Serdecznie zapraszamy do współpracy osoby prywatne oraz firmy z Ruda Śląska

StepStal producent hal magazynowych hal stalowych przyjmie zamówinie w Rudzie Śląskiej

Konstrukcja Hali Stalowej: Kluczowe Etapy Budowy i Wymagania Techniczne 2024

Rynek hal stalowych w Polsce rośnie w tempie ponad 15% rocznie, czyniąc konstrukcję hali stalowej jednym z najszybciej rozwijających się segmentów budownictwa przemysłowego. Nowoczesne hale stalowe łączą w sobie wytrzymałość, elastyczność projektową oraz szybkość realizacji, co sprawia, że są preferowanym wyborem w projektach przemysłowych i logistycznych.

Prawidłowe wykonanie hali stalowej wymaga szczegółowego planowania i przestrzegania rygorystycznych norm technicznych. Proces budowy obejmuje szereg kluczowych etapów: od badań geotechnicznych, przez fundamentowanie, aż po montaż konstrukcji nośnej i systemów instalacyjnych.

W tym artykule szczegółowo przeanalizujemy wszystkie istotne aspekty procesu budowy hali stalowej, zgodnie z aktualnymi wymaganiami technicznymi na rok 2024. Przedstawimy krok po kroku najważniejsze etapy realizacji, koncentrując się na rozwiązaniach technicznych, które zapewniają trwałość i bezpieczeństwo konstrukcji.

Fundamenty i Przygotowanie Terenu pod Halę Stalową

Prawidłowe przygotowanie terenu pod budowę hali stalowej stanowi fundament dla bezpieczeństwa i stabilności całej konstrukcji. Proces ten wymaga precyzyjnego planowania i uwzględnienia wielu aspektów technicznych, zanim jeszcze na placu budowy pojawią się prefabrykowane elementy stalowe.

Badania Geotechniczne i Analiza Gruntu

Przed rozpoczęciem jakichkolwiek prac budowlanych, niezbędne jest przeprowadzenie specjalistycznych badań geotechnicznych. Analiza ta dostarcza kluczowych informacji o typie gruntów, ich warstwach, nośności oraz poziomie wód gruntowych i jego wahaniach. Na podstawie tych danych inżynierowie określają sposób posadowienia hali oraz ewentualną potrzebę obniżenia poziomu wód gruntowych.

Badania wykonuje się najczęściej poprzez odwierty w narożnikach i na środku planowanej konstrukcji. Właściwie przeprowadzona analiza pozwala uniknąć późniejszych problemów, takich jak nierównomierne osiadanie czy uszkodzenia fundamentów. Warto pamiętać, że koszt tych badań jest niewspółmiernie niższy niż potencjalne straty wynikające z błędnego posadowienia obiektu.

Rodzaje Fundamentów dla Hal Stalowych

W przypadku konstrukcji hal stalowych stosuje się kilka rodzajów fundamentów, których wybór zależy od warunków gruntowych i charakterystyki planowanego obiektu. Najczęściej wykorzystywane są:

• Stopy fundamentowe – bloki zbrojonego betonu wykonane w kształcie prostopadłościanu, umieszczane pod każdym słupem. Przenoszą one obciążenia na grunt, a ich wielkość zależy od siły przekazywanej przez konstrukcję. Jest to rozwiązanie ekonomiczne i powszechnie stosowane przy dobrych warunkach gruntowych.

• Płyty fundamentowe – stosowane na obszarach o słabszym gruncie lub terenach narażonych na szkody górnicze. Rozpraszają ciężar konstrukcji równomiernie na większej powierzchni, jednak wiążą się z wyższymi kosztami.

• Pale fundamentowe – wykorzystywane przy słabonośnym gruncie, sięgają do warstw o lepszej nośności, czasem na głębokość kilkunastu metrów.

Fundamenty muszą być posadowione poniżej głębokości przemarzania gruntu, która jest określona w polskiej normie PN-81/B-03020, aby zapobiec uszkodzeniom wynikającym z ruchów mrozowych podłoża.

Izolacja Przeciwwilgociowa i Termiczna Fundamentów

Odpowiednie zabezpieczenie fundamentów przed wilgocią jest kluczowe dla trwałości całej konstrukcji. Stosuje się dwie podstawowe metody: odpowiednią mieszankę betonową o stopniu wodoszczelności od W-8 do W-12 oraz izolacje powierzchniowe. Te drugie mogą obejmować papy, folie polietylenowe, masy bitumiczne, polimerowe czy zaprawy mineralne.

Ponadto, szczególnie w przypadku belek podwalinowych, które często stanowią początek obudowy hali, niezbędna jest również izolacja termiczna. Chroni ona przed stratami ciepła oraz kondensacją wilgoci, co mogłoby prowadzić do korozji elementów stalowych.

Przygotowanie Placu Budowy i Infrastruktury Tymczasowej

Prawidłowe przygotowanie terenu budowy obejmuje szereg działań logistycznych. Przede wszystkim należy zadbać o utwardzenie i wypoziomowanie obszaru pod zabudowę. Jest to niezbędne dla bezpiecznej pracy ciężkiego sprzętu, takiego jak dźwigi czy podnośniki nożycowe.

Kolejnym istotnym elementem jest zabezpieczenie drogi dojazdowej, która powinna wytrzymać obciążenie ciągników siodłowych z naczepami o wadze nawet 24 ton. Można ją utwardzić tłuczniem, płytami betonowymi lub gruzem pozostałym po ewentualnej rozbiórce wcześniejszych budynków.

Ważne jest również ogrodzenie terenu budowy, co jest wymagane przez polskie przepisy. Zapewnia ono bezpieczeństwo pracownikom oraz chroni materiały i maszyny przed dostępem osób nieupoważnionych.

Na placu budowy należy także wyznaczyć odpowiednie strefy – przestrzeń rozładunkową z dobrym dojazdem dla wózków widłowych, miejsce składowania materiałów oraz zaplecze socjalne dla pracowników. To ostatnie powinno obejmować kontener socjalny z miejscem do odpoczynku i spożywania posiłków oraz toaletę, z dostępem do przyłącza elektrycznego i wody.

Konstrukcja Nośna Hali Stalowej według Norm 2024

Podstawę każdej hali stalowej stanowi jej konstrukcja nośna, która musi spełniać rygorystyczne wymagania norm technicznych. Prawidłowe zaprojektowanie i wykonanie tej konstrukcji decyduje o bezpieczeństwie użytkowania, trwałości oraz funkcjonalności całego obiektu.

Główne Elementy Konstrukcyjne: Słupy i Rygle

Konstrukcja nośna hali stalowej opiera się przede wszystkim na dwóch kluczowych elementach - słupach i ryglach, które tworzą główny układ ramowy. Ten układ odpowiada za przenoszenie obciążeń i zapewnienie stateczności całego obiektu.

Słupy hal stalowych można wykonać z różnych profilów:

• Dwuteowniki walcowane (IPE, HEA, HEB)

• Profile spawane (blachownice)

• Konstrukcje kratowe lub dwugałęziowe z przewiązkami

Optymalne jest projektowanie słupów konstrukcji głównej ze stali S355, która ma wyższą wytrzymałość przy niewielkim wzroście kosztów. Jej koszt jest o około 10-15% wyższy niż stali S235, natomiast zyski na nośności mogą sięgać 30-40% .

Rygle dachowe występują w dwóch podstawowych typach - jako pełnościenne lub kratownicowe. Rygle pełnościenne sprawdzają się przy rozpiętościach do 18 m, natomiast konstrukcje kratownicowe są zalecane przy większych rozpiętościach, powyżej 20-24 m .

Połączenie słupów z ryglami najczęściej wykonuje się jako sztywne, co zapewnia stateczność ramy w jej płaszczyźnie. Natomiast słupy są najczęściej łączone z fundamentami za pomocą połączeń przegubowych, co pozwala na redukcję wymiarów stóp fundamentowych .

Zabezpieczenia Antykorozyjne Konstrukcji Stalowej

Właściwa ochrona antykorozyjna ma kluczowe znaczenie dla trwałości hal stalowych. Zgodnie z normą ISO 12944, która określa standardy ochrony przeciwkorozyjnej, należy uwzględnić klasy korozyjności środowiska oraz zalecane metody ochrony dla konkretnych warunków eksploatacji .

Najczęściej stosowane metody zabezpieczeń antykorozyjnych konstrukcji stalowych to:

1. Cynkowanie ogniowe - proces polegający na zanurzeniu elementu w płynnym cynku, co tworzy trwałą powłokę zapewniającą ochronę na 20 do 65 lat w zależności od agresywności środowiska .

2. Malowanie powłokami ochronnymi - wykorzystywane są różne rodzaje farb, w tym:

   • Epoksydowe - dwuskładnikowe, o doskonałych właściwościach antykorozyjnych

   • Poliuretanowe - odporne na czynniki atmosferyczne i mechaniczne

   • Wysokocynkowe - zapewniające dodatkową ochronę katodową

3. System duplex - połączenie powłoki cynkowej z warstwami malarskimi, zapewniające ochronę dwukrotnie dłuższą niż suma trwałości obu metod stosowanych osobno .

Kategoria korozyjności środowiska wpływa bezpośrednio na wybór systemu zabezpieczeń i jego grubość. W standardowej hali stalowej z czystą atmosferą ubytki cynku wynoszą zaledwie 0,1-0,7 mikrometra rocznie .

Obliczenia Statyczne i Wytrzymałościowe Konstrukcji

Projektowanie konstrukcji hal stalowych musi być zgodne z normami Eurokod, w szczególności z PN-EN 1993, która określa wymagania dotyczące nośności, stabilności statycznej i odporności ogniowej .

Prawidłowo zaprojektowana konstrukcja wymaga szczegółowych obliczeń statycznych, w tym:

• Obliczeniowej nośności na ścinanie

• Nośności na zginanie (z uwzględnieniem zwichrzenia)

• Stateczności miejscowej elementów

Należy również uwzględnić różnorodne obciążenia działające na halę, takie jak śnieg, wiatr oraz obciążenia zmienne. Przykładowo, przy projektowaniu uwzględnia się obciążenia śniegiem dla odpowiedniej strefy klimatycznej oraz obciążenia wiatrem według polskich norm .

W przypadku hal wyposażonych w suwnice należy zaprojektować dodatkowe elementy konstrukcyjne, takie jak belki podsuwnicowe. Dla suwnic o dużych udźwigach konieczne jest projektowanie słupów o konstrukcji dwustopniowej z częścią podsuwnicową i nadsuwnicową.

Nowoczesne oprogramowanie komputerowe znacznie ułatwia proces obliczeń i optymalizacji konstrukcji stalowych, umożliwiając dokładne modelowanie zachowania się konstrukcji pod wpływem różnych kombinacji obciążeń i warunków eksploatacyjnych.

Proces Montażu Elementów Prefabrykowanych

Montaż prefabrykowanych elementów stalowych to kluczowy etap wznoszenia hali stalowej, podczas którego projekt nabiera rzeczywistych kształtów. Skuteczność tego procesu zależy od precyzyjnego planowania, odpowiedniego przygotowania elementów oraz zastosowania właściwych technologii łączenia.

Technologia Łączenia Elementów Stalowych

W montażu konstrukcji stalowych stosuje się trzy podstawowe metody łączenia elementów. Pierwsza z nich to łączenie na śruby, które pozornie wydaje się najprostsze, jednak wymaga doświadczonych specjalistów. Kluczowym aspektem jest precyzyjne otworowanie zgodne z projektem, zapewniające spełnienie wszystkich wymogów technicznych. Druga technologia to nitowanie, wykorzystywane głównie przy mocowaniu lekkich elementów konstrukcyjnych, z zastosowaniem nitów aluminiowych lub stalowych.

Trzecia, bardzo popularna metoda to spawanie, które można realizować kilkoma technikami:

• spawanie metodą elektrodową MMA – stosowane w standardowych konstrukcjach

• spawanie metodą półautomatyczną MIG/MAG – wykorzystywane głównie w warunkach warsztatowych

• spawanie metodą TIG – zalecane przy stali specjalnej i konstrukcjach wysokostropowych

Warto zauważyć, że spawanie maszynowe zapewnia wyższą precyzję, ciągłość, powtarzalność i jakość spawu niż spawanie ręczne. Przeniesienie tych operacji do kontrolowanych warunków zakładu produkcyjnego pozwala na lepsze zapewnienie i weryfikację jakości wykonywanych spawów.

Montaż Konstrukcji Dachowej i Ściennej

Proces montażu konstrukcji stalowej rozpoczyna się najczęściej od ustawienia i zakotwienia słupów głównych. Słupy są nasadzane na uprzednio przygotowane kotwy fundamentowe i skręcane za pomocą śrub oraz nakrętek. Następnie montowane są rygle ścienne oraz stężenia zapewniające stabilność konstrukcji.

W kolejnym etapie do słupów montowane są dźwigary dachowe, które mogą być pełnościenne lub kratownicowe. Przy montażu dźwigarów bardzo ważne jest ich wypoziomowanie oraz wstępne napięcie stężeń prętowych. W przypadku metody blokowej elementy te mogą być skręcane wraz z płatwiami na poziomie gruntu, a następnie podnoszone w całości i montowane na słupach hali.

Po zakończeniu montażu konstrukcji stalowej przechodzi się do wykonania poprawek powłoki lakierniczej, zabezpieczającej elementy przed korozją. Dopiero wtedy można przystąpić do montażu pokrycia dachowego, które wykonuje się najczęściej z blach trapezowych w halach nieizolowanych lub płyt warstwowych w halach izolowanych.

Kontrola Jakości podczas Montażu

Montaż konstrukcji stalowych powinien być prowadzony przez wykwalifikowane zespoły posiadające odpowiednie certyfikaty, takie jak certyfikat spawania zgodny z ISO 3834. Kontrola jakości jest niezbędna na każdym etapie procesu budowy – od projektu, przez produkcję, aż po montaż.

Profesjonalne firmy wykonujące konstrukcje stalowe muszą posiadać dział kontroli jakości, który monitoruje wszystkie etapy produkcji, w tym w szczególności spoiny. Warto sprawdzić, czy dostawca posiada certyfikat 1090, pozwalający na oznakowanie konstrukcji znakiem CE, co gwarantuje odpowiedni poziom kontroli produkcji.

Przed podniesieniem elementu zaleca się wykonanie próbnego uniesienia na wysokość 0,5m. Ponadto należy zwrócić uwagę na zakaz podnoszenia elementów o masie przekraczającej nominalny udźwig oraz prowadzenia prac montażowych przy wietrze o prędkości powyżej 10m/s. Elementy konstrukcji można zwolnić z podwieszenia dopiero po ich stabilnym zamocowaniu w miejscu docelowym, co zapewnia bezpieczeństwo całej operacji.

W ramach normy ISO 9001 firmy są zobowiązane do wdrożenia odpowiednich procedur kontroli jakości produkowanych elementów. Ponadto konstrukcje stalowe muszą spełniać wymagania normy EN 1090, która określa zasady ich projektowania, montażu oraz użytkowania .

Systemy Obudowy i Izolacji Hal Stalowych

Wybór odpowiedniego systemu obudowy i izolacji hali stalowej ma kluczowe znaczenie dla funkcjonalności, efektywności energetycznej oraz żywotności całego obiektu. Prawidłowo dobrane materiały zapewniają nie tylko ochronę przed warunkami atmosferycznymi, ale także wpływają na komfort pracy i koszty eksploatacji.

Nowoczesne Materiały Izolacyjne w Halach Stalowych

Współczesny rynek materiałów budowlanych oferuje zaawansowane rozwiązania izolacyjne projektowane specjalnie dla hal stalowych. Najczęściej stosowanym rozwiązaniem są płyty warstwowe, które łączą w sobie ekonomię i ergonomię wykonania. Składają się one z dwóch warstw blachy oraz rdzenia izolacyjnego, który może być wykonany z różnych materiałów:

• Pianka PIR (poliizocyjanuratowa) - charakteryzuje się najwyższymi parametrami izolacyjnymi, niemal 2-krotnie lepszymi niż styropian czy wełna mineralna. Ten zaawansowany materiał jest trudnozapalny i samogasnący, co zwiększa bezpieczeństwo pożarowe budynków. Cechuje go również wyjątkowo niska nasiąkliwość (poniżej 2%).

• Pianka PUR (poliuretanowa) - oferuje dobre właściwości izolacyjne i niski współczynnik przewodzenia ciepła, choć jest mniej odporna na ogień niż wełna mineralna.

• Wełna mineralna - zapewnia dobrą izolację termiczną i akustyczną oraz wysoką odporność ogniową, co sprawia, że jest zalecana w obiektach wymagających zwiększonej ochrony przeciwpożarowej.

• Styropian - najrzadziej stosowany ze względu na gorsze parametry techniczne, jednak nadal używany w niektórych aplikacjach.

Przełom lat 2023/2024 przyniósł znaczące innowacje w technologii płyt warstwowych, w tym trójwarstwowe rdzenie z pianki PIR o różnej gęstości, zapewniające jeszcze lepsze parametry izolacyjności przy zachowaniu optymalnej sztywności.

Płyty Warstwowe vs. Blacha Trapezowa - Porównanie

Wybór między płytami warstwowymi a blachą trapezową zależy od przeznaczenia hali i wymagań inwestycyjnych:

Warto zaznaczyć, że blacha trapezowa może być uzupełniona dwoma rodzajami wełny mineralnej o różnych gęstościach, jeśli po wyborze okaże się, że hala jednak wymaga izolacji termicznej.

Systemy Doświetlenia Naturalnego Hali

Zgodnie z przepisami, przestrzenie stale zajmowane przez ludzi powinny mieć współczynnik doświetlenia naturalnego wynoszący co najmniej 1:8 (1 m² światła dziennego na każde 8 m² powierzchni podłogi). Dla pomieszczeń wymagających światła dziennego, ale nieprzeznaczonych do stałego pobytu, stosunek ten wynosi 1:12.

Trzy główne metody doświetlenia naturalnego hal stalowych to:

1. Świetliki dachowe - przezroczyste elementy wykonane najczęściej z poliwęglanu, montowane w dachu. Mogą być pojedyncze (o wymiarach 1,0-3,0 m) lub w formie pasm świetlnych o szerokości 1,2-4,0 m i praktycznie nieograniczonej długości.

2. Okna i doświetla ścienne - tradycyjne okna lub specjalne pasma przeszkleń instalowane w ścianach, skuteczne do doświetlania stref przyległych do ścian zewnętrznych.

3. Bramy z przeszkleniami - dodatkowe źródło światła naturalnego, szczególnie przydatne w strefach załadunkowych .

Świetliki pełnią również dodatkowe funkcje - mogą być wyposażone w systemy elektryczne umożliwiające otwieranie, pełniąc funkcję wentylacyjną lub jako klapy dymowe. Przy projektowaniu ich rozmieszczenia kluczowe jest dopasowanie do planu zagospodarowania wnętrza - najlepiej umieszczać je bezpośrednio nad miejscami pracy i wzdłuż ciągów komunikacyjnych.

Instalacje Techniczne w Halach Stalowych

Nowoczesne hale stalowe wymagają zaawansowanych instalacji technicznych, które zapewniają bezpieczeństwo, komfort pracy oraz zgodność z obowiązującymi normami. Odpowiednio zaprojektowane systemy techniczne wpływają bezpośrednio na funkcjonalność i efektywność całego obiektu przemysłowego.

Systemy Wentylacji i Klimatyzacji Przemysłowej

Wentylacja hal stalowych pełni kluczową rolę w zapewnieniu odpowiednich warunków pracy. Według specjalistów, systemy wentylacyjne muszą spełniać trzy podstawowe funkcje: dostarczać świeże powietrze pracownikom, ograniczać rozprzestrzenianie się szkodliwych substancji oraz skutecznie usuwać zanieczyszczenia.

W obiektach przemysłowych stosuje się dwa główne rodzaje wentylacji: naturalną oraz mechaniczną. Wentylacja mechaniczna może być wywiewna, nawiewna lub łączona nawiewno-wywiewna, zapewniająca pełną kontrolę nad parametrami powietrza. Przepisy określają minimalną wymianę powietrza – w halach nieklimatyzowanych wynosi ona co najmniej 0,5 wymiany na godzinę, jednak w specjalistycznych procesach produkcyjnych może wzrosnąć nawet do 10 wymian .

Szczególnie efektywnym rozwiązaniem jest wentylacja strefowa wykorzystująca odciągi miejscowe, które pozwalają na izolację wybranych obszarów bez konieczności wentylowania całego obiektu. Stosowana jest często w lakierniach, spawalniach i strefach przesypywania materiałów.

Instalacje Elektryczne i Oświetleniowe

Instalacje elektryczne w konstrukcjach hal stalowych należy projektować już na początkowym etapie, uwzględniając wszystkie wymogi bezpieczeństwa. Prawidłowo wykonana instalacja elektryczna musi zapewnić dostawę energii do urządzeń przeładunkowych, oświetlenia, narzędzi oraz systemów alarmowych.

Współczesnym standardem w oświetleniu hal jest technologia LED, która zużywa nawet o 80% mniej energii niż tradycyjne źródła światła, oferując przy tym żywotność do 50 000 godzin pracy. Systemy oświetleniowe hal produkcyjnych muszą spełniać wymagania normy PN-EN 12464-1:2011, która określa parametry natężenia światła dla poszczególnych typów prac.

Nowoczesne systemy zarządzania oświetleniem, takie jak DALI, umożliwiają sterowanie każdą oprawą niezależnie, dopasowanie natężenia światła do warunków oraz integrację z czujnikami ruchu, co dodatkowo zmniejsza zużycie energii.

Systemy Przeciwpożarowe zgodne z Normami 2024

Ochrona przeciwpożarowa w halach stalowych musi uwzględniać aktualne przepisy, w tym rozporządzenie z 2018 roku, które nakłada wymóg zachowania przez konstrukcję nośności w określonym czasie trwania pożaru. Mimo że pożary w halach produkcyjnych i magazynowych stanowią zaledwie 2,2% wszystkich pożarów, generują one aż 25% wszystkich strat pożarowych.

Kompleksowa ochrona przeciwpożarowa obejmuje:

• Czujniki dymu i temperatury

• Automatyczne systemy alarmowe

• Instalacje tryskaczowe

• Hydranty wewnętrzne i zewnętrzne

Warto zaznaczyć, że wielu ubezpieczycieli uznaje samo spełnienie polskich przepisów za niewystarczające i wymaga dodatkowych zabezpieczeń, szczególnie w przypadku hal o dużej wartości . Obliczenia parametrów instalacji oddymiającej można wykonać w oparciu o cztery najczęściej stosowane normy: polską PN-B-02877-4:2001, brytyjską BS 7346-4:2003, amerykańską NFPA 204:2018 lub niemiecką DIN 18232-2:2007-11 .

Wnioski

Prawidłowe wykonanie hali stalowej wymaga szczegółowego planowania oraz przestrzegania rygorystycznych standardów na każdym etapie realizacji. Należy podkreślić, że fundamenty stanowią kluczowy element wpływający na stabilność i trwałość całej konstrukcji. Precyzyjny montaż elementów prefabrykowanych, połączony z zastosowaniem nowoczesnych systemów obudowy i izolacji, zapewnia optymalną funkcjonalność obiektu.

Przede wszystkim konstrukcja nośna hali musi spełniać aktualne normy techniczne, uwzględniające obciążenia statyczne i dynamiczne. Dodatkowo systemy zabezpieczeń antykorozyjnych znacząco wydłużają żywotność konstrukcji stalowej. Profesjonalne instalacje techniczne, obejmujące wentylację, klimatyzację oraz systemy przeciwpożarowe, gwarantują bezpieczne użytkowanie obiektu.

Nowoczesne hale stalowe łączą w sobie wytrzymałość, elastyczność projektową oraz efektywność energetyczną. Staranne wykonanie każdego etapu budowy, zgodnie z przedstawionymi wytycznymi technicznymi, pozwala stworzyć obiekt przemysłowy spełniający najwyższe standardy jakości i bezpieczeństwa.

Galeria - Konstrukcje stalowe