Nowoczesne metody wznoszenia budynków wysokich

PERI RCS łączy wszystkie zalety systemów wspinania w ramach jednego zestawu modułowego, który można łatwo dopasować do wymagań na placu budowy. Z lewej strony pomosty robocze RCS-C, dalej osłony  zabezpieczające RCS-P z platformą rozładunkową.
Rys. Peri

Uczestnicy procesu wznoszenia takiego obiektu mierzą się najczęściej z szeregiem niesprzyjających zjawisk i czynników inherentnych dla tego typu przedsięwzięć. Większość z tych zjawisk wynika bezpośrednio lub pośrednio z wysokości budynku, z jego usytuowania, a także z dostępnego obecnie poziomu technologii.

Żelbetowe budynki wysokie i średnio wysokie w Polsce wykorzystują najczęściej trzonowo-szkieletowy system konstrukcyjny lub układ w pełni monolityczny z żelbetowymi ścianami zewnętrznymi. W każdym przypadku występuje trzon usztywniający oraz kombinacja słupów i ścian ze stropami i ewentualnie belkami lub ścianami. Biorąc pod uwagę dzisiejszą technologię wznoszenia konstrukcji żelbetowych, wiodącym i nieodłącznym elementem procesu budowy są deskowania formujące wszystkie wymienione elementy konstrukcyjne. U podstaw racjonalnego wykorzystania deskowań leży zasada ich przestawiania lub inaczej rotacji. Stosując podział obiektu na odpowiednie działki robocze, można zoptymalizować ilości sprzętu i usprawnić budowę. Jednak nawet najlepiej zaprojektowane działki robocze nie zmieniają faktu, że do obsługi nowoczesnych i wydajnych deskowań niezbędny jest żuraw lub urządzenie go zastępujące.


ACS P – rozwiązania dla trzonów budynków wysokich i budowli wieżowych. Deskowanie zintegrowane jest z pomostami i jako jednostka podnoszone wraz z nimi niezależnie od pracy żurawia i warunków atmosferycznych.
Rys. Peri

Planowanie ilości i rozmieszczenia żurawi na placu budowy odbywa się najczęściej w oparciu o sprawdzone wytyczne technologiczne, jednak z uwagi na wysokie koszty żurawie dobierane są z reguły z myślą o ich pełnym wykorzystaniu. W budynkach wysokich podstawowym problemem jest zmniejszanie się wydajności żurawi wraz z każdą powstającą kondygnacją, skutkujące wydłużeniem cykli roboczych podnoszenia i opuszczania materiałów oraz sprzętu. Dowolne zwiększanie liczby żurawi nie wchodzi z reguły w rachubę ze względu na usytuowanie placu budowy w centrum miasta i sąsiadujące budynki lub ograniczoną powierzchnię.

Nieodłącznym tłem obiektów wysokich są gęsto zabudowane i zatłoczone centra miast. Powierzchnia placu budowy jest często niewiele większa niż sam budynek ze względu na bardzo wysokie ceny gruntu i duże kary za czasowe blokowanie przyległych ulic. Równie ważne jest utrudnienie lub brak możliwości stosowania obrotowych żurawi wieżowych z uwagi na istniejące już budynki wysokie. Poniżej dachów sąsiadujących obiektów nie ma możliwości obrotu ramienia, a uzyskanie większej wysokości żurawia bez zakotwień pośrednich jest albo niemożliwe, albo bardzo kosztowne. Stosowane są w ich miejsce żurawie wychylne o większej uniwersalności, lecz mniejszej wydajności. Sprawą pierwszorzędnej wagi staje się zatem optymalne ich wykorzystanie i gdzie tylko możliwe uniezależnienie się od nich. Wszystkie typy żurawi są wrażliwe na wpływ wiatru, którego prędkość wzrasta wraz z wysokością, powodując utrudnienia w pracy bądź przestoje. Im wyższy budynek tym dłuższy czas ekspozycji i większe prawdopodobieństwo wystąpienia niekorzystnych zjawisk pogodowych zmniejszających wydajność. Żurawie muszą być też sukcesywnie podwyższane i kotwione do konstrukcji budynku, co dodatkowo pochłania cenny czas w harmonogramie.


Cosmopolitan Twarda 2/4, Warszawa, Polska. Widoczne osłony RCS-P.
Fot. Peri

Tradycyjne podejście do pracy z deskowaniami ściennymi ustawianymi na stropie lub pomostach (wewnątrz przestrzeni otwartych lub w obrysie stropu), wiąże się z koniecznością każdorazowego demontażu i podejmowania żurawiem fragmentów deskowania w celu odstawienia na odkład, gdzie można je oczyścić i przygotować do kolejnego zastosowania. Miejsce przygotowania deskowań najczęściej znajduje się na poziomie terenu lub na już wykonanej, z reguły szerszej kondygnacji poniżej. Takie działanie w przypadku budynku wysokiego nie ma racji bytu ze względu na olbrzymie nakłady robocze pracy żurawi, które musiałyby być ponoszone na obsługę deskowań. Dla budynków średnio wysokich stosuje się często deskowania umieszczane na pomostach roboczych, wyposażonych w możliwość odchylania lub odsuwania deskowania na czas czyszczenia i zbrojenia ściany. Deskowania i pomosty tworzą jednostki przestawiane jednym ruchem żurawia na kolejne kondygnacje. Jednak nawet takie usprawnienie jest niewystarczające przy budowie obiektów wysokich i również narażone na wpływ wiatru. Budynek wysoki to nie tylko konstrukcja żelbetowa. Z przesunięciem w fazie kilku kondygnacji trwają roboty wykończeniowe: ścian działowych, tynków, posadzek, instalacji i bardzo często fasady, które również muszą korzystać z tych samych dźwigów do transportu pionowego materiałów.

W praktyce planując budowę budynków wysokich, szuka się każdego możliwego sposobu na odciążenie pracy żurawi. Stosuje się pompy z rozściełaczami do transportu mieszanki betonowej, przejezdne urządzenia dźwignicowe do elementów ścian kurtynowych itp. Chcąc jednak zapewnić wydajne wznoszenie konstrukcji, potrzebne jest coś jeszcze – system samoczynnego wspinania deskowań. Urządzenie, które zapewnia praktycznie pełną niezależność pracy deskowań od żurawia i minimalizuje wrażliwość na działanie wiatru.

Firma Peri jest pionierem metody samoczynnego wspinania pomostów z deskowaniami. Rozwój tej technologii rozpoczął się w 1972 roku wraz z patentem Peri nr DE 2217 584 na pomosty robocze z wózkiem do deskowań. Pierwsze wersje pomostów z możliwością samoczynnego wspinania pojawiły się jeszcze w latach siedemdziesiątych XX wieku. W 1993 roku wprowadzono modułowy system znany jako ACS (Automatic Climbing System), stosowany z powodzeniem również obecnie.

W ramach systemu ACS występuje 5 odmian przewidzianych do różnych zastosowań i uzupełniających się nawzajem. Są to:

•  ACS R (R od Regular – pomosty zewnętrzne),
• ACS P (P od Platform – pomosty do trzonów),
• ACS G (G od Gallows – wspornikowe do ścian),
• ACS V (V od Variable – o zmiennym kącie nachylenia – do pylonów mostowych),
• ACS S (S od Shaft – do bardzo ciasnych szybów windowych).

Donau City Tower, Wiedeń, Austria. Widoczny oświetlony system ACS formujący trzon oraz osłony zabezpieczające krawędzie stropów RCS-P.
Fot. Peri
Odmiany te są kompatybilne i mogą być łączone w celu uzyskania optymalnych rozwiązań. Podstawową zasadą działania systemu jest wspinanie się jednostek pomostów razem z zainstalowanymi na nich deskowaniami po wykonanej z ich udziałem konstrukcji żelbetowej. We wznoszonych ścianach umieszcza się odpowiednie zakotwienia pozwalające przekazać obciążenia na konstrukcję budynku. Przez cały okres trwania budowy stanu surowego pomosty są trwale związane z obiektem. Sposób kotwienia pozwala na bardzo szybkie obciążanie zakotwień, co oznacza, że jedynym teoretycznym ograniczeniem możliwości podnoszenia systemu jest proces hydratacji cementu. W praktyce pomosty mogą wspinać się już po około 1–1,5 doby od zabetonowania ścian. W zakresie deskowań trzonu żuraw potrzebny jest jedynie w czasie instalacji systemu i przy demontażu po osiągnięciu najwyższej kondygnacji. We wszystkich odmianach ACS główną zaletą systemu jest integracja deskowania z pomostem w sposób umożliwiający minimalizację nakładów roboczych do ich obsługi. Deskowania ustawiane są na wózkach jezdnych lub podwieszane do konstrukcji stalowej umożliwiającej jego odsuwanie. Dla każdego pomostu przewidziany jest osobny zestaw deskowań, którego nie trzeba nigdzie dodatkowo transportować. Konstrukcja pomostów składa się w 80% z wyrobów systemowych i w 20% z elementów specjalnych – produkowanych na potrzeby konkretnego projektu. Wynika to z unikalnych rozwiązań geometrycznego rozplanowania trzonów w budynkach wysokich. Wszystkie odmiany wykorzystują jeden rodzaj napędu hydraulicznego i takie same elementy kotwienia do budynku – co wbrew pozorom nie jest oczywiste w innych rozwiązaniach dostępnych na rynku.

Zasada działania napędu jest nadzwyczaj prosta i w pewnym sensie naśladuje to, co już dawno wynalazła natura. Mając punkt oparcia u dołu, wypychamy się i zaczepiamy u góry, a następnie podciągamy. W wersji mechanicznej pomosty zaczepione są w miejscu kotwienia do ściany. Siłownik hydrauliczny wypycha w górę niezależną szynę, która zaczepia się automatycznie w uchwycie górnej kondygnacji. Po tak podniesionej szynie siłownik wypycha następnie w górę pomost z deskowaniami. Główny nacisk konstrukcji systemu położony jest na bezpieczeństwo i niezawodność działania oraz wydajność stosowania. Do każdego projektu indywidualnie dobierana jest przez Peri liczba siłowników o udźwigu 100 kN każdy i agregatów z odpowiadającą im liczbą obwodów hydraulicznych. Z punktu widzenia użytkownika proces wspinania sprowadza się do ustawienia zapadek sterujących pracą siłowników i naciśnięcia przycisku w pilocie zdalnego sterowania. Użytkownik nie musi wiedzieć, że za tak prostą obsługą kryje się cały szereg bardzo przemyślanych, opatentowanych szczegółów i sprawdzonych rozwiązań inżynierskich, jak np. mechanicznie wymuszone sterowanie pracą głowic siłowników, regulatory przepływu w agregatach hydraulicznych, automatyczne zapadki grawitacyjne itp.

Rozwój systemów trwa jednak nieprzerwanie i owocuje kolejnymi przełomowymi osiągnięciami. W 2005 roku Peri wprowadziło w pełni modułowy system RCS (Rail Climbing System) w dwóch rodzajach:

• RCS – P (P od Protection – pomosty osłonowe) i
• RCS – C (C od Carriage – pomosty robocze).

Hotel Intercontinental, Warszawa, Polska. Widoczny system ACS formujący trzon i ściany zewnętrzne w tempie 3–4 dni/kondygnację.
Fot. Peri

Z myślą o bezpieczeństwie i wydajności personelu budowy pracującego na dużych wysokościach stworzono system osłon zabezpieczających RCS-P, otaczający szczelnie ostatnie trzy wznoszone kondygnacje. Rozwiązanie to spełnia szereg funkcji, spośród których najważniejszymi są zwiększenie bezpieczeństwa i wydajności pracy. Realizowane jest to poprzez stworzenie wokół obrysu stropu przegrody ochraniającej pracowników i narzędzia przed upadkiem z wysokości oraz izolującej ich od czynników atmosferycznych, głównie wiatru. Wizualne odseparowanie od dużej wysokości wpływa też korzystnie na komfort pracy i przekłada się na realne korzyści ekonomiczne budowy. Z doświadczeń uzyskanych z budów w Polsce wiadomo, że produktywność pracowników pracujących przy osłoniętej krawędzi stropu wzrastała dwukrotnie w porównaniu do nieosłoniętej. Od czasu wprowadzenia na rynek osłony zabezpieczające stały się kanonem wykonywania budynków wysokich.

Drugim rodzajem są pomosty robocze RCS-C przeznaczone dla budynków średniej wysokości. Wyposażone są w wózki pozwalające na odsuwanie deskowań od ścian o 90 cm i pełne obarierowanie na całej wysokości, zapewniając komfort pracy i bezpieczeństwo.

Kluczem sukcesu systemu RCS jest jego modularna budowa i wykorzystanie mobilnego napędu hydraulicznego. Główne elementy składowe RCS są częścią systemu o nazwie VarioKit. Filozofia Peri zapewnienia klientom najbardziej korzystnych i ekonomicznych rozwiązań w połączeniu ze świadomą dbałością o zrównoważony rozwój w budownictwie, zaowocowały powstaniem uniwersalnego zestawu inżynieryjnego VarioKit. System ten jest efektem prac badawczych popartych wieloletnim doświadczeniem kadry inżynierskiej Peri na całym świecie i pozwala na kształtowanie rozwiązań oraz budowę różnorodnych konstrukcji lub urządzeń bez konieczności produkowania dodatkowych elementów. Zestaw składa się ze stypizowanych modułowych wyrobów stalowych w postaci rygli, rozpór i elementów węzłowych, dających się łączyć w dowolnych konfiguracjach minimalnym nakładem roboczym. Łączniki ograniczone są do dwóch rodzajów sworzni pasowanych i śrub. Minimalizacja nakładów roboczych na montaż i użytkowanie oraz wysoki poziom bezpieczeństwa były fundamentalnymi założeniami na etapie rozwoju i wdrażania systemu VarioKit. Podstawowe elementy składowe zoptymalizowane są zarówno pod kątem wartości obciążeń występujących w konstrukcjach inżynierskich, jak i geometrii, pozwalając na ich swobodne kształtowanie.

Wartość użytkową systemu RCS podnoszą rozwiązania pomocnicze, korzystające z tej samej bazy produktów. Należą do nich m.in. platformy rozładunkowe i pomosty zintegrowane z zewnętrznymi schodniami rusztowaniowymi. Pierwsze zapewniają łatwą rotację materiału pomiędzy kondygnacjami za pomocą żurawia lub własnego urządzenia dźwignicowego, a drugie sprawną i bezpieczną komunikację personelu w obrębie kilku ostatnich kondygnacji.



Złota 44, Warszawa, Polska. Widoczne osłony RCS-P o zmiennej geometrii i pomost z zewnętrzną schodnią komunikacyjną.
Fot. Peri

Wszystkie wymienione wersje i rozwiązania pomocnicze RCS korzystają z mobilnego napędu hydraulicznego. Oznacza to, że w przeciwieństwie do ACS pomosty nie są na stałe wyposażane w napęd. Mogą z niego korzystać, ale nie muszą. Początkowo, gdy planowana wydajność żurawi jest wystarczająca, pomosty mogą być podnoszone przy ich użyciu. Nadal posiadają przewagę nad tradycyjnymi pomostami, będąc trwale połączone ze wznoszonym obiektem, również w trakcie podnoszenia (mniejsza wrażliwość na podmuchy wiatru). Jeżeli jednak okaże się na pewnym etapie budowy, że wydajność żurawi nie wystarcza, można skorzystać z alternatywy w postaci własnego napędu hydraulicznego. Składa się on z zestawu przejezdnej pompy i czterech przenośnych siłowników hydraulicznych. Aby go użyć, nie trzeba istniejących pomostów w żaden sposób doposażać – są one od początku gotowe do stosowania z własnym napędem. Zestaw pozwala na jednoczesne podnoszenie dwóch pomostów, po czym przestawiany jest na kolejne. Ogranicza się w ten sposób ilość relatywnie drogiego sprzętu, stosując znaną z deskowań zasadę rotacji.

Naturalnym kierunkiem rozwoju technologii samoczynnego wspinania jest połączenie możliwości wspomnianych wyżej systemów ACS i VarioKit w rozwiązanie jeszcze bardziej uniwersalne, które korzysta praktycznie wyłącznie ze standardowych wyrobów systemowych. Tak powstała najnowsza odmiana ACS – Core (Trzon), która dodatkowo zmniejsza konieczne nakłady robocze obsługi i pozwala na jeszcze szybsze podnoszenie pomostów – następnego dnia po betonowaniu. Wynika to m.in. z przeniesienia poziomu aktywnego kotwienia o jedną kondygnację niżej niż ma to miejsce w tradycyjnym systemie. Beton w ścianach tego poziomu charakteryzuje się wyższą wytrzymałością na ściskanie i można go wcześniej obciążać. Wykorzystano to zjawisko również do podwojenia ilości siłowników w każdym punkcie zakotwienia, zwiększając tym samym  dwukrotnie obciążenia do nich przekazywane (200 kN/punkt). Dzięki temu zmniejsza się liczba punktów kotwienia i ograniczone zostają nakłady robocze. System korzysta z oryginalnego napędu hydraulicznego ACS.

Podsumowując, Peri oferuje klientom pełną gamę systemów do budowy budynków o praktycznie dowolnej wysokości i geometrii. Nie są to obietnice bez pokrycia w praktycznej realizacji budów na rynku polskim. Na świecie system sprawdził się w około 450 realizacjach. W Polsce ACS wykorzystano z powodzeniem m.in. przy budowie: Warszawskiego Centrum Finansowego, Business Research Center, Pylonu Mostu Świętokrzyskiego, Złotych Tarasów, Rondo 1, Residential Tower – Złota 44, Cosmopolitan – Twarda 2/4 w Warszawie, Pylonu Mostu im. Jana Pawła II w Gdańsku, Sea Towers w Gdyni, Pylonu Mostu Rędzińskiego i Sky Tower we Wrocławiu. Przytoczona lista referencyjna budów w kraju świadczy najlepiej o przewagach konkurencyjnych technologii Peri. Dodatkowo należy zauważyć, iż większość firm budowlanych realizujących budynki wysokie stosuje połączenie odmian systemów samoczynnego wspinania oraz zewnętrznych schodni i pomostów rozładunkowych, zapewniając sobie szybkie tempo realizacji z gwarancją wysokiego poziomu bezpieczeństwa.

W obecnie powstającym w centrum Warszawy wieżowcu Warsaw Spire technologia ACS jest na etapie montażu urządzeń samoczynnego wspinania. Po osiągnięciu przez budynek kilku kondygnacji powyżej poziomu terenu, pojawią się również osłony zabezpieczające obrys stropów i rozwiązania pomocnicze RCS, co będzie stanowić kompletne zastosowanie optymalnych rozwiązań do realizacji tego typu projektów.

Wszystkich zainteresowanych tematyką deskowań dla obiektów wysokich firma Peri zaprasza do kontaktu ze swoimi oddziałami oraz do uczestnictwa w regularnych szkoleniach w siedzibie firmy w Płochocinie k. Warszawy i Kątach Wrocławskich, a także do lektury publikacji technicznych. Peri służy też bezpośrednim doradztwem technicznym dotyczącym konkretnych przedsięwzięć, począwszy od najwcześniejszych etapów projektowania. 

mgr inż. Piotr Dzięgielewski
Pełnomocnik Zarządu
ds. Rozwoju PERI Polska