów
W końcowym etapie realizacji projektu, w warunkach rzeczywistych – na terenie firmy WascoVilla – powstanie pełnowymiarowy budynek składający się z 27 modułów mieszkalnych oraz 9 dachowych. Obiekt zostanie poddany wszechstronnym obserwacjom. Chodzi o to, by zobaczyć, czy pod wpływem zmieniających się warunków atmosferycznych obiekt ulega deformacji (przemieszczenia, odkształcenia). Pomiary pozwolą sprawdzić wpływy termiczno-wilgotnościowe wynikające ze zmieniających się pór roku, na odkształcenia budynku. Planowana jest także analiza akustyczna gotowego obiektu.
Firma WascoVilla przygotowuje się do uruchomienia linii produkcyjnej i opracowania procesów umożliwiających wytwarzanie na szerszą skalę modułów budynków wielokondygnacyjnych. Realizacja projektu potrwa do końca 2023 roku. Wtedy też powstaną pierwsze domy w nowej technologii.
źródło: PK