Ekonomia systemów gotechnicznych
Tanie systemy geotechniczne, drogie ryzyko:
ukryta cena systemów samowiercących
Ekonomia – sztuka gospodarowania w warunkach ograniczoności zasobów. Ta spłaszczona definicja zdaje się najtrafniej oddawać sens pojęcia, gdzie podstawowym, ograniczonym zasobem są pieniądze. Ekonomia w tym ujęciu sprowadza się więc do właściwego, racjonalnego ich wydawania.
Kryteria zasadności i racjonalności dysponowania środkami są już jednak niezwykle trudne do zdefiniowania. W przypadku konsumentów istotną rolę gra tzw. doświadczenie klienta (modne – customer experience), oparte na emocjach, satysfakcji którą dostarcza zakupiony produkt, podkreślenie statusu społecznego, itp. Czynnik cenowy jest tu oczywiście istotny, lecz nie decydujący. W przypadku inwestorów publicznych sfera emocji jest silnie niepożądana, liczy się wyłącznie chłodna kalkulacja. Jest to zrozumiałe – ekonomia w budownictwie to jeden z kluczowych aspektów. Szczególnego znaczenia nabiera zwłaszcza w kontekście wydatkowania środków publicznych. Czy jednak sprowadzenie całej ekonomii do tabelek rozliczeniowych, czyli de facto sprowadzenie każdego aspektu realizowanego projektu do taniości jest faktycznie przejawem rozsądnego gospodarowania ograniczonymi zasobami, czy też jest swego rodzaju wynaturzeniem? Gorszy pieniądz wypiera lepszy - prawo Kopernika-Greshama jest wciąż aktualne, można je uogólnić i z powodzeniem rozszerzyć na sferę usług i produktów. Wypieranie lepszego przez gorsze jest widoczne bowiem w każdej gałęzi gospodarki. Możliwość osiągnięcia własnego celu finansowego przedsięwzięcia przy użyciu dwóch produktów prowadzi zazwyczaj do wyboru produktu tańszego. W przypadku wielu produktów oznacza to niestety obniżoną jakość lub tylko pozorną równoważność względem wyrobów substytuowanych. Niestety uczestnicy rynku poddają się temu mechanizmowi nierzadko bez refleksji na temat jego konsekwencji, nie tylko w skali mikro – tj. danej inwestycji, ale również długofalowego wpływu na całą gospodarkę.
Rynek wyrobów budowlanych nie jest tu wyjątkiem. Można zaryzykować wręcz stwierdzenie, iż w obrębie tej gałęzi natężenie zjawiska i problemu jest szczególnie wyraźne. Z kontroli prowadzonych przez Główny Urząd Nadzoru Budowlanego wynika, iż w latach 2020-2021 ok. 35% wszystkich kontrolowanych wyrobów nie spełniało deklarowanych właściwości[1]. Skalę nieprawidłowości w tej dziedzinie obrazuje fakt, iż w latach wcześniejszych wspomniany odsetek był jeszcze wyższy. Starania GUNB, rosnąca ilość kontroli doprowadziły do zmniejszenia tego niechlubnego wskaźnika. To wciąż jednak bardzo wysoki odsetek – ponad 1/3 wyrobów nie spełnia całkowicie, bądź w pewnym zakresie, funkcji do jakich została wytworzona! Należy mieć na uwadze, że część z tych wyrobów została przecież wykorzystana i wbudowana. Z jakim skutkiem dla trwałości i bezpieczeństwa budowli – odpowiedzi będą się zapewne pojawiać wraz z upływem czasu. Niezależnie od aktywności organów nadzoru, presja ze strony rynku na producentów, aby dostarczać coraz tańsze wyroby nie słabnie. Presję tę łatwo zrozumieć patrząc na wielkości budżetów inwestycji budowlanych oraz wysoki w nich udział materiałów budowlanych. Stwarza to okoliczności i kreuje pokusę poprawiania wyniku finansowego poprzez ‘oszczędności’ na materiałach właśnie. Granica fałszywie rozumianej optymalizacji zdaje się nie istnieć.
Konsekwencje gospodarczo-społeczne nieustępliwej presji na oferowanie coraz tańszych wyrobów to temat na osobne opracowanie. Warto przybliżyć jednak konsekwencje techniczne stosowania wyrobów, produkowanych pod wspomnianą presją. Doskonałym przykładem są tu wyroby budowlane tworzące tzw. systemy geotechniczne – zestawy służące do wykonywania iniekcyjnych mikropali, kotew i gwoździ gruntowych w technologii samowiercącej. Technologia oraz aspekty techniczno-formalne jej stosowania były już opisywane na łamach NBI. Pomimo czytelnych reguł i zasad stosowania tej technologii, opisanych w europejskich normatywach, wyroby te są stosowane w budownictwie inżynieryjnym ze zdumiewającą dowolnością, z pominięciem wymogów formalnych, jakościowych oraz niejako poza głównym nurtem dobrych praktyk budowlanych. Niestety, nierzadko zdarza się, że owa dowolność prowadzi do naruszenia zapisów kontraktowych specyfikacji istotnych warunków zamówienia. Wszystko w ramach ‘oszczędności’.
Samowiercące systemy geotechniczne są wyrobem budowlanym dość wyjątkowym. Próżno bowiem szukać materiałów konstrukcyjnych, które przed ich zastosowaniem (wbudowaniem) są wykorzystywane w inny sposób, pełnią jeszcze inną, niż konstrukcyjna, funkcję. Zbrojenie w systemie samowiercącym pełni natomiast najpierw funkcję przewodu wiertniczego i iniekcyjnego, aby następnie stać się normalnym elementem konstrukcyjnym, pracującym pod obciążeniem. Pogodzenie obu tych funkcji wymaga zastosowania odpowiednich rozwiązań materiałowych. Elementy systemu samowiercącego na etapie instalacji (wiercenia i iniekcji) poddawane są dużym obciążeniom dynamicznym, w tym zginaniu i skręcaniu. Z uwagi na warunki gruntowe obciążenia te mają charakter nieprzewidywalny co do ich wielkości. Jedynie odpowiedni gatunek stali użyty do produkcji zbrojenia systemu samowiercącego pozwala połączyć cechy wymagane dla zbrojenia konstrukcyjnego (docelowej, zasadniczej funkcji) z odpowiednią wytrzymałością, która gwarantuje bezstratne zachowanie tych cech podczas instalacji. Tymczasem właśnie gatunek stali jest jednym z elementów, które poświęca się w pierwszej kolejności, w imię opacznie rozumianej oszczędności. Producenci, ulegając presji ‘gorszego pieniądza’, decydują się na pościg za coraz niższą ceną produktu kosztem jakości, bezpieczeństwa i trwałości.
Sytuacja jest bezprecedensowa – o ile w przypadku prętów zbrojeniowych, kształtowników stalowych, ścianek szczelnych oraz innych elementów konstrukcyjnych nikt nie pomyśli nawet o zastosowaniu tych elementów ze stali innej niż konstrukcyjna, o tyle w przypadku systemów samowiercących milcząco akceptuje się dowolne eksperymenty materiałowe. W pogoni za najniższą ceną, zbrojenie w systemach samowiercących wykonuje się ze stali narzędziowych, chromowych, do ulepszania cieplnego, itp. Zdarzają się produkty wytwarzane ze stali w ogóle nie ujętych w żadnych normach, których przydatność jest wręcz niemożliwa do określenia. Powodów tak jaskrawego rozdwojenia standardów przy wykorzystaniu stali w budownictwie jest kilka. Po pierwsze, cena – wystarczy wspomnieć, iż różnica cenowa samego półproduktu, rury stalowej ze stali konstrukcyjnej a podobnej, wytworzonej ze stali np. narzędziowej wynosi blisko 40%. Po drugie - niedoskonałość procesu wprowadzania wyrobu budowlanego do obrotu. Systemy samowiercące nie podlegają żadnej normie zharmonizowanej. Wprowadzenie do obrotu następuje przy wykorzystaniu dokumentu odniesienia w postaci europejskiej bądź krajowej oceny technicznej. W dokumentach tych nie podaje się, co zadziwiające, informacji o gatunku stali, z którego wytworzono dany element konstrukcyjny. Otwiera to pole do praktycznie pełnej dowolności w zakresie użytej do produkcji stali. Po trzecie, świadome lub nieświadome pomijanie wymogu przedstawienia atestu hutniczego przy dostawie wyrobu na budowę. Ponownie – jest to praktyka niespotykana w przypadku innych rodzajów zbrojenia, czy elementów konstrukcyjnych. Skutki podwójnych standardów zaczynają być jednak widoczne.
 |
| Żerdź uszkodzona jeszcze podczas instalacji. Zazwyczaj "naprawa" polega na wymianie uszkodzonej żerdzi. Jaka będzie trwałość całej konstrukcji opartej na tym materiale, łatwo się domyśleć. |
 |
 |
| Przypadek awarii konstrukcji spowodowany obniżeniem wytrzymałości żerdzi o 40% z powodu mikrouszkodzeń zaistniałych w żerdzi podczas wiercenia. Widoczny przełom urwanej żerdzi oraz obraz mikrorys powstałych w strukturze żerdzi w trakcie wiercenia. |
 |
 |
 |
| Awaria konstrukcji spowodowana brakiem deklarowanej wytrzymałości żerdzi i wydłużenia. |
Stosowanie do celów konstrukcyjnych gatunków stali nienormowych, bądź niezgodnych z ich przeznaczeniem niesie ze sobą wiele zagrożeń. Coraz częstsze awarie są skutkiem nie tylko prostego deficytu wytrzymałości takiego zbrojenia, ale także nieprzewidywalności w zakresie trwałości – podatności na korozję. W tym kontekście warto wspomnieć, iż zbrojenie w systemie samowiercącym powinno odpowiadać wymogom jak dla prętów żebrowanych. W tym również w zakresie odpowiedniego gwintu, który zapewnia odpowiednią przyczepność zbrojenia do betonu (kamienia cementowego) oraz ogranicza rysy skurczowe i obciążeniowe. Rodzaj gwintu na żerdziach systemu samowiercącego jest kolejnym elementem, po odpowiednim gatunku stali, którego prawidłowość techniczna jest mniej istotna niż cena wyrobu. Okazało się bowiem, iż wyprodukowanie żerdzi płytkim gwintem falistym typu R jest 2-3 krotnie szybsze, niż wykonanie zgodnego z normą dla prętów zbrojeniowych gwintu trapezowego. Po raz kolejny, zysk ekonomiczny w postaci niższego kosztu produkcji niweluje niedostatki techniczne, z których konsekwencjami będzie musiał zmierzyć się użytkownik końcowy danej konstruckji. Gwint falisty powstał w celu łatwego rozkręcania narzędzi wiertniczych, pracujących pod dużym obciążeniem. Jego zastosowanie do celów konstrukcyjnych jest ryzykowne. Gwint falisty nie zapewnia ograniczenia rys skurczowych, ani obciążeniowych. Zatem kamień cementowy powstały podczas iniekcji nie zapewnia szczelnego otulenia zbrojenia, umożliwiając rozwój ognisk korozji. Miejscem krytycznym z uwagi na postępującą korozję jest mufa połączeniowa, służąca do przedłużania zbrojenia, łączenia ze sobą poszczególnych odcinków żerdzi. Biorąc bowiem pod uwagę niewielką wysokość żeber gwintu oraz korozję rozwijającą się jednocześnie na zewnętrznej powierzchni żerdzi oraz wewnętrznej powierzchni mufy okazuje się, iż już niewielki ubytek korozyjny powoduje zerwanie połączenia żerdzi z mufą, a w konsekwencji zerwanie zbrojenia. Proces wyjaśnia poniższa rycina.
Podatność na korozję i płaski gwint – rozwój korozji prowadzi do wyrwania żerdzi z mufy.
W przeciwieństwie do awarii wynikających z wad i niedoskonałości materiałowych, awarie będące skutkiem opisanego procesu wydają się groźniejsze. Te pierwsze uwidaczaniają się prawie natychmiast – jeszcze w trakcie instalacji lub tuż po jej zakończeniu, gdy zbrojenie zaczyna przenosić obciążenia. Zazwyczaj w czasie trwania budowy jest jeszcze czas i sposobność do wdrożenia programów naprawczych. Drugi rodzaj awarii ma charakter utajony i grozi stratami w fazie eksploatacji obiektu. Skutki takich awarii bywają znacznie poważniejsze. Pojawiająca się w ostatnim czasie ilość awarii tego typu może świadczyć, iż żywotność konstrukcji opartych na tanich wyrobach budowlanych – systemach samowiercących jest znacznie krótsza niż deklarowana i właśnie zaczyna dobiegać końca.
 |
 |
 |
| Awaria konstrukcji spowodowana wyrwaniem żerdzi z mufy |
Objętość niniejszego tekstu nie pozwala na pełne rozwinięcie wszystkich aspektów technicznych i oddanie całej złożoności, prostego z pozoru, wyrobu budowlanego jakim jest system samowiercący. Ideą tekstu było ukazanie zależności między stroną ekonomiczną a techniczną. Ściślej rzecz ujmując, między ryzykiem jakie niesie ze sobą stosowanie najtańszych rozwiązań materiałowych, a fałszywie rozumianymi oszczędnościami, które potencjalnie z tego tytułu można osiągnąć. Tak specyficzny wyrób budowlany jak system samowiercący skupia te zależności bardzo wyraźnie. Ich analiza pokazuje jasno, iż droga do taniości to droga na skróty, a często droga donikąd.
Jakub Sierant
[1] Krajowy Wykaz Zakwestionowanych Wyrobów Budowlanych; Raport dotyczący funkcjonowania systemu nadzoru rynku, Warszawa, UOKiK, lipiec 2021
