Wymagania techniczne wobec obiektów rolniczych o konstrukcji stalowej

Obiekty tego typu mogą także stanowić miejsce garażowe na sprzęt i maszyny rolnicze. Coraz częściej pełnią również rolę budynków inwentarskich, takich jak obory, chlewnie czy kurniki. Budynki o tego typu konstrukcji znajdzie się również pośród takich form działalności rolniczej, jak np. pieczarkarnie czy winnice. Dlaczego?

Stal jest bardzo wdzięcznym materiałem budowlanym, podlegającym łatwej obróbce, z możliwością łączenia poszczególnych elementów za pomocą różnych metod (spoiny, śruby, sworznie, zgrzeiny, nity, blachowkręty) – również w taki sposób, by halę można było bez większych problemów rozbudować czy zdemontować i na przykład dokonać jej alokacji z dostosowaniem do bieżących potrzeb.

Proces powstawania hali o konstrukcji stalowej, ze względu na możliwość prefabrykacji poszczególnych elementów układu nośnego (słupów, wiązarów/dźwigarów, całych ram czy przęseł), przebiega w dość szybkim tempie w porównaniu z budową obiektów z zastosowaniem tradycyjnych metod. Szkielet stalowy daje równie duże możliwości w kształtowaniu bryły hali w odniesieniu do:

• rozpiętości hali/nawy (RYS. 2 i RYS. 3),
• wysokości hali,
• długości/rozstawu ram,
• formowania spadku dachu i gospodarowania wodami opadowymi,
• późniejszej rozbudowy, jak i w zagospodarowaniu przestrzeni poddachowej.

Łatwość rearanżacji powierzchni użytkowej stanowi niewątpliwą zaletę hal rolniczych o konstrukcji stalowej.

Kolejną wartością dodaną takiego obiektu jest łatwość utrzymania czystości zarówno konstrukcji, jak i przegród z lekkiej obudowy o powierzchniach zmywalnych.

Aby jednak hale rolnicze o konstrukcji stalowej odpowiadały oczekiwaniom użytkowników, należy w sposób dopasowany do konkretnych potrzeb „uszyć je na miarę”, biorąc pod uwagę zarówno aspekty zagospodarowania przestrzeni, jak i funkcje techniczne poszczególnych elementów w taki sposób, by hala spełniała wymagania podstawowe dyktowane przez art. 5.1. Ustawy Prawo budowlane [3], tj.:

a) nośności i stateczności konstrukcji,
b) bezpieczeństwa pożarowego,
c) higieny, zdrowia i środowiska,
d) bezpieczeństwa użytkowania i dostępności obiektów,
e) ochrony przed hałasem,
f)  oszczędności energii i izolacyjności cieplnej,
g) zrównoważonego wykorzystania zasobów naturalnych.

Konstrukcja nośna – prócz nadania odpowiedniego kształtu hali – musi zatem spełniać przede wszystkim kryteria stanów granicznych nośności i użytkowania przez cały okres projektowanej przydatności technicznej obiektu. Należy odpowiednio zaprojektować układ nośny oraz zadbać o zabezpieczenie elementów stalowych.

I tak na przykład odporność na korozję i działanie wysokiej temperatury – jako elementy niezmiernie ważne z punktu widzenia trwałości i niezawodnej eksploatacji w przypadku konstrukcji stalowych – są regulowane poprzez zastosowanie rozwiązań dotyczących konkretnych, niezbędnych do osiągnięcia, parametrów użytkowych.

Zarówno szybkość, jak i przebieg procesu korozji, tj. utleniania się warstw powierzchni stalowej aż do likwidacji materiału, są zależne od wielu czynników, m.in.:

• stopnia korozyjności atmosfery (TABELA 1) i warunków eksploatacji (TABELA 2) konstrukcji stalowej (inne są wymogi dla hal inwentarskich typu obory, kurniki, chlewnie, a inne dla garaży na maszyny rolnicze),
• temperatury i wilgotności powietrza,
• poziomu zanieczyszczenia środowiska,
• stanu powierzchni konstrukcji,
• składu chemicznego stali (zawartość węgla, pierwiastków stopowych),
• stanu wytężenia konstrukcji.

W celu eliminacji tego zjawiska, prócz racjonalnego zaprojektowania konstrukcji (dobór składu chemicznego stali, typu oraz przekroju elementów konstrukcyjnych), stosuje się powłoki ochronne. Te mogą być:

• metaliczne (z cynku i aluminium, wykonywane natryskowo),
• malarskie (ftalowe, fenolowo-formaldehydowe, epoksydowe, poliestrowe),
• elektrochemiczne.

Najpopularniejsze jest zabezpieczenie antykorozyjne konstrukcji stalowej w postaci malowania systemami farb podkładowych i nawierzchniowych. Należy zwrócić uwagę na trwałość powłoki malarskiej, tj. kategorię techniczną określaną w dokumentacji projektowej w celu ustalenia działań związanych z przeglądem i renowacją powłoki, błędnie utożsamianą z okresem gwarancji (kategoria kontraktowa umowy). Trwałość systemu malarskiego zgodnie z PN-EN ISO 12944-1 [5] określana jest w trzech okresach:

• okres krótki (L) – od 2 do 5 lat,
• okres średni (M) – od 5 do 15 lat,
• okres długi (H) – powyżej 15 lat,

zaś skuteczność powłoki zależy m.in. od:

• przygotowania i oczyszczenia powierzchni do malowania,
• doboru materiałowego zestawu malarskiego,
• liczby naniesionych warstw,
• całkowitej grubości powłoki,
• staranności aplikacji zestawu.

Jeśli specyfika użytkowania projektowanej hali rolniczej nie pozwoli na zakwalifikowanie obiektu do klasy odporności pożarowej „E” (brak wymogów dla odporności ogniowej poszczególnych elementów) zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [6], konieczne będzie zabezpieczenie jej stalowego ustroju nośnego przed pożarem. W tym celu wykorzystuje się:

• rozwiązania układu funkcjonalnego hali w postaci podziału na strefy pożarowe, drogi oraz wyjścia ewakuacyjne itp.,
• zabezpieczenia i środki lokalizacji/likwidacji ognisk pożaru w postaci systemów SSP, hydrantów, zraszaczy, klap dymowych itp.,
• bezpośrednio dla konstrukcji nośnej zabezpieczenie poprzez powłoki malarskie, okładziny, otuliny itp.

Hale rolnicze o stalowym szkielecie nośnym są wygradzane z otoczenia poprzez lekkie przegrody budowlane. Niewątpliwą zaletę takiego rozwiązania – prócz łatwości i szybkości montażu – stanowi możliwość kształtowania odpowiednich właściwości tych przegród, zarówno w odniesieniu do estetyki, jak i do parametrów użytkowych (np. odporność na korozję w przypadku obiektów inwentarskich czy odpowiednia izolacyjność w przypadku komór chłodniczych w sadownictwie).

Przegrody hal rolniczych również muszą spełniać wymagania podstawowe prawa budowlanego, w tym wymóg oszczędności energii i izolacyjności cieplnej. Pod tym względem z dniem 1 stycznia 2021 r. zaszły pewne zmiany. Jest to bowiem ostatnia data graniczna, po której w polskim budownictwie zaczynają obowiązywać wprowadzane sukcesywnie obostrzenia dotyczące m.in. zwiększenia izolacyjności termicznej przegród budowlanych (TABELA 3) i ograniczenia zapotrzebowania budynków na energię związane z europejskim pakietem energetyczno-klimatycznym, zwanym potocznie pakietem 3×20, tj.:

1. zmniejszenie zużycia energii o 20%,
2. redukcja emisji dwutlenku węgla o 20%,
3. wzrost produkcji energii odnawialnej o 20%

oraz późniejszą – wynikową – dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków [7].

Największe obostrzenia dotyczą izolacyjności dachów, co jest całkowicie zrozumiałe, gdyż właśnie przez tę przegrodę przenika na zewnątrz nawet 25–30% energii cieplnej rozłożonej w kubaturze hali. Zatem należy ze szczególną dbałością dobrać układ tej przegrody.

Przekrycie może być jedno- lub wielowarstwowe i – prócz nadania walorów wizualnych, ma zapewnić ochronę konstrukcji i wnętrza obiektu przed wpływem środowiska zewnętrznego i odwrotnie – uchronić środowisko przed niebezpiecznymi oddziaływaniami ze strony obiektu, np. w przypadku pożaru.

Dobór warstwy wieńczącej – rodzaju pokrycia dachowego – jest wynikową wszystkich tych uwarunkowań. Zależy zatem m.in. od:

• lokalizacji różnicującej i intensyfikującej oddziaływania środowiskowe (Polska jest podzielona na pięć stref obciążenia śniegiem według PN-EN1991-1-3:2005 [9] i trzy strefy obciążenia wiatrem według PN-EN1991-1-4:2008 [10]) oraz mogącej nałożyć pewne ograniczenia co do geometrii, kolorystyki czy rozwiązań materiałowych – poprzez zapisy Miejscowego Planu Zagospodarowania Przestrzennego lub decyzji o Warunkach Zabudowy i Zagospodarowania Terenu,
• przeznaczenia obiektu (dachy izolowane termicznie i nieocieplane),
• geometrii/bryły obiektu (dachy spadziste i płaskie, jedno- i wielopołaciowe),
• nadanych funkcjonalności (dachy nieużytkowe i użytkowe – dachy zielone czy tarasy nad pomieszczeniami),
• przyjętej konstrukcji, zarówno pod względem układu przestrzennego (rozstaw podpór, sposób rozwiązania węzłów i dobór poszycia jako elementu nośnego przekrycia), jak i materiałowym (konstrukcje ciesielskie, konstrukcje inżynierskie: drewniane, betonowe, stalowe) czy wreszcie układu warstw (dachy tradycyjne i odwrócone),
• sposobu odprowadzania pary wodnej (stropodachy pełne, odpowietrzane, wentylowane),
• aspektów ekonomicznych i wymogów ubezpieczycieli.

Dachy w obiektach halowych – ze względu na rachunek ekonomiczny – przeważnie wykonywane są jako dachy płaskie, tj. wg p.7.2.3 [10] dachy o nachyleniu połaci –5° ≤ α ≤ 5°, tj. a/h = 8,75%, tj. a/h = 8,75% (RYS. 4), wg normy PN-B­‑10425:1989 [11] dachy o kącie nachylenia nie większym niż 12° (21,26%), wg Instrukcji ITB 461/2011 [12] – dachy o spadku 5–20% (2,86–11,31°).

Przykłady rozwiązania takich dachów dla hal izolowanych termicznie przedstawiono na RYS. 5, RYS. 6, RYS. 7 i RYS. 8.

Ponieważ przegroda dachowa hali stanowi główną powierzchnię migracji ciepła między przestrzenią poddachową a otoczeniem, nie zaleca się rezygnacji z jej termoizolacji. W przypadku zastosowania na tę przegrodę jedynie blachy trapezowej należy jednak zastosować rozwiązania niwelujące na jej powierzchni kondensację pary wodnej, np. dobrać blachę z odpowiednią powłoką antyskroplinową.

Z zaprojektowaną wartością kąta nachylenia α ściśle związany jest dobór warstwy hydroizolacyjnej.

W TABELI 4, TABELI 5 i TABELI 6, za normą PN-B-02361:2010 [13], podano dopuszczalne i zalecane nachylenia połaci dachowych w przypadku zastosowania najczęściej wykorzystywanych w halach technologii pokryć, tj. pap asfaltowo-polimerowych (TABELA 4), folii dachowych PVC i EPDM (TABELA 5, RYS. 5) oraz pokryć z blach (TABELA 6, RYS. 6, RYS. 7 i RYS. 8).

Należy pamiętać, że wybrany na warstwę pokrycia materiał, poza posiadaniem oczywistych właściwości hydroizolacyjnych, musi być odporny na światło słoneczne, wiatr, a także inne oddziaływania mechaniczne czy chemiczne (m.in. wyziewy chemiczne, kwaśne deszcze) w stopniu wystarczającym do zachowania szczelności w projektowanym okresie użytkowania.

Modyfikacja materiałów bitumicznych poprzez dodanie plastomerów czy elastomerów wydłużyła żywotność pokrycia, wykluczając tym samym konieczność impregnacji połaci w okresie eksploatacji, jak miało to miejsce w przypadku tradycyjnych pokryć papowych (impregnacja całopowierzchniowa smołą lub asfaltem).

Ewentualne prace konserwacyjne ograniczają się do łatania metodą zgrzewania/klejenia w miejscu uszkodzenia mechanicznego pokrycia. Wzbogacenie składu pap polimerami dodatkowo umożliwiło nadawanie tym wyrobom innych parametrów materiałowych (wytrzymałość mechaniczna i chemiczna, wydłużalność przy zerwaniu, stabilizacja wymiarowa) na pożądanym poziomie.

W przypadku pokryć dachowych z wyrobów rolowych z tworzyw sztucznych i kauczuku najbardziej popularne są:

• folie PVC z polichlorku winylu,
• membrany EPDM na bazie kauczuku syntetycznego.

Pokrycia takie zasadniczo wykonuje się jako jednowarstwowe, choć w niektórych przypadkach konieczne może okazać się zastosowanie odpowiedniej warstwy rozdzielającej, np. ze względu na możliwość zajścia reakcji chemicznej między pokryciem a podłożem z polistyrenu.

Istotne z punktu widzenia szczelności, a więc i trwałości pokrycia – prócz doboru odpowiedniego produktu do hydroizolacji oraz właściwego wykonstruowania nachylenia i odwodnienia połaci – jest również rozwiązanie miejsc szczególnych. Zwiększenie stopnia skomplikowania dachu pociąga za sobą konieczność rozwiązania – zarówno projektowo, jak i wykonawczo – większej liczby detali (FOT. 2–3).

Mocowanie w strefach krawędziowych (ssanie wiatru), rozwiązania w miejscu występowania worków śnieżnych, dojścia do ścian, przejścia dachowe (wywietrzaki, świetliki dachowe, klapy dymowe), dylatacje konstrukcyjne, przebicia instalacyjne – to miejsca, w których każdy najmniejszy błąd może skończyć się przeciekiem, strefową utratą funkcji termoizolacyjnych materiału ocieplenia czy nawet zniszczeniem mienia znajdującego się pod usterką.

Można zatem mówić o konieczności zastosowania kompletnego systemu hydroizolacji dachu uwzględniającego uszczelnienie połączeń i dylatacji oraz wykonanie obróbek blacharskich przeznaczonych do realizacji przyjętych rozwiązań.

Kolejnym izolatorem w układzie pokrycia dachowego jest materiał stanowiący barierę termiczną hala – środowisko zewnętrzne. Stosuje się go w celu zapewnienia szeroko pojętej efektywności energetycznej budynku, a także by zredukować naprężenia termiczne w konstrukcji obiektu.

Najważniejszymi wymaganiami techniczno-użytkowymi są w tym przypadku:

• właściwości termiczne – wymagana grubość warstwy zależy od rodzaju zastosowanego produktu i przyjętych wymogów współczynnika przenikania ciepła przez konkretną przegrodę,
• bezpieczeństwo pożarowe,
• odpowiednie właściwości mechaniczne,
• stabilność wymiarowa i trwałość.

Najpowszechniej stosowanymi wyrobami termoizolacyjnymi są wełna mineralna (szklana i skalna), pianka poliizocyjanurowa PIR, polistyren ekspandowany EPS oraz polistyren ekstrudowany XPS (stosowany np. w przypadku dachów użytkowych); dobór konkretnego materiału zależny jest od narzuconych warunków brzegowych.

W halach ocieplanych należy zwrócić uwagę również na dyfuzyjność wybranej termoizolacji. Jest to niezwykle istotne w przypadku dachów niewentylowanych.

W przypadku materiałów o znikomym oporze dyfuzyjnym – takich jak wełna mineralna – należy dodatkowo zastosować paroizolację, nawet gdy jako podłoże przekrycia zastosowano poszycie z blachy trapezowej (nieszczelności na połączeniach arkuszy). Chroni ona materiał ocieplenia od strony hali przed zawilgoceniem spowodowanym penetracją pary wodnej, a tym samym przed utratą jego głównej funkcji w układzie. Podobnie jak hydroizolacja pozwala ona dodatkowo spełnić jedno z wymagań podstawowych określonych w Prawie budowlanym [3], czyli wymaganie odnoszące się do higieny i zdrowia.

W § 309 pkt 6 rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [6], czytamy:

„Budynek powinien być zaprojektowany i wykonany z takich materiałów i wyrobów oraz w taki sposób, aby nie stanowił zagrożenia dla higieny i zdrowia użytkowników lub sąsiadów, w szczególności w wyniku: (…) występowania wilgoci w elementach budowlanych lub na ich powierzchniach…”

Odpowiednio wbudowana paroizolacja pełni także barierę szczelną powietrznie. Ta również jest wymagana, zgodnie z zapisami pkt 2.3.1., Załącznik nr 2 do wspomnianych wcześniej Warunków technicznych [6]:

„W budynku (…) produkcyjnym przegrody zewnętrzne nieprzezroczyste, złącza między przegrodami i częściami przegród (między innymi połączenie stropodachów lub dachów ze ścianami zewnętrznymi), przejścia elementów instalacji, takie jak kanały instalacji wentylacyjnej i spalinowej przez przegrody zewnętrzne) (…) należy projektować i wykonywać pod kątem osiągnięcia ich całkowitej szczelności na przenikanie powietrza”.

Na paroizolację wykorzystywane są w głównej mierze:

• folie polietylenowe,
• folie polietylenowe z ekranem aluminiowym,
• folie aktywne,
• folie paroizolacyjno-termoizolacyjne.

Należy przy tym pamiętać o głównej funkcji materiału przeznaczonego na rozważaną warstwę w układzie. Zaleca się stosowanie folii paroizolacyjnej o równoważnym oporze dyfuzyjnym sd nie mniejszym niż 100 m (s_d = 100 m oznacza, że materiał paroizolacyjny stawia dla pary wodnej taki opór jak stumetrowa warstwa powietrza), układanej na zakład z zapewnieniem szczelności połączeń (klejenie, zgrzewanie).

Wybór materiałów na obudowę ścian hal rolniczych również wykonywany jest z możliwością dostosowania do preferencji i potrzeb przyszłego użytkownika. Wykorzystywane są m.in. płyty warstwowe (RYS. 9, RYS. 10), blacha zewnętrzna/izolacja z wełny/kaseta, blacha zewnętrzna/izolacja z wełny/blacha wewnętrzna (RYS. 11, RYS. 12) czy sama blacha.

W tym miejscu zaznaczyć należy, iż na RYS. 9, RYS. 10, RYS. 11, RYS. 12 przedstawiono jedynie przykładowe – najpowszechniej wykonywane – układy warstw przegród pionowych, a nie ich rozwiązania kompleksowe. Podobnie jak w przypadku dachów, również i dla ścian istnieje bowiem szereg zagadnień, na które należy zwrócić uwagę, by spełniały one swoje funkcje. I tak na przykład w przypadku budynków inwentarskich typu obora zasadne jest wykonanie wyższej podwaliny (standardowo 30 cm nad poziomem terenu) mające na celu eliminację późniejszych uszkodzeń mechanicznych lekkiej obudowy ścian.

W przypadku kurników często spotykanym rozwiązaniem jest montaż płyt warstwowych od strony wewnętrznej konstrukcji stalowej – wówczas konstrukcja ta jest co prawda widoczna na zewnątrz hali (można ją oczywiście zabudować), ale za to wewnątrz otrzymuje się płaskie powierzchnie, które łatwo jest utrzymać w higienie.

Nie należy również zapominać o wspomnianych wyżej wymogach odpowiedniej izolacyjności cieplnej, co – w zależności od potrzeb – analogicznie jak w przypadku przegród dachowych, warunkuje wybór materiałów na ściany (np. rodzaj rdzenia w płycie warstwowej oraz jej grubość).

Reasumując, wymogi dla hal stalowych służących hodowli zwierząt będą się różnić od wymogów dla hal stalowych przeznaczonych do przechowywania płodów rolnych. Różne będą nie tylko wymiary, konstrukcja ustroju nośnego i obudowa, lecz także warunki higieniczne, oświetlenie, wentylacja czy sposób komunikacji obiektu. Pewnym jest natomiast, iż przy odpowiednim zaprojektowaniu i wykonaniu hali rolniczej o konstrukcji stalowej oraz właściwej jej eksploatacji posłuży ona właścicielom przez długie lata.

Literatura

 1. A. Biegus, „Stalowe budynki halowe”, Arkady, Warszawa 2010.
 2. Commercecon. Budujemy dla przemysłu, https://commercecon.pl/?gclid=EAIaIQobChMI3qnU15SS7gIVFuJ3Ch231QlOEAAYASA-AEgLBlPD_BwE (data dostępu 10 stycznia 2021).
 3. Ustawa Prawo budowlane z dn. 7 lipca 1997 r.
 4. PN-EN ISO 9223:2012, „Korozja metali i stopów. Korozyjność atmosfer. Klasyfikacja, określanie i ocena”.
 5. PN-EN ISO 12944-1: 2018, „Farby i lakiery. Ochrona przed korozją konstrukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich. Część 1: Ogólne wprowadzenie”.
 6. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2002 nr 75, poz. 690, z późniejszymi zmianami).
 7. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (Dz. Urz. UE L 153 z 18.06.2010, s. 13).
 8. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniającym rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2013, poz. 926).
 9. PN-EN1991-1-3:2005, „Eurokod 1. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1–3: Oddziaływania ogólne. Obciążenie śniegiem".
10. PN-EN 1991-1-4:2008, „Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje. Część 1–4: Oddziaływania ogólne. Oddziaływania wiatru”.
11. PN-B-10425:1989, „Przewody dymowe, spalinowe i wentylacyjne murowane z cegły. Wymagania techniczne i badania przy odbiorze”.
12. Instrukcja 461/2011, „Wymagania w zakresie projektowania wykonania i odbioru pokryć dachowych z wyrobów rolowych (elastycznych wyrobów wodochronnych)”, ITB, Warszawa 2011.
13. PN-B-02361:2010, „Pochylenia połaci dachowych”.
14. „Warunki techniczne Wykonania i Odbioru Robót Budowlanych. Część C Zabezpieczenia i izolacje. Zeszyt 1. Pokrycia dachowe”, ITB, Warszawa 2015.
15. DAFA DP 2.01, „Wytyczne do projektowania i wykonywania dachów z izolacją wodochronną – wytyczne dachów płaskich”, wydanie II, 2011.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!