Неотдавнашната статия на Archi.ru за 8-етажната дървена къща на архитекта Герт Уингорд в Стокхолм (9-етажна, ако броите тавана) предизвика оживена реакция от нашите читатели. Решихме да развием тази тема и да поговорим за сгради от дърво, високи осем етажа и повече - за това как са построени и за това дали дървото може да се конкурира със стоманобетон.
Технологии
Многоетажни дървени сгради се издигат по технологията на напречно ламиниран дървен материал или X-lam - от големи по размер кръстосано залепени панели (CLT панели), които вършат цялата работа на колоните, гредите и гредите на традиционната система. За тяхното производство обикновено се използва смърчова дървесина. Изсушените дървени ламели с дебелина от 10 до 45 mm под налягане най-малко 0,6 N / mm2 се залепват взаимно с помощта на свързващо вещество без фенолформалдехидни смоли. Поради перпендикулярното разположение на влакната, анизотропията на дървото се изравнява, ефектът на изсушаване се намалява до почти минимум и носещата способност се увеличава значително. Най-често панелите се използват с дебелина от 3 до 7 слоя.
На същото място, в производството, от получените елементи в съответствие с внимателно разработени чертежи, панелите се изрязват заедно с всички необходими отвори, в някои случаи дори с канали за електрическо окабеляване и комуникации. Максималните възможни размери са 16,5 mx 2,95 mx 0,5 m, но те обикновено са намалени по дължина: ограничението на размера налага необходимостта от транспорт.
След това всички панели се маркират и транспортират до строителната площадка заедно с подробна схема за монтаж. Това е един от най-дългите етапи, тъй като често големи дървени материали пътуват не само от една страна до друга по суша, но и пресичат океана: например, за жилищна сграда в Мелбърн, носещите конструкции са направени в Австрия.
На строителната площадка остава само да се сглобят всички елементи в правилната последователност - а това е доста трудна задача, признават инженерите: повечето грешки се правят по време на сглобяването. Но ако те могат да бъдат избегнати, тогава процесът е много по-лесен и бърз, отколкото при изграждането на традиционни стоманобетонни високи сгради. Четирима строители и кран сглобяват 8-10-етажна дървена сграда за 9-10 седмици, като работят няколко дни в седмицата. Тези прекъсвания в работата са свързани с поетапно снабдяване с панели: ако целият комплект бъде внесен наведнъж, ще е необходим отделен хангар за съхранение на строителни материали. В резултат се оказва около 3 работни дни на етаж - така е протичало строителството на сградата в Мъри Гроув в Лондон. В допълнение към скоростта, изграждането на многоетажни дървени сгради се отличава с чистотата на строителната площадка и относителната тишина на инсталационния процес.
Най-големите натоварвания в конструкцията възникват във фугите между стенните панели и в точките на допир до стените на тавана. Панелите са свързани помежду си с помощта на щифтове, стоманени плочи и серия от кръстосани винтове, понякога с дължина до 550 mm.
Едно от безспорните предимства на съвременните конструкции, изработени от CLT панели, е сравнителната им лекота с висока носеща способност: ниското тегло улеснява транспортирането, намалява натоварването върху основата и ускорява процеса на монтаж. Отчитайки както времето, отделено за производство, така и времето за директно сглобяване на място, всичко заедно излиза около два пъти по-бързо, отколкото при изграждането на традиционните системи.
Залепените панели имат високи акустични качества: те имат значително по-висока плътност от масивния дървен материал, а допустимите отклонения за прилягане на строителната площадка не надвишават +/- 5 mm, докато при стоманобетона те са 10 mm. Това плътно прилепване увеличава херметичността, намалява топлинните загуби и улеснява съединяването на конструктивните елементи.
Освен всичко друго, производителите и архитектите подчертават екологичността на тази технология. Дървесината е природен ресурс, който се обновява по-бързо, отколкото се консумира. Дърветата абсорбират въглероден диоксид и по време на живота на дървото се натрупва (секвестри), докато растението започне да гние, да се разлага или изгаря: след това CO2 се освобождава обратно в почвата и в атмосферата. По този начин, ако в строителството се използва здраво дърво с натрупан въглерод в него, връщането на диоксид в околната среда няма да настъпи. Един кубичен метър дърво ще съхранява тон CO2, а на мястото на отсеченото дърво ще расте ново дърво. В края на живота си дървените сгради са много лесни за разглобяване и рециклиране, повторна употреба или дори сами се превръщат в източник на енергия, например като изкопаеми горива. Заместването на дървесината с част от обема стомана или стоманобетон, използвани в момента в строителството - много енергоемки материали в производството - може да доведе до значително намаляване на емисиите на CO2.
Огнеустойчивост
Много хора поставят под въпрос пожарната безопасност на многоетажни дървени сгради. Разбира се, дървото гори, но стоманата не, но степента на запалимост не е показател за огнеустойчивост. Дървото има ниска топлопроводимост и може да поддържа целостта на конструкцията за дълго време. Много е трудно да се запали труп, греда или дебел дървен панел, но ако все пак се запали, той изгаря много бавно и по предсказуем модел.
Когато дървото се нагрява от около 280 ° C, на повърхността му се образува овъглен слой, който тлее и изолира сърцевината, усложнявайки потока на кислород вътре, което забавя процеса на горене. Твърдото дърво тлее със скорост от около 0,5–0,8 mm в минута: например 30–50 mm от външния слой ще изгорят от 200 mm лъч за 60 минути. Опасността от колапс възниква при около 500 ° C, тъй като при тази температура защитният въглероден слой се нагрява и възпламенява. Границата на пожароустойчивост - периодът от време, през който дървена конструкция запазва своята носеща способност - зависи от размера на нейното напречно сечение и размери: колкото по-големи са размерите, толкова по-трудно е запалването и по-бавното процесът на горене е.
При същите температури негоримата, но топлопроводима стомана се топи, деформира се в различни посоки и при около 450–500 ° C губи своята носеща способност. Стоманена конструкция, необработена от противопожарна защита, се срутва в рамките на 15 минути след началото на пожара и е невъзможно да се изчисли къде точно ще се случи срутването. Следователно основното предимство на дървената конструкция в случай на пожар е повишената огнеустойчивост и предсказуемост на поведението.
Защо е важно? Ако е възникнал пожар и не е било възможно да се неутрализира източникът му, е необходимо да се изведат хора от сградата: за да успее евакуацията, е необходимо да се знае точно колко дълго конструкцията ще запази своята цялост и къде ще се срути. При изгаряне на дървени конструкции това време се изчислява и мястото на тяхното срутване е предвидимо. Освен това изгарянето на дърва произвежда умерено количество дим, който рядко е токсичен. Тези природни свойства, съчетани със съвременни огнеупорни технологии, показват добри резултати.
За да се предотврати пожар, конструкциите се обработват фабрично с огнезащитни средства и за неутрализиране на източника се инсталират предупредителни системи и спринклерни системи.
Най-високите дървени къщи
8 етажа: Bridport House, Лондон
Bridport Pl Лондон
Каракушевич Карсън Архитекти
При избора на типа носеща рамка архитектите се ръководят от критериите за теглото на конструкцията: под строителната площадка минава дренажна тръба от 19-ти век, която трябваше да бъде запазена. Традиционната стоманобетонна сграда би била неприемливо тежка, затова бяха избрани напречно ламинирани панели.
Bridport House замени старата 5-етажна къща от 1950-те. В сградата има 41 апартамента, жителите на първия етаж имат собствен достъп до улицата и вътрешните дворове, а жителите на останалите 33 апартамента имат просторни балкони. Фасадата е облицована с тухли, а изпъкналите балкони са покрити с медни листове. Структурната рамка на сградата, направена от напречно ламинирани панели, е сглобена за 12 седмици.
9 етажа: Stadthaus
24 Мъри Гроув Лондон
Архитекти на Уо Тистълтън
Лондонският 24 Murray Grove има девет етажа от 29 апартамента от два различни типа: търговски единици, собственост на наематели, и наетите жилища на Metropolitan Housing Trust. Социалният блок заема първите четири етажа, търговският блок заема последните пет и тези блокове са напълно изолирани един от друг.
Преходът от един блок към друг се отразява в чертежа на фасадите: на нивото на 4-ти етаж сивите панели се заменят с бели. Фасадата е облицована с 5000 панела (1200 mm x 230 mm), 70% от които са рециклирани отпадъци от дървообработващата индустрия. Рисунката им наподобява играта на светлина и сянка, създадена през деня по фасадите на околните сгради и дървета.
Въпреки факта, че технологията на изграждане от залепени панели е по-скъпа от традиционния стоманобетон, това помага да се спести на строителната площадка. Например, ще отнеме около 72 седмици, за да се издигне подобна конструкция от стоманобетон, докато тази сграда е завършена през 49. В този случай самата носеща конструкция е сглобена от четирима строители за 27 работни дни, работещи 9 седмици, 3 дни всеки. Също така, нямаше нужда да се използва скъп кулов кран: те се справиха с мобилно повдигане и скеле за работата по фасадната облицовка.
Можете да прочетете повече за териториалното планиране и екологичния компонент на проекта.
тук.
9 етажа: Via Cenni, Милано
Rossiprodi Associati s.r.l.
За първи път се използва високоетажна конструкция, изработена от напречно ламинирани панели в регион, застрашен от земетресения: в покрайнините на Милано вероятността от земетресения не е много голяма, но все още съществува и технологията X-Lam отговаря всички изисквания на строителството в такива райони.
Жилищният комплекс с обща площ 17 000 м2 се състои от четири 9-етажни кули, свързани с двустепенен стилобат. Комплексът разполага с 124 апартамента с размери от 2 до 4 стаи (от 50 до 100 м2). Кулите 13,6 х 19,1 м в план и 27,95 м височина са от един и същи тип, но не еднакви: индивидуалният облик се формира от модела на балконите.
Структурната дебелина на стените намалява с 20 mm на всеки два или три етажа: на първия е 200 mm, на деветия - 120 mm. Подове - 200 и 230 мм (7 слоя). Разстоянията по-малки от 5,8 m са покрити с 5-слоен панел от 200 mm, а разстоянията по-малко от 6,7 m са покрити със 7-слоен 230 mm панел. Панелите се съединяват с помощта на специални свързващи винтове с дължина от 200 до 550 mm.
Районът, в който се намира сградата, представлява поредица от традиционни италиански фермерски къщи, от една страна, и комплекс от градски административни, бизнес, индустриални и търговски сгради, от друга. Идеята на проекта беше да комбинира тези два вида развитие и да създаде гранично пространство - преход от градска към селска типология. Поради наличието в къщата на апартаменти от различен тип (от 65 м2 до 125 м2) и обществени пространства за различни цели, архитектите искаха да създадат среда, подходяща за възникването на местна общност и да създадат център на атракция за цялата площ.
10 етажа: Форте, Мелбърн
807 Bourke Street, пристанище Виктория
Програмист - Наем под наем
С височина от 32,17 м, Forté се счита за най-високата дървена сграда в света: има 10 етажа, издигнати само за 11 месеца и отнема 38 работни дни за инсталиране на дървената опорна конструкция. Къщата разполага с 23 апартамента: 7 едностайни (59 м2), 14 двустайни (80 м2) и 2 двустайни мезонети (102 м2).
Фундаментът и първият етаж са направени от стоманобетон: освен че прехвърля товара на земята, той предпазва дървесната част от типичния проблем за региона - атаките на термитите. Всички останали елементи са изработени от напречно ламинирани панели - от стени и тавани до асансьорни шахти и стълбища. Стени - 5-слойни 128 мм панели с 13 мм огнеупорна мазилка от двете страни. Подове - 146 мм панели с 16 мм слой огнеупорна мазилка. Границата на пожароустойчивост на тези конструкции е 90 минути. Външната стена, близо до съседната площадка с 6 метра, е удебелена за допълнителна защита от огън в тази посока. Металното закрепване на панелите към стените е скрито от замазка. Асансьорът и стълбищните клетки са направени в двойни стени: според изчисленията на проектантите, в случай на срутване на част от сградата, те ще могат да запазят своята цялост и носеща способност.
Фасадите са облицовани с алуминиеви панели, балконите, които са продължение на подовите панели, са покрити с полиуретанова хидроизолационна мембрана, а след това с плочки по замазката. Дървените CLT панели се оставят отворени само по таваните на лоджиите и на едната стена във вътрешността на всеки апартамент.
В лоджиите има място за мини-градини, а валежите се събират и използват за технически нужди, включително в системата за пръскане.
14 етажа: Treet, Bergen
Damsgårdsveien 99
ARTEC Arkitekter / Ingeniører
Тече строителство в норвежкия град Берген
49-метрова дървена къща - най-високата в света днес. Половината от 62-те бъдещи апартамента вече са продадени, а през октомври 2015 г. наемателите трябва да се заселят на 14-те му етажа.
Всички вертикални товари се извършват от вертикални дървени ферми от лепило (колони с раздели 495 x 495 mm и 405 x 650 mm, скоби - 406 x 405 mm), а стълбища, стълби и асансьорни шахти, стени и тавани са издигнати от CLT панели. Периодът на пожароустойчивост на основната лагерна система (ферми) е 90 минути, на вторичната (CLT-панели) - 60 минути.
Една от основните цели на проекта беше да се намери начин да се устои на леките дървени конструкции на силните ветрови натоварвания в морския град. За да се добави маса към сградата, да се увеличи твърдостта чрез свързване на фермите една към друга и да се намали амплитудата на люлеене, като плочи бяха добавени три бетонни плочи - на нивото на петия и десетия етаж и като покрив. По този начин максималното хоризонтално отклонение на фермите в горната част на сградата е 71 mm, което е 1/634 от височината на сградата: това отговаря на норвежкия стандарт от 1/500.
Ветровитото и влажно време повлия не само на конструктивното решение, но и на външния вид на къщата: северната и южната фасада са остъклени, западната и източната фасади са с метални панели.
Възможно бъдеще
Цената на конструкциите, изработени от CLT панели, все още е доста висока. Това се дължи главно на ограничения брой играчи на пазара: в света има само 2-3 големи производители и голям дял от разходите се пада на транспортирането на материали от Австрия - основният доставчик - по целия свят. По ирония на съдбата, в допълнение към финансовите разходи, това "осигурява" значителни емисии на CO2 - което беше толкова старателно избегнато чрез превръщането на дървото в строителен материал.
Но поддръжниците на технологията CLT не са обезсърчени: те са уверени, че бъдещето принадлежи на дървените небостъргачи. Чрез комбиниране на стоманобетонна сърцевина с дървена вторична опорна система или, обратно, дървени стълбове и греди с монолитни тавани, могат да се издигнат сгради с 25-30 или дори 40 етажа. Извършват се множество инженерни изчисления, доказва се възможността за изграждане на сграда от този тип само за седмица, научните трудове се представят на обществеността и се разработват възможни архитектурни решения за дървени високи сгради.
Канадският архитект Майкъл Грийн, един от най-известните пропагандисти на идеята за дървено високо строителство, се надява, че родният му Ванкувър ще стане лидер в броя на дървените високи сгради, а ерата на стоманобетона ще приключи след 20-ти век: „Никога не съм виждал хора да влизат в някоя от моите сгради, те са прегръщали стоманена или бетонна колона, но са го правили с дървена!“
