Nedávny článok Archi.ru o 8-podlažnej drevenici architekta Gerta Wingorda v Štokholme (9-podlažná, ak rátate podkrovie) vyvolala živú reakciu našich čitateľov. Rozhodli sme sa túto tému rozvinúť a hovoriť o budovách z dreva, ktoré majú osem a viac poschodí - o tom, ako sú postavené, a o tom, či drevo môže konkurovať železobetónu.
Technológie
Viacpodlažné drevené budovy sú postavené pomocou technológie Cross-laminated timber alebo X-lam - z veľkorozmerných krížovo lepených panelov (CLT panely), ktoré vykonávajú všetku prácu stĺpov, trámov a krokví tradičného systému. Na ich výrobu sa zvyčajne používa smrekové drevo. Sušené drevené lamely s hrúbkou od 10 do 45 mm pod tlakom najmenej 0,6 N / mm2 sa navzájom lepia krížom pomocou spojiva bez fenolformaldehydových živíc. Vďaka kolmému usporiadaniu vlákien je anizotropia dreva vyrovnaná, efekt sušenia je znížený takmer na minimum a výrazne sa zvyšuje únosnosť. Najčastejšie sa panely používajú v hrúbke 3 až 7 vrstiev.
Na rovnakom mieste pri výrobe sú z výsledných prvkov v súlade s starostlivo vyvinutými výkresmi vyrezané panely spolu so všetkými potrebnými otvormi, v niektorých prípadoch dokonca s kanálmi pre elektrické vedenie a komunikáciu. Maximálne možné rozmery sú 16,5 mx 2,95 mx 0,5 m, zvyčajne sa však zmenšujú na dĺžku: obmedzenie veľkosti si vyžaduje dopravu.
Potom sú všetky panely označené a dopravené na stavenisko spolu s podrobným montážnym diagramom. Toto je jedna z najdlhších etáp, pretože drevené materiály veľkých rozmerov často cestujú nielen z jednej krajiny do druhej po súši, ale aj cez oceán: napríklad pre obytnú budovu v Melbourne boli nosné konštrukcie vyrobené v Rakúsku.
Na stavbe zostáva iba zhromaždiť všetky prvky v správnom poradí - a to je dosť náročná úloha, pripúšťajú inžinieri: väčšina chýb sa robí pri montáži. Ak sa im však dá vyhnúť, potom je proces oveľa ľahší a rýchlejší ako pri stavbe tradičných železobetónových výškových budov. Štyria stavitelia a žeriav postavili 8-10-podlažnú drevenú budovu za 9-10 týždňov, pričom pracovali niekoľko dní v týždni. Tieto prerušenia práce sú spojené s postupným dodávaním panelov: ak by bola celá súprava prinesená naraz, na skladovanie stavebného materiálu by bol potrebný samostatný hangár. Výsledkom je, že na jedno podlažie pripadnú asi 3 pracovné dni - takto prebiehala výstavba budovy v Murray Grove v Londýne. Okrem rýchlosti sa stavba viacpodlažných drevených budov vyznačuje čistotou staveniska a relatívnym tichom procesu inštalácie.
Najväčšie zaťaženie v konštrukcii vzniká v spojoch medzi stenovými panelmi a v miestach dosadania na steny stropu. Panely sú navzájom spojené pomocou čapov, oceľových dosiek a série krížových skrutiek, niekedy dlhých až 550 mm.
Jednou z nesporných výhod moderných konštrukcií vyrobených z CLT panelov je ich porovnateľná ľahkosť s vysokou únosnosťou: nízka hmotnosť uľahčuje prepravu, znižuje zaťaženie základov a urýchľuje proces inštalácie. Ak vezmeme do úvahy čas strávený výrobou a čas priamej montáže na mieste, vyjde všetko dohromady asi dvakrát rýchlejšie ako pri konštrukcii tradičných systémov.
Lepené panely majú vysoké akustické vlastnosti: majú výrazne vyššiu hustotu ako masívne drevo a tolerancie priľnavosti na stavenisku nepresahujú +/- 5 mm, zatiaľ čo v železobetóne sú 10 mm. Toto pevné spojenie zvyšuje vzduchotesnosť, znižuje tepelné straty a uľahčuje spájanie konštrukčných prvkov.
Výrobcovia a architekti okrem iného zdôrazňujú ekologickú priaznivosť tejto technológie. Drevo je prírodný zdroj, ktorý sa obnovuje rýchlejšie ako sa spotrebuje. Stromy absorbujú oxid uhličitý a počas života stromu sa hromadí (sekvestruje), kým rastlina nezačne hniť, rozkladať sa alebo horieť: potom sa CO2 uvoľní späť do pôdy a do atmosféry. Ak sa teda pri stavbe použije zdravý strom s nahromadeným uhlíkom, k návratu oxidu do životného prostredia nedôjde. Jeden meter kubický dreva uskladní tonu CO2, a na mieste vyrúbaného stromu vyrastie nový strom. Na konci svojej životnosti sa drevené budovy dajú veľmi ľahko demontovať a recyklovať, znovu použiť alebo sa dokonca môžu stať zdrojom energie, napríklad ako fosílne palivo. Nahradenie dreva za časť objemu ocele alebo železobetónu, ktorá sa v súčasnosti používa v stavebníctve - veľmi energeticky náročné materiály pri výrobe - môže viesť k významnému zníženiu emisií CO2.
Požiarna odolnosť
Mnoho ľudí spochybňuje požiarnu bezpečnosť viacpodlažných drevených budov. Drevo samozrejme horí, ale oceľ nie, ale stupeň horľavosti nie je ukazovateľom požiarnej odolnosti. Drevo má nízku tepelnú vodivosť a dokáže dlho udržiavať celistvosť konštrukcie. Je veľmi ťažké zapáliť guľatinu, trám alebo hrubý drevený panel, ale ak sa vznieti, horí veľmi pomaly a predvídateľným spôsobom.
Keď sa drevo zahreje na asi 280 ° C, na jeho povrchu sa vytvorí zuhoľnatená vrstva, ktorá tlie a izoluje jadro, čo komplikuje tok kyslíka dovnútra, čo spomaľuje proces spaľovania. Drevené masívy tlejú rýchlosťou asi 0,5–0,8 mm za minútu: napríklad 30–50 mm vonkajšej vrstvy vyhorí z lúča 200 mm za 60 minút. Nebezpečenstvo zrútenia nastáva pri asi 500 ° C, pretože pri tejto teplote sa ochranná uhlíková vrstva zahrieva a vznieti sa. Hranica požiarnej odolnosti - doba, počas ktorej si drevená konštrukcia zachováva svoju únosnosť, závisí od veľkosti jej prierezu a rozmerov: čím väčšie sú rozmery, tým ťažšie sa vznieti a tým pomalšie proces spaľovania je.
Pri rovnakých teplotách sa nehorľavá, ale tepelne vodivá oceľ taví, deformuje v rôznych smeroch a pri asi 450 - 500 ° C stráca svoju únosnosť. Oceľová konštrukcia neošetrená požiarnou ochranou sa zrúti do 15 minút po začiatku požiaru a nie je možné presne vypočítať, kde ku zrúteniu dôjde. Preto je hlavnou výhodou drevenej konštrukcie v prípade požiaru zvýšená požiarna odolnosť a predvídateľnosť správania.
Prečo je to dôležité? Ak vznikol požiar a nebolo možné zneškodniť jeho zdroj, je potrebné z budovy vyviesť ľudí: aby bola evakuácia úspešná, je potrebné presne vedieť, ako dlho si konštrukcia zachová svoju celistvosť a kde sa zrúti.. Pri horení drevených konštrukcií sa počíta tento čas a je možné predvídať miesto ich zrútenia. Pri spaľovaní dreva sa navyše vytvára mierne množstvo dymu, ktoré je zriedka toxické. Tieto prírodné vlastnosti spolu s modernými žiaruvzdornými technológiami vykazujú dobré výsledky.
Aby sa zabránilo požiaru, sú stavby z výroby ošetrené retardérmi horenia a na neutralizáciu zdroja sú nainštalované výstražné systémy a sprinklerové systémy.
Najvyššie drevené domy
8 poschodí: Bridport House, Londýn
Bridport Pl Londýn
Karakusevic Carson Architects
Pri výbere typu nosného rámu sa architekti riadili kritériami hmotnosti konštrukcie: pod staveniskom vedie odtokové potrubie z 19. storočia, ktoré bolo treba zachovať. Tradičná železobetónová budova by bola neprijateľne ťažká, preto sa zvolili krížovo laminované panely.
Bridport House nahradil starý 5-poschodový dom z 50. rokov. V budove je 41 bytov, obyvatelia prvého poschodia majú vlastný prístup na ulicu a terasy a obyvatelia zvyšných 33 bytov majú priestranné balkóny. Fasáda je pokrytá tehlami a vyčnievajúce balkóny sú pokryté medenými plechmi. Konštrukčný rám budovy vyrobený z doskami laminovaných panelov bol zmontovaný za 12 týždňov.
9 poschodí: Stadthaus
24 Murray Grove London
Waugh Thistleton Architects
Londýnsky 24 Murray Grove má deväť poschodí z 29 apartmánov dvoch rôznych typov: obchodné jednotky vo vlastníctve nájomcu a prenajaté jednotky v Metropolitan Housing Trust. Sociálny blok zaberá prvé štyri poschodia, komerčný blok zaberá posledných päť a tieto bloky sú navzájom úplne izolované.
Prechod z jedného bloku do druhého sa odráža vo výkrese fasád: na úrovni 4. poschodia sú šedé panely nahradené bielymi. Fasáda je pokrytá 5 000 panelmi (1 200 mm x 230 mm), z ktorých 70% je recyklovaný odpad z drevospracujúceho priemyslu. Ich kresba pripomína hru svetla a tieňa vytváranú počas dňa na fasádach okolitých budov a stromov.
Napriek tomu, že technológia výstavby z lepených panelov je nákladnejšia ako tradičný železobetón, pomáha šetriť na stavbe. Napríklad postaviť podobnú konštrukciu zo železobetónu bude trvať asi 72 týždňov, zatiaľ čo táto budova bola dokončená v roku 49. V tomto prípade bola samotná nosná konštrukcia zmontovaná štyrmi staviteľmi za 27 pracovných dní, za 9 týždňov, 3 každý deň. Tiež nebolo potrebné používať drahý vežový žeriav: na práce na obklade fasády si vystačili s mobilným zdvíhaním a lešením.
Môžete si prečítať viac o územnom plánovaní a environmentálnej zložke projektu.
tu.
9 poschodí: Via Cenni, Miláno
Rossiprodi Associati s.r.l.
Po prvýkrát sa v oblasti náchylnej na zemetrasenie použije výšková konštrukcia vyrobená z krížovo laminovaných panelov: na okraji Milána nie je pravdepodobnosť zemetrasení veľmi vysoká, ale stále existuje, a technológia X-Lam sa stretáva všetky požiadavky na výstavbu v týchto oblastiach.
Obytný komplex s celkovou rozlohou 17 000 m2 tvoria štyri 9-podlažné veže spojené dvojúrovňovým stylobátom. Komplex má 124 apartmánov s veľkosťou od 2 do 4 izieb (od 50 do 100 m2). Veže pôdorysu 13,6 x 19,1 m a výšky 27,95 m sú rovnakého typu, ale nie rovnakého: individuálny vzhľad je tvorený vzorom balkónov.
Konštrukčná hrúbka stien klesá o 20 mm každé dve alebo tri poschodia: v prvom prípade je to 200 mm, v deviatom - 120 mm. Podlahy - 200 a 230 mm (7 vrstiev). Rozpätia menšie ako 5,8 m sú pokryté 5-vrstvovým panelom s rozmermi 200 mm a rozpätia menej ako 6,7 m sú pokryté 7-vrstvovým panelom s priemerom 230 mm. Panely sa spájajú pomocou špeciálnych spojovacích skrutiek dlhých od 200 do 550 mm.
V oblasti, kde sa budova nachádza, je na jednej strane rad tradičných talianskych statkov a na druhej strane komplex mestských administratívnych, obchodných, priemyselných a obchodných budov. Myšlienkou projektu bolo spojiť tieto dva typy rozvoja a vytvoriť hraničný priestor - prechod od mestskej k vidieckej typológii. Vzhľadom na prítomnosť bytov rôznych typov (od 65 m2 do 125 m2) a verejných priestorov na rôzne účely v dome chceli architekti vytvoriť prostredie vhodné pre vznik miestnej komunity a vytvoriť centrum príťažlivosti pre celej oblasti.
10 poschodí: Forté, Melbourne
807 Bourke Street, Victoria Harbour
Vývojár - Lend Lease
Forté je s výškou 32,17 m považované za najvyššiu drevenú budovu na svete: má 10 poschodí, postavených za pouhých 11 mesiacov a inštalácia drevenej nosnej konštrukcie trvala 38 pracovných dní. V dome sa nachádza 23 apartmánov: 7 jednoizbových (59 m2), 14 dvojizbových (80 m2) a 2 dvojizbové strešné domy (102 m2).
Základ a prvé poschodie sú železobetónové: okrem prenosu zaťaženia na zem chráni nadložnú drevenú časť pred typickým problémom regiónu - útokmi termitov. Všetky ostatné prvky sú vyrobené z priečne laminovaných panelov - od stien a stropov až po výťahové šachty a schodiská. Steny - 5-vrstvové panely 128 mm s obojstranne žiaruvzdornou omietkou 13 mm. Podlahy - panely 146 mm s 16 mm vrstvou žiaruvzdornej omietky. Limit požiarnej odolnosti týchto konštrukcií je 90 minút. Vonkajšia stena, ktorá je blízko priľahlého pozemku o 6 metrov, je kvôli ďalšej ochrane pred ohňom v tomto smere zosilnená. Kovové upevnenie panelov na steny je skryté poterom. Výťah a schodiskové šachty sú vyrobené z dvojitých stien: podľa výpočtov projektantov si budú môcť v prípade zrútenia časti budovy zachovať svoju celistvosť a únosnosť.
Fasády sú obložené hliníkovými panelmi, balkóny, ktoré nadväzujú na podlahové panely, sú pokryté polyuretánovou hydroizolačnou membránou a potom dlaždicami pozdĺž poteru. Drevené panely CLT sa nechávajú otvorené iba na stropoch lodžií a na jednej stene v interiéri každého bytu.
Na lodžiách je miesto pre minizáhradky a zrážky sa zhromažďujú a používajú na technické účely, vrátane sprinklerového systému.
14 poschodí: Treet, Bergen
Damsgårdsveien 99
ARTEC Arkitekter / Ingeniører
V nórskom meste Bergen prebiehajú stavebné práce
49-metrový drevený dom - najvyšší na svete dnes. Polovica zo 62 budúcich bytov je už predaná a v októbri 2015 by sa na jeho 14 poschodiach mali usadiť nájomníci.
Všetko zvislé zaťaženie sa nesie zvislými drevenými väzníkmi (stĺpy s profilmi 495 x 495 mm a 405 x 650 mm, výstuhy - 406 x 405 mm) a schodmi, schodišťovými a výťahovými šachtami, stenami a stropmi z CLT panelov. Doba požiarnej odolnosti hlavného ložiskového systému (nosníkov) je 90 minút, sekundárneho (panely CLT) - 60 minút.
Jedným z hlavných cieľov projektu bolo nájsť spôsob, ako odolávať ľahkým dreveným konštrukciám silnému vetru prímorského mesta. Na doplnenie stavby, zvýšenie tuhosti vzájomným spojením väzníkov a na zníženie amplitúdy výkyvu boli ako dosky pridané tri betónové dosky - na úrovni piateho a desiateho poschodia a ako strecha. Maximálne vodorovné vychýlenie väzníkov v hornej časti budovy je teda 71 mm, čo je 1/634 výšky budovy: to spĺňa nórsky štandard 1/500.
Veterné a vlhké počasie ovplyvnilo nielen konštruktívne riešenie, ale aj vzhľad domu: severná a južná fasáda sú presklené, západná a východná fasáda sú obložené kovovými panelmi.
Možná budúcnosť
Cena stavieb z CLT panelov je stále dosť vysoká. Je to hlavne kvôli obmedzenému počtu hráčov na trhu: na svete sú iba 2–3 veľkí výrobcovia a veľká časť nákladov pripadá na prepravu materiálu z Rakúska - hlavného dodávateľa - do celého sveta.. Je iróniou, že okrem finančných nákladov to „poskytuje“aj významné emisie CO2 - čomu sa tak usilovne zabránilo premenou dreva na stavebný materiál.
Priaznivcov technológie CLT to však neodrádza: sú presvedčení, že budúcnosť patrí dreveným mrakodrapom. Kombináciou železobetónového jadra s dreveným sekundárnym nosným systémom alebo naopak drevenými stĺpmi a nosníkmi s monolitickými stropmi môžu vzniknúť budovy s 25 - 30 alebo dokonca 40 poschodiami. Robí sa množstvo inžinierskych výpočtov, je dokázaná možnosť postaviť budovu tohto typu len za týždeň, verejnosti sú predstavené vedecké práce a vyvíjajú sa možné architektonické riešenia drevených výškových budov.
Kanadský architekt Michael Green, jeden z najslávnejších propagátorov myšlienky drevenej výškovej stavby, dúfa, že jeho rodný Vancouver sa stane lídrom v počte drevených výškových budov a éra železobetónu sa skončí po 20. storočie: „Nikdy som nevidel ľudí vchádzať do jednej z mojich budov, objímali oceľový alebo betónový stĺp, ale robili to s dreveným!“
