Wymagania dotyczące wykonywania budowlanych konstrukcji stalowych

Wprowadzenie

Podejmując temat wykonywania budowlanych konstrukcji stalowych pragnę zwrócić Państwa uwagę na istotny i aktualny problem zapewnienia ich jakości i tym samym bezpieczeństwa. Na naszym rynku działalność w zakresie wykonywania konstrukcji stalowych prowadzi wiele przedsiębiorstw. Znaczna ich część (a może większość ?) nie spełnia wymagań, które w świetle aktualnej wiedzy technicznej uznane zostały za konieczne dla zapewnienia prawidłowego jakościowo wykonania konstrukcji i zamieszczone w normach (wykaz norm związanych - pkt 1.2. PN-B-06200:2002). Fakt, że takie przedsiębiorstwa funkcjonują i wygrywają w konkurencji z firmami, które dostosowały swój potencjał do dość wysokich wymagań normowych, należy uznać za patologię naszego rynku budowlanego. Wydaje się, że podobnie jak wiele innych "chorobowych" objawów polskiego budownictwa, tak i ten jest skutkiem dominowania ceny wśród kryteriów wyboru ofert. Jest oczywiste, że przedsiębiorstwa, które ponoszą koszty związane z przygotowaniem i utrzymaniem odpowiednio wykwalifikowanego personelu, pozyskaniem potrzebnych środków technicznych, wyposażenia do kontroli i badań, zapewnieniem zdolności organizacyjnej (systemy jakości) itd. nie mogą wygrać konkurencji cenowej z oferentami, którzy takich nakładów nie ponoszą. W tej sytuacji przedsiębiorstwa dysponujące odpowiednim potencjałem większość zamówień pozyskują od klientów zagranicznych lub w trybie bezprzetargowym od zamawiających, którzy mają ś w i a d o m o ś ć  z a g r o ż e ń wynikających ze zlecenia konstrukcji wykonawcy o wątpliwych kompetencjach.

Brak takiej świadomości wśród zamawiających, wynikający z nieznajomości zagadnień wykonywania konstrukcji stalowych i ignorowania potrzeby rozpoznania tematu (np. przez fachowe konsultacje) powoduje, że opisany stan rzeczy jest możliwy. Przyczynia się do tego również niewystarczająca jakość dokumentacji projektowej stanowiącej podstawę przygotowania specyfikacji warunków zamówienia. W wielu przypadkach projektanci nie określają istotnych wymagań odnośnie wykonania zaprojektowanej konstrukcji. Powoduje to znaczne ryzyko, że zamawiający nie postawi potencjalnym wykonawcom odpowiednich warunków ubiegania się o zlecenie i w efekcie zleci wykonanie konstrukcji firmie, która nie posiada zdolności do ich prawidłowego wykonania.

Wiedza na temat wymagań dotyczących wykonywania konstrukcji stalowych jest potrzebna zarówno projektantom, inwestorom, osobom które w imieniu inwestora zlecają wykonywanie tych konstrukcji, jak również przedsiębiorcom którzy prowadzą działalność w tym zakresie. Zdarza się bowiem, że przedsiębiorcy podejmują się wykonywania konstrukcji stalowych nie znając wymagań, jakie powinni w związku z tym spełniać.

Wymagania dotyczące kwalifikacji wykonawców

Podstawowe wymagania dotyczące kompetencji wykonawcy konstrukcji stalowych wynikających między innymi z kwalifikacji i wyposażenia określa załącznik D do normy PN-B-06200:2002 "Konstrukcje stalowe budowlane. Warunki wykonania i odbioru. Wymagania podstawowe."

W zależności od klasy konstrukcji konieczne jest spełnienie kryteriów podstawowych zestawionych w tablicy:

Tab. 1 - Zestawienie podstawowych wymagań dla wykonawców - źródło: PN-B-06200:2002

Klasa konstrukcji, z której wynikają podstawowe wymagania wobec wykonawcy, powinna być określona przez projektanta w opisie technicznym konstrukcji wraz z danymi dotyczącymi klasy środowiska korozyjnego, systemu ochrony przed korozją wg PN-EN-ISO 12944-8 i klasy odporności ogniowej.

Klasyfikacja konstrukcji stalowych budowlanych (wg PN-B-06200:2002 załącznik A) wprowadza następujący podział:

• Konstrukcje klasy 3 - konstrukcje obciążone statycznie (nie narażone na zmęczenie) wykonane ze stali konstrukcyjnej niestopowej kategorii nie wyższej niż S235, o grubości materiału t d 30 mm, jeśli nie występują w nich szczególne rozwiązania konstrukcyjno - technologiczne i inne warunki właściwe dla klasy 2 i 1.

• Konstrukcje klasy 2 - obciążone statycznie lub dynamicznie (narażone na zmęczenie), wykonane ze stali konstrukcyjnej niestopowej lub niskostopowej kategorii nie wyższej niż S355. Do klasy tej zalicza się również konstrukcje, w których występują szczególne rozwiązania konstrukcyjno-technologiczne, jak połączenia śrubowe sprężane, pasowane, połączenia nitowe, połączenia przygotowane do montażowego spawania głównych elementów nośnych oraz elementy o masie ponad 20 t.

• Konstrukcje klasy 1 - to konstrukcje opisane w klasie 2, których awaria pociągnęłaby za sobą znaczne zagrożenia życia ludzi lub straty materialne oraz konstrukcje wykonane ze stali kategorii wyższej niż 355.

Zdolność przedsiębiorstwa do spełnienia wymagań określonych dla poszczególnych klas konstrukcji wynika z kwalifikacji personelu, stosowania właściwych materiałów, metod wytwarzania i montażu, nadzoru technicznego, kontroli i badań z zastosowaniem odpowiedniego wyposażenia i zakresu systemu jakości funkcjonującego w danym zakładzie.

Stalowe konstrukcje budowlane powinny być wytwarzane i montowane przez wykonawców mających zakładowy system jakości i zakwalifikowanych do I lub II grupy zakładów wg PN-87/M-69009.

Producenci zaliczeni do III grupy mogą wytwarzać jedynie elementy niespawane lub spawane elementy nie przenoszące obciążeń!

Wykonawcy konstrukcji zaliczanych do klasy 3 powinni legitymować się uprawnieniami zakładu grupy II oraz posiadać zakładowy system jakości produkcji. Wskazane jest, aby system ten był oparty na normie PN-EN 729-4, przy czym nie jest wymagana certyfikacja systemu na zgodność z wymaganiami tej normy. Wykonywane elementy, a w szczególności zakres i metody ich kontroli i badań, powinny być zgodne z normą PN-B-06200:2002, co wykonawca potwierdza w wystawianej deklaracji zgodności.

Wykonawcy konstrukcji klasy 2 powinni mieć uprawnienia zakładu II grupy (co najmniej !) i system jakości zgodny z PN-EN 729-3. W przypadkach, gdy system jakości wykonawcy nie jest potwierdzony certyfikatem na zgodność z PN-EN-ISO 9001 i/lub PN-EN-729-3, zamawiający powinien przeprowadzić ocenę zgodności o zakresie ustalonym w specyfikacji i / lub planie kontroli i badań i, odpowiednio, sprawdzić wyniki kontroli i badań wykonanych przez wykonawcę konstrukcji lub sprawdzić zgodność wykonanych elementów.

Wykonawcy konstrukcji klasy 3 muszą posiadać certyfikowany zakładowy system jakości produkcji na zgodność z wymaganiami PN-EN-792-2 i spełniać wymagania właściwe dla wykonawców konstrukcji klasy II. Ponadto zmawiający powinien prowadzić ciągłą lub jednostkową ocenę zgodności wykonania według ustaleń projektu oraz planu kontroli i badań.

Udział zamawiającego w ocenie zgodności nie zwalnia, ani nie ogranicza odpowiedzialności wykonawcy.

Wymagania dotyczące dokumentacji projektowej

Poza wymaganiami wynikającymi z prawa budowlanego dokumentacja projektowa konstrukcji stalowej powinna spełniać specyficzne wymagania. Dokumentacja ta powinna obejmować projekt techniczny i specyfikację techniczną - określającą jednoznacznie pełny zbiór wymagań dotyczących wykonania, rysunki warsztatowe (wg PN-ISO 5261, PN-ISO 8991 i PN-EN 22553) wraz z wykazem stali, łączników, schematami montażowymi, szczegółami połączeń montażowych.

W szczególności z dokumentacji projektowej powinny wynikać wymagania dotyczące tolerancji wymiarowych, zakresu i rodzaju badań, kryteriów odbioru, klasy spoin, przygotowania i obróbki powierzchni stykowych, ograniczeń technologicznych stosowania metod powodujących utwardzenie / zgniot materiału, ograniczeń wymiarów i masy elementów ze względów logistycznych (załadunek, transport), sposobu przygotowania powierzchni i zabezpieczenia konstrukcji przed korozją i ogniem.

W specyfikacji technicznej powinny być też określone wymagania dotyczące rodzaju i zakresu dokumentów planu jakości. Plan jakości powinien ustalać:

- przegląd wymagań - dla analizy i oceny możliwości ich spełnienia,

- podział zadań i odpowiedzialności dla poszczególnych etapów realizacji,

- procedury i instrukcje procesów specjalnych (w szczególności spawalniczych),

- wykaz badań kontrolnych,

- procedury wprowadzania zmian,

- procedury postępowania w przypadkach stwierdzenia niezgodności,

- zasady przeprowadzania kontroli zewnętrznej i odbioru.

Wymagania dotyczące materiałów

Wszystkie materiały powinny mieć zaświadczenia o jakości (PN-EN 45014 i PN-EN 10204) lub wyniki badań laboratoryjnych potwierdzające wymaganą jakość. Warunki ich przechowywania powinny zapewniać ochronę cech jakościowych oraz możliwość pełnej i jednoznacznej identyfikacji. Nie wolno stosować nieoznakowanych wyrobów (brak identyfikacji) do celów wykonywania elementów konstrukcji nośnej.

Materiały hutnicze, liny, druty, elektrody, topniki, wszelkie łączniki mechaniczne oraz materiały do zabezpieczania powierzchni konstrukcji muszą spełniać wymagania określone w normach wskazanych przez projektanta. (w przypadku braku w projekcie konkretnych wartości parametrów materiałów i / lub odniesień do norm, należy stosować normy wyspecyfikowane w PN-B-06200:2002).

Wymagania dotyczące kompetencji personelu

Wykonawca konstrukcji budowlanej określonej klasy musi zatrudniać pracowników posiadających wiedzę, umiejętności i doświadczenie potwierdzone odpowiednimi uprawnieniami zawodowymi. Dotyczy to spawaczy, personelu dokonującego kontroli złączy, nadzoru spawalniczego. Utrzymanie posiadanych uprawnień wymaga systematycznych szkoleń oraz kontynuowania praktyki w zawodzie (udokumentowanej). Szczegółowe wymagania w tym zakresie określono w normach:

Wymagania dotyczące procesów wykonywania

Proces wykonywania konstrukcji stalowych powinien przebiegać w warunkach nadzorowanych. Oznacza to:

- konieczność zapewnienia kompletnych i jednoznacznych informacji o wymaganiach (dokumentacja projektowa, rysunki warsztatowe, plany kontroli i badań, plan i instrukcje technologiczne spawania (WPS Welding Procedure Specification) dla wszystkich złączy,

- dostępność pozostałych potrzebnych instrukcji pracy,

- stosowanie właściwego wyposażenia,

- przeprowadzanie kontroli i badań zgodnie z ustaleniami planu z zastosowaniem odpowiednich przyrządów kontrolno-pomiarowych,

- zapewnienie, że w przypadku wystąpienia niezgodności zostaną one zidentyfikowane i wyeliminowane,

- zapewnienie pełnej identyfikacji materiałów oraz możliwości odtworzenia procesu w zakresie potrzebnym dla jednoznacznej oceny zgodności (tzw. identyfikowalność).

Technologie spawania stanowiące przedmiot instrukcji WPS wymagają tzw. uznania. Procedura uznania technologii spawania (WPAR - Welding Procedure Approval Record) polega na poddaniu badaniom nieniszczącym oraz niszczącym próbnych złączy wykonanych zgodnie z ustalonymi parametrami pod nadzorem niezależnej, uprawnionej jednostki. Podstawą uznania technologii mogą być również (udokumentowane !) wyniki z dotychczasowych doświadczeń w jej stosowaniu lub stwierdzona zgodność ze standardowymi technologiami spawania.

W procesie wykonywania konstrukcji należy przestrzegać reżimów technologicznych wykonywania poszczególnych operacji - cięcia, gięcia, wykonywania otworów, spawania, zgrzewania, wykonywania połączeń mechanicznych, przygotowania powierzchni do celów łączenia elementów i do celów zabezpieczenia antykorozyjnego. Informacje szczegółowe na temat wymagań, jakie należy spełnić przy wykonywaniu tych operacji znaleźć można w przywoływanej kilkakrotnie normie PN-B-06200:2002.

Podsumowanie

Wymagania dotyczące wykonywania konstrukcji stalowych zostały przedstawione w celu wzbudzenia zainteresowania tematem, pobieżnego rozpoznania problemu i wskazania źródeł, gdzie należy szukać szczegółowych informacji. Problem niewystarczającej jakości wykonywania budowlanych konstrukcji stalowych to w istocie problem ich wątpliwego bezpieczeństwa. Na ile jest one aktualny i istotny nie trzeba dziś w Polsce nikogo przekonywać. Jednakże jakość i bezpieczeństwo obiektów budowlanych zależy nie tylko od ich wykonania - ogromne znaczenie ma przecież poprawność rozwiązań konstrukcyjnych i materiałowych oraz prawidłowa eksploatacja. Nawet idealnie wykonana konstrukcja nie będzie bezpieczna, jeśli wykonano ją na podstawie kiepskiej dokumentacji (np. bezkrytycznie "odchudzonej"), a użytkownik wprowadził dodatkowe, nie uwzględnione w projektowaniu obciążenia, np. podwieszając do konstrukcji urządzenia klimatyzacyjne itp.

Jakość i bezpieczeństwo konstrukcji zależy więc od tego jaki jest (będzie) poziom świadomości, poczucia odpowiedzialności i wiedzy uczestników procesu inwestycyjnego, na ile odpowiednio i precyzyjnie formułowane będą wymagania stawiane wykonawcom procesów projektowania i realizacji, dostawcom materiałów i na ile te wymagania będą skutecznie egzekwowane w praktyce.