Nedavni članak Archi.ru o 8-kata drvenoj kući arhitekta Gerta Wingorda u Stockholmu (9 katova, ako se računa tavan) izazvao je živahnu reakciju naših čitatelja. Odlučili smo razviti ovu temu i razgovarati o zgradama od drveta od osam katova i više - o tome kako se grade i o tome može li se drvo natjecati s armiranim betonom.
Tehnologije
Višespratne drvene zgrade podižu se tehnologijom križno laminiranog drveta ili X-lam-a - od križnih ljepljenih ploča velike veličine (CLT ploče), koje obavljaju sav posao stupova, greda i rogova tradicionalnog sustava. Za njihovu proizvodnju obično se koristi drvo smreke. Osušene drvene lamele debljine od 10 do 45 mm pod tlakom od najmanje 0,6 N / mm2 međusobno se križaju međusobno pomoću veziva bez fenol-formaldehidnih smola. Zbog okomitog rasporeda vlakana izravnava se anizotropija drva, učinak sušenja smanjuje se na gotovo minimum i značajno se povećava nosivost. Najčešće se ploče koriste od 3 do 7 slojeva debljine.
Na istom mjestu, u proizvodnji, od rezultirajućih elemenata u skladu s pažljivo razvijenim crtežima, izrezuju se ploče zajedno sa svim potrebnim otvorima, u nekim slučajevima čak i s kanalima za električne ožičenje i komunikacije. Maksimalne moguće dimenzije su 16,5 mx 2,95 mx 0,5 m, ali obično su smanjene u duljini: ograničenje veličine nameće potrebu za prijevozom.
Tada se sve ploče označavaju i prevoze na gradilište zajedno s detaljnim dijagramom montaže. Ovo je jedna od najdužih faza, budući da često drveni materijali velike veličine ne putuju samo iz jedne zemlje u drugu kopnom, već prelaze i ocean: na primjer, za stambenu zgradu u Melbourneu, potporne konstrukcije izrađene su u Austriji.
Na gradilištu preostaje samo sastaviti sve elemente u ispravnom slijedu - a to je prilično težak zadatak, priznaju inženjeri: većina pogrešaka čini se tijekom montaže. Ali ako ih se može izbjeći, tada je postupak puno lakši i brži nego kod gradnje tradicionalnih armiranobetonskih visokih zgrada. Četiri graditelja i dizalica sastavili su drvenu zgradu od 8-10 katova za 9-10 tjedana, radeći nekoliko dana u tjednu. Te pauze u radu povezane su s faznom opskrbom ploča: ako se odjednom unese čitav set, potreban će biti zaseban hangar za spremanje građevinskog materijala. Kao rezultat, ispada oko 3 radna dana po katu - tako je tekla gradnja zgrade u Murray Groveu u Londonu. Osim brzine, gradnju višespratnih drvenih zgrada odlikuje čistoća gradilišta i relativna tišina postupka ugradnje.
Najveća opterećenja u strukturi nastaju na spojevima zidnih ploča i na mjestima naslona na stropne zidove. Paneli su međusobno povezani pomoću zatiča, čeličnih ploča i niza križanih vijaka, ponekad dužine do 550 mm.
Jedna od neospornih prednosti modernih konstrukcija izrađenih od CLT ploča je njihova usporedna lakoća s velikom nosivošću: mala težina olakšava transport, smanjuje opterećenje temelja i ubrzava postupak ugradnje. Uzimajući u obzir vrijeme provedeno u proizvodnji i vrijeme izravne montaže na gradilištu, sve zajedno izlazi otprilike dvostruko brže nego kod izgradnje tradicionalnih sustava.
Ljepljene ploče imaju visoke akustičke kvalitete: imaju znatno veću gustoću od pune drvene građe, a tolerancije za prijanjanje na gradilište ne prelaze +/- 5 mm, dok su kod armiranog betona 10 mm. Ovo čvrsto prianjanje povećava nepropusnost zraka, smanjuje gubitak topline i olakšava spajanje strukturnih elemenata.
Između ostalog, proizvođači i arhitekti ističu ekološku prihvatljivost ove tehnologije. Drvo je prirodni resurs koji se obnavlja brže nego što se troši. Drveće apsorbira ugljični dioksid i tijekom života stabla akumulira se (sekvestri) sve dok biljka ne počne trunuti, raspadati se ili izgarati: tada se CO2 oslobađa natrag u tlo i u atmosferu. Dakle, ako se u gradnji koristi zdravo drvo s nakupljenim ugljikom, neće doći do povratka dioksida u okoliš. Jedan kubični metar drva pohranit će tonu CO2, a mjesto srušenog stabla izrast će novo drvo. Na kraju svog života drvene su zgrade vrlo lako rastaviti i reciklirati, ponovno upotrijebiti ili čak i same postati izvor energije, na primjer kao fosilno gorivo. Zamjena drva nekim dijelom čelika ili armiranog betona koji se trenutno koristi u građevinarstvu - vrlo energetski intenzivni materijali u proizvodnji - može dovesti do značajnog smanjenja emisija CO2.
Otpornost na vatru
Mnogi ljudi propituju požarnu sigurnost višespratnih drvenih zgrada. Naravno, drvo gori, ali čelik ne, ali stupanj zapaljivosti nije pokazatelj otpornosti na vatru. Drvo ima nisku toplinsku vodljivost i može dugo održavati cjelovitost konstrukcije. Vrlo je teško zapaliti cjepanicu, gredu ili debelu drvenu ploču, ali ako se zapali, gori vrlo sporo i u predvidljivom obrascu.
Kad se drvo zagrije od oko 280 ° C, na njegovoj se površini stvori pougljeni sloj koji tinja i izolira jezgru, usložnjavajući protok kisika unutra, što usporava proces izgaranja. Čvrsto drvo tinja brzinom od oko 0,5–0,8 mm u minuti: na primjer, 30–50 mm vanjskog sloja izgorit će s grede od 200 mm u 60 minuta. Opasnost od kolapsa javlja se na oko 500 ° C, jer se pri toj temperaturi zaštitni sloj ugljika zagrijava i pali. Granica vatrootpornosti - vremensko razdoblje tijekom kojeg drvena konstrukcija zadržava nosivost - ovisi o veličini njezinog presjeka i dimenzijama: što su veće dimenzije, to je teže zapaliti i to sporije proces izgaranja je.
Pri istim temperaturama, nezapaljivi, ali toplinski provodni čelik topi se, deformira se u različitim smjerovima i na oko 450-500 ° C gubi nosivost. Čelična konstrukcija koja nije obrađena zaštitom od požara urušava se u roku od 15 minuta nakon početka požara i nemoguće je točno izračunati gdje će doći do urušavanja. Stoga je glavna prednost drvene konstrukcije u slučaju požara povećana vatrootpornost i predvidljivost ponašanja.
Zašto je to važno? Ako je požar započeo i nije bilo moguće neutralizirati njegov izvor, potrebno je ljude izvesti iz zgrade: da bi evakuacija uspjela, potrebno je točno znati koliko dugo će konstrukcija održavati svoj integritet i gdje će se srušiti. Pri gorenju drvenih konstrukcija izračunava se ovo vrijeme i predvidivo je mjesto njihovog urušavanja. Uz to, izgaranjem drva nastaje umjerena količina dima koji je rijetko toksičan. Ova prirodna svojstva, zajedno s modernim vatrostalnim tehnologijama, pokazuju dobre rezultate.
Kako bi se spriječio požar, konstrukcije se tvornički obrađuju usporivačima vatre, a radi neutralizacije izvora ugrađuju se sustavi upozorenja i prskalice.
Najviše drvene kuće
8 katova: Bridport House, London
Bridport Pl London
Karakušević Carson Arhitekti
Pri odabiru vrste nosećeg okvira, arhitekti su se vodili kriterijima za težinu konstrukcije: ispod gradilišta prolazi odvodna cijev iz 19. stoljeća, koju je trebalo sačuvati. Tradicionalna građevina od armiranog betona bila bi neprihvatljivo teška, pa su odabrani križno laminirani paneli.
Kuća Bridport zamijenila je staru kuću s pet katova iz 1950-ih. U zgradi se nalazi 41 stan, stanovnici prvog kata imaju vlastiti pristup ulici i popločanim dijelovima dvorišta, a stanovnici preostala 33 apartmana imaju prostrane balkone. Fasada je obložena opekom, a istureni balkoni prekriveni su bakrenim pločama. Konstrukcijski okvir zgrade, izrađen od križno laminiranih ploča, sastavljen je za 12 tjedana.
9 katova: Stadthaus
24 Murray Grove London
Arhitekti Waugh Thistleton
Londonski 24 Murray Grove ima devet katova od 29 stanova dvije različite vrste: komercijalne jedinice u vlasništvu stanara i unajmljene jedinice Metropolitan Housing Trusta. Društveni blok zauzima prva četiri kata, komercijalni blok zauzima posljednjih pet, a ti su blokovi međusobno potpuno izolirani.
Prijelaz iz jednog bloka u drugi odražava se na crtežu fasada: na razini 4. kata sive ploče zamijenjene su bijelim. Fasada je obložena s 5000 ploča (1200 mm x 230 mm), od kojih je 70% reciklirani otpad iz drvne industrije. Njihov crtež podsjeća na igru svjetla i sjene stvorenu tijekom dana na pročeljima okolnih zgrada i drveća.
Unatoč činjenici da je tehnologija gradnje od lijepljenih ploča skuplja od tradicionalnog armiranog betona, pomaže uštedjeti na gradilištu. Primjerice, trebalo bi otprilike 72 tjedna da se podigne slična konstrukcija od armiranog betona, dok je ova zgrada dovršena 49. U ovom slučaju, samu potpornu strukturu sastavila su četiri graditelja u 27 radnih dana, radeći 9 tjedana, 3 dana svaki. Također, nije bilo potrebe za korištenjem skupe toranjske dizalice: oni su se snalazili s pokretnim dizanjem i skelom za radove na fasadnoj oblozi.
Možete pročitati više o prostornom planiranju i okolišnoj komponenti projekta.
ovdje.
9 katova: Via Cenni, Milano
Rossiprodi Associati s.r.l.
Po prvi puta se u potresivoj regiji koristi visokogradnja izrađena od poprečno laminiranih ploča: na periferiji Milana vjerojatnost potresa nije jako velika, ali još uvijek postoji, a tehnologija X-Lam zadovoljava svi zahtjevi gradnje u takvim područjima.
Stambeni kompleks ukupne površine 17.000 m2 sastoji se od četiri kule na 9 katova povezane stilobatom na dvije razine. Kompleks ima 124 apartmana veličine od 2 do 4 sobe (od 50 do 100 m2). Kule tlocrtno 13,6 x 19,1 m i visine 27,95 m istog su tipa, ali ne i iste: individualni izgled oblikovan je uzorkom balkona.
Strukturalna debljina zidova smanjuje se za 20 mm na svaka dva ili tri kata: na prvom je 200 mm, na devetom - 120 mm. Podovi - 200 i 230 mm (7 slojeva). Rasponi manji od 5,8 m prekriveni su 5-slojnom pločom od 200 mm, a rasponi manji od 6,7 m 7-slojnom pločom od 230 mm. Paneli se spajaju pomoću posebnih vijaka za povezivanje duljine od 200 do 550 mm.
Područje na kojem se nalazi zgrada predstavlja niz tradicionalnih talijanskih seoskih kuća s jedne strane i kompleks urbanih administrativnih, poslovnih, industrijskih i poslovnih zgrada s druge strane. Ideja projekta bila je kombinirati ove dvije vrste razvoja i stvoriti pogranični prostor - prijelaz iz urbane u ruralnu tipologiju. Zbog prisutnosti u kući stanova različitih vrsta (od 65 m2 do 125 m2) i javnih prostora različitih namjena, arhitekti su željeli stvoriti okruženje pogodno za nastanak lokalne zajednice i stvoriti atraktivno središte za cijelo područje.
10 katova: Forté, Melbourne
807 Bourke Street, luka Victoria
Programer - Lend Lease
S visinom od 32,17 m, Forté se smatra najvišom drvenom zgradom na svijetu: ima 10 katova, podignutih u samo 11 mjeseci, a za postavljanje drvene potporne konstrukcije trebalo je 38 radnih dana. Kuća ima 23 apartmana: 7 jednosobnih (59 m2), 14 dvosobnih (80 m2) i 2 dvosobna penthousea (102 m2).
Temelj i prvi kat izrađeni su od armiranog betona: uz prijenos tereta na tlo, štiti i drveni dio koji prekriva sloj od tipičnog problema u regiji - napada termita. Svi ostali elementi izrađeni su od križno laminiranih ploča - od zidova i stropova do okna dizala i stubišta. Zidovi - 5-slojne ploče od 128 mm s vatrostalnom žbukom od 13 mm s obje strane. Podovi - ploče od 146 mm sa slojem vatrostalne žbuke od 16 mm. Granica vatrootpornosti ovih konstrukcija je 90 minuta. Vanjski zid, blizu susjednog mjesta za 6 metara, zadebljan je radi dodatne zaštite od požara u ovom smjeru. Metalno pričvršćivanje ploča na zidove skriva se estrihom. Dizalo i stubišta izrađeni su u dvostrukim zidovima: prema izračunima projektanta, u slučaju urušavanja dijela zgrade moći će zadržati svoj integritet i nosivost.
Fasade su obložene aluminijskim pločama, balkoni, koji su nastavak podnih ploča, prekriveni su poliuretanskom hidroizolacijskom membranom, a zatim pločicama duž estriha. Drvene CLT ploče ostaju otvorene samo na stropovima loggia i na jednom zidu u unutrašnjosti svakog stana.
U lođama postoji mjesto za mini-vrtove, a oborine se skupljaju i koriste za tehničke potrebe, uključujući sustav za prskanje.
14 katova: Treet, Bergen
Damsgårdsveien 99
ARTEC Arkitekter / Ingeniører
U tijeku je izgradnja u norveškom gradu Bergenu
Drvena kuća od 49 metara - najviša na svijetu danas. Polovica od 62 buduća stana već je prodana, a u listopadu 2015. stanari bi se trebali smjestiti na njegovih 14 katova.
Sva vertikalna opterećenja nose vertikalne drvene rešetke od ljepila (stupovi s presjecima 495 x 495 mm i 405 x 650 mm, zagrade - 406 x 405 mm), a stubišta, okna za stepenice i podizače, zidovi i stropovi postavljaju se od CLT ploča. Razdoblje otpornosti na požar glavnog sustava nosača (rešetke) iznosi 90 minuta, sekundarnog (CLT-ploče) - 60 minuta.
Jedan od glavnih ciljeva projekta bio je pronaći način da se održe lagane drvene konstrukcije jakim vjetrovima u primorskom gradu. Da bi se građevini dodala masa, povećala krutost međusobnim povezivanjem rešetki i smanjila amplituda ljuljanja, dodane su tri betonske ploče kao ploče - na razini petog i desetog kata i kao krov. Dakle, maksimalni vodoravni otklon rešetki na vrhu zgrade je 71 mm, što je 1/634 visine zgrade: to zadovoljava norveški standard od 1/500.
Vjetrovito i vlažno vrijeme utjecalo je ne samo na konstruktivno rješenje, već i na izgled kuće: sjeverna i južna fasada su ostakljene, zapadna i istočna fasada su obložene metalnim pločama.
Moguća budućnost
Cijena konstrukcija izrađenih od CLT ploča i dalje je prilično visoka. To je uglavnom zbog ograničenog broja igrača na tržištu: na svijetu postoje samo 2-3 velika proizvođača, a velik dio troškova pada na transport materijala iz Austrije - glavnog dobavljača - širom svijeta. Ironično, osim financijskih troškova, ovo "osigurava" i značajnu emisiju CO2 - što je tako marljivo izbjegnuto pretvaranjem drva u građevinski materijal.
No, pristaše CLT tehnologije nisu obeshrabreni: oni su uvjereni da budućnost pripada drvenim neboderima. Kombinacijom armiranobetonske jezgre s drvenim sekundarnim sustavom potpore ili, pak, drvenim stupovima i gredama s monolitnim stropovima mogu se podići zgrade od 25-30 ili čak 40 katova. Izrađuju se brojni inženjerski proračuni, dokazuje se mogućnost izgradnje zgrade ove vrste u samo tjedan dana, javnosti se prezentiraju znanstveni radovi i razvijaju moguća arhitektonska rješenja za drvene visokogradnje.
Kanadski arhitekt Michael Green, jedan od najpoznatijih promotora ideje drvene visoke gradnje, nada se da će njegov rodni Vancouver postati vodeći u broju drvenih visokogradnji, a era armiranog betona završit će nakon 20. stoljeće: "Nikad nisam vidio ljude da ulaze u neku od mojih zgrada, zagrlili su čelični ili betonski stup, ali učinili su to drvenim!"
