Recentul articol al lui Archi.ru despre casa cu 8 etaje din lemn a arhitectului Gert Wingord din Stockholm (9 etaje, dacă numărați mansarda) a provocat o reacție plină de viață din partea cititorilor noștri. Am decis să dezvoltăm acest subiect și să vorbim despre clădirile din lemn de opt etaje și mai sus - despre cum sunt construite și dacă lemnul poate concura cu betonul armat.
Tehnologii
Clădirile din lemn cu mai multe etaje sunt ridicate folosind tehnologia lemnului laminat încrucișat sau X-lam - din panouri lipite încrucișate de dimensiuni mari (panouri CLT), care fac toate lucrările coloanelor, grinzilor și căpriorilor sistemului tradițional. Lemnul de molid este de obicei folosit pentru fabricarea lor. Lamelele uscate din lemn cu grosimea de 10 până la 45 mm la o presiune de cel puțin 0,6 N / mm2 sunt lipite încrucișate între ele folosind un liant fără rășini fenol-formaldehidice. Datorită dispunerii perpendiculare a fibrelor, anizotropia lemnului este nivelată, efectul de uscare este redus la aproape un minim și capacitatea portantă este semnificativ crescută. Cel mai adesea, panourile sunt utilizate de la 3 la 7 straturi groase.
În același loc, în producție, din elementele rezultate în conformitate cu desenele atent dezvoltate, panourile sunt decupate împreună cu toate deschiderile necesare, în unele cazuri chiar și cu canale pentru cabluri electrice și comunicații. Dimensiunile maxime posibile sunt 16,5 mx 2,95 mx 0,5 m, dar acestea sunt de obicei reduse în lungime: limitarea dimensiunii impune necesitatea transportului.
Apoi toate panourile sunt marcate și transportate la șantier, împreună cu o diagramă de asamblare detaliată. Aceasta este una dintre cele mai lungi etape, deoarece materialele din lemn de dimensiuni mari călătoresc nu numai dintr-o țară în alta, ci și traversează oceanul: de exemplu, pentru o clădire rezidențială din Melbourne, structurile de susținere au fost realizate în Austria.
La șantier, nu mai rămâne decât să asamblați toate elementele în ordinea corectă - și aceasta este o sarcină destul de dificilă, recunosc inginerii: majoritatea greșelilor se fac în timpul asamblării. Dar dacă pot fi evitate, atunci procesul este mult mai ușor și mai rapid decât cu construcția clădirilor înalte din beton armat tradițional. Patru constructori și o macara au pus la punct o clădire din lemn de 8-10 etaje în 9-10 săptămâni, lucrând câteva zile pe săptămână. Aceste pauze de lucru sunt asociate cu o aprovizionare treptată de panouri: dacă întregul set ar fi adus simultan, ar fi necesar un hangar separat pentru depozitarea materialelor de construcție. Drept urmare, rezultă aproximativ 3 zile lucrătoare pe etaj - așa a decurs construcția clădirii de pe Murray Grove din Londra. În plus față de viteză, construcția clădirilor din lemn cu mai multe etaje se distinge prin curățenia șantierului și liniștea relativă a procesului de instalare.
Cele mai mari sarcini din structură apar la îmbinările dintre panourile de perete și la punctele de sprijin ale pereților din tavan. Panourile sunt conectate între ele folosind știfturi, plăci de oțel și o serie de șuruburi încrucișate, uneori până la 550 mm lungime.
Unul dintre avantajele incontestabile ale structurilor moderne realizate din panouri CLT este ușurința lor comparativă cu capacitate portantă ridicată: greutatea redusă facilitează transportul, reduce sarcina pe fundație și accelerează procesul de instalare. Luând în considerare atât timpul petrecut în producție, cât și timpul de asamblare directă la fața locului, totul împreună iese de două ori mai repede decât la construcția sistemelor tradiționale.
Panourile lipite au calități acustice ridicate: au o densitate semnificativ mai mare decât cherestea solidă, iar toleranțele de montare pe șantier nu depășesc +/- 5 mm, în timp ce în betonul armat sunt de 10 mm. Această potrivire strânsă mărește etanșeitatea la aer, reduce pierderile de căldură și facilitează îmbinarea elementelor structurale.
Printre altele, producătorii și arhitecții subliniază caracterul ecologic al acestei tehnologii. Lemnul este o resursă naturală care se reînnoiește mai repede decât se consumă. Copacii absorb dioxidul de carbon și, în timpul vieții copacului, acesta se acumulează (sechestrează) până când planta începe să putrezească, să se descompună sau să ardă: apoi CO2 este eliberat înapoi în sol și în atmosferă. Astfel, dacă un copac sănătos cu carbon acumulat în el este utilizat în construcții, returnarea dioxidului în mediu nu va avea loc. Un metru cub de lemn va stoca o tonă de CO2și un nou copac va crește în locul copacului doborât. La sfârșitul vieții lor, clădirile din lemn sunt foarte ușor de demontat și reciclat, reutilizate sau chiar devin ele însele o sursă de energie, de exemplu, ca combustibil fosil. Înlocuirea lemnului cu o parte din volumul de oțel sau beton armat utilizat în prezent în construcții - materiale foarte consumatoare de energie în producție - poate duce la reduceri semnificative ale emisiilor de CO2.
Rezistent la foc
Mulți oameni pun la îndoială siguranța la incendiu a clădirilor din lemn cu mai multe etaje. Desigur, lemnul arde, dar oțelul nu, dar gradul de inflamabilitate nu este un indicator al rezistenței la foc. Lemnul are o conductivitate termică scăzută și poate menține integritatea structurii pentru o lungă perioadă de timp. Este foarte dificil să dai foc unei bușteni, grinzi sau panouri groase de lemn, dar dacă se aprinde, arde foarte încet și într-un model previzibil.
Când lemnul se încălzește de la aproximativ 280 ° C, pe suprafața sa se formează un strat carbonizat, care mocnește și izolează miezul, complicând fluxul de oxigen din interior, ceea ce încetinește procesul de ardere. Măcinările de lemn masiv la o viteză de aproximativ 0,5-0,8 mm pe minut: de exemplu, 30-50 mm din stratul exterior vor arde dintr-o grindă de 200 mm în 60 de minute. Pericolul de prăbușire apare la aproximativ 500 ° C, deoarece la această temperatură stratul protector de carbon devine fierbinte și se aprinde. Limita de rezistență la foc - perioada de timp în care o structură din lemn își păstrează capacitatea portantă - depinde de dimensiunea secțiunii transversale și de dimensiuni: cu cât dimensiunile sunt mai mari, cu atât este mai dificil să se aprindă și cu atât este mai lent procesul de ardere este.
La aceleași temperaturi, oțelul necombustibil, dar termoconductibil, se topește, se deformează în direcții diferite și la aproximativ 450-500 ° C își pierde capacitatea portantă. O structură din oțel netratată de protecția împotriva incendiilor se prăbușește în decurs de 15 minute de la declanșarea incendiului și este imposibil să se calculeze exact unde va avea loc prăbușirea. Prin urmare, principalul avantaj al construcției lemnului în caz de incendiu este rezistența crescută la foc și predictibilitatea comportamentului.
De ce este important? Dacă a început un incendiu și nu a fost posibilă neutralizarea sursei sale, este necesar să scoateți oamenii din clădire: pentru ca evacuarea să aibă succes, este necesar să știți exact cât timp structura își va menține integritatea și unde se va prăbuși. La arderea structurilor din lemn, acest timp este calculat și locul prăbușirii lor este previzibil. În plus, arderea lemnului produce o cantitate moderată de fum, care este rareori toxică. Aceste proprietăți naturale, împreună cu tehnologiile refractare moderne, arată rezultate bune.
Pentru a preveni un incendiu, structurile sunt tratate din fabrică cu ignifugi, iar pentru a neutraliza sursa, sunt instalate sisteme de avertizare și sisteme de aspersoare.
Cele mai înalte case din lemn
8 etaje: Bridport House, Londra
Bridport Pl Londra
Karakusevic Carson Architects
La alegerea tipului de cadru de susținere, arhitecții au fost îndrumați după criteriile pentru greutatea structurii: o conductă de scurgere din secolul al XIX-lea rulează sub șantier, care trebuia păstrată. O clădire tradițională din beton armat ar fi inacceptabil de grea, așa că s-au ales panouri laminate încrucișate.
Bridport House a înlocuit vechea casă din anii 1950 cu 5 etaje. Există 41 de apartamente în clădire, locuitorii de la primul etaj au propriul acces la stradă și la terase, iar locuitorii celor 33 de apartamente rămase au balcoane spațioase. Fațada este îmbrăcată cu cărămizi, iar balcoanele proeminente sunt acoperite cu foi de cupru. Cadrul structural al clădirii, realizat din panouri laminate încrucișat, a fost asamblat în 12 săptămâni.
9 etaje: Stadthaus
24 Murray Grove Londra
Waugh Thistleton Architects
24 Murray Grove din Londra are nouă etaje din 29 de apartamente de două tipuri diferite: unități comerciale deținute de chiriași și unitățile închiriate de Metropolitan Housing Trust. Blocul social ocupă primele patru etaje, blocul comercial ocupă ultimele cinci, iar aceste blocuri sunt complet izolate unele de altele.
Trecerea de la un bloc la altul se reflectă în desenul fațadelor: la nivelul etajului 4, panourile gri sunt înlocuite cu cele albe. Fațada este îmbrăcată cu 5000 de panouri (1200 mm x 230 mm), din care 70% sunt deșeuri reciclate din industria prelucrării lemnului. Desenul lor seamănă cu jocul de lumină și umbră creat în timpul zilei pe fațadele clădirilor și copacilor din jur.
În ciuda faptului că tehnologia construcției din panouri lipite este mai scumpă decât betonul armat tradițional, ajută la economisirea pe șantier. De exemplu, ar dura aproximativ 72 de săptămâni pentru a ridica o structură similară din beton armat, în timp ce această clădire a fost finalizată în 49. În acest caz, structura de susținere a fost asamblată de patru constructori în 27 de zile lucrătoare, lucrând 9 săptămâni, 3 zile fiecare. De asemenea, nu a fost nevoie să se folosească o macara turn scumpă: s-au descurcat cu ridicare și schele mobile pentru lucrările de acoperire a fațadelor.
Puteți citi mai multe despre planificarea spațiului și componenta de mediu a proiectului.
Aici.
9 etaje: Via Cenni, Milano
Rossiprodi Associati s.r.l.
Pentru prima dată, o structură înaltă din panouri laminate încrucișate este utilizată într-o regiune predispusă la cutremure: la periferia Milanoului, probabilitatea cutremurelor nu este foarte mare, dar există în continuare, iar tehnologia X-Lam se întâlnește toate cerințele de construcție în astfel de zone.
Complexul rezidențial cu o suprafață totală de 17.000 m2 este format din patru turnuri cu 9 etaje conectate printr-un stilobat pe 2 niveluri. Complexul are 124 de apartamente cu dimensiuni cuprinse între 2 și 4 camere (de la 50 la 100 m2). Turnurile de 13,6 x 19,1 m în plan și 27,95 m în înălțime sunt de același tip, dar nu la fel: aspectul individual este format din modelul balcoanelor.
Grosimea structurală a pereților scade cu 20 mm la fiecare două sau trei etaje: pe prima este de 200 mm, pe a noua - 120 mm. Etaje - 200 și 230 mm (7 straturi). Porturile mai mici de 5,8 m sunt acoperite cu un panou cu 5 straturi de 200 mm, iar porturile mai mici de 6,7 m sunt acoperite cu un panou cu 7 straturi de 230 mm. Panourile sunt îmbinate folosind șuruburi speciale de conectare de la 200 la 550 mm lungime.
Zona în care se află clădirea este o serie de ferme tradiționale italiene, pe de o parte, și un complex de clădiri administrative, comerciale, industriale și comerciale urbane, pe de altă parte. Ideea proiectului a fost combinarea acestor două tipuri de dezvoltare și crearea unui spațiu de frontieră - o tranziție de la tipologia urbană la cea rurală. Datorită prezenței în casă a apartamentelor de diferite tipuri (de la 65 m2 la 125 m2) și a spațiilor publice în diverse scopuri, arhitecții au dorit să creeze un mediu adecvat apariției unei comunități locale și să creeze un centru de atracție pentru întreaga zonă.
10 etaje: Forté, Melbourne
Strada Bourke 807, portul Victoria
Dezvoltator - Lend Lease
Cu o înălțime de 32,17 m, Forté este considerată cea mai înaltă clădire din lemn din lume: are 10 etaje, ridicate în doar 11 luni și a fost nevoie de 38 de zile lucrătoare pentru instalarea structurii de sprijinire a lemnului. Casa are 23 de apartamente: 7 camere cu o cameră (59 m2), 14 camere cu două camere (80 m2) și 2 penthouse-uri cu două camere (102 m2).
Fundația și primul etaj sunt realizate din beton armat: în plus față de transferul încărcăturii la sol, protejează partea de deasupra lemnului de problema tipică a regiunii - atacurile termitelor. Toate celelalte elemente sunt realizate din panouri laminate încrucișat - de la pereți și tavan la arbori de ascensor și scări. Pereți - panouri cu 5 straturi de 128 mm cu tencuială refractară de 13 mm pe ambele părți. Etaje - panouri de 146 mm cu un strat de tencuială refractară de 16 mm. Limita de rezistență la foc a acestor structuri este de 90 de minute. Peretele exterior, aproape de situl adiacent cu 6 metri, este îngroșat pentru o protecție suplimentară împotriva focului în această direcție. Fixarea metalică a panourilor pe pereți este ascunsă de o șapă. Ascensorul și casele scărilor sunt realizate în pereți dubli: conform calculelor proiectanților, în cazul prăbușirii unei părți a clădirii, aceștia își vor putea menține integritatea și capacitatea portantă.
Fațadele sunt confruntate cu panouri de aluminiu, balcoanele, care sunt o continuare a panourilor de pardoseală, sunt acoperite cu o membrană de impermeabilizare din poliuretan, apoi cu plăci de-a lungul șapei. Panourile din lemn CLT sunt lăsate deschise numai pe tavanele logiei și pe un perete din interiorul fiecărui apartament.
În loggii există un loc pentru mini-grădini, iar precipitațiile sunt colectate și utilizate pentru nevoi tehnice, inclusiv în sistemul de aspersoare.
14 etaje: Treet, Bergen
Damsgårdsveien 99
ARTEC Arkitekter / Ingeniører
Construcția este în desfășurare în orașul norvegian Bergen
Casă din lemn de 49 de metri - cea mai înaltă din lume astăzi. Jumătate din cele 62 de apartamente viitoare au fost deja vândute, iar în octombrie 2015, chiriașii ar trebui să se așeze pe cele 14 etaje ale sale.
Toate încărcăturile verticale sunt transportate de grinzi verticale din lemn de gluelam (coloane cu secțiuni 495 x 495 mm și 405 x 650 mm, paranteze - 406 x 405 mm), iar scările, arborii scărilor și lifturilor, pereții și tavanele sunt ridicate din panourile CLT. Perioada de rezistență la foc a sistemului principal de rulmenți (ferme) este de 90 de minute, a celui secundar (panouri CLT) - 60 de minute.
Unul dintre principalele obiective ale proiectului a fost să găsească o modalitate de a rezista structurilor de lemn ușor la încărcăturile puternice de vânt din orașul de pe litoral. Pentru a adăuga masă clădirii, pentru a crește rigiditatea prin conectarea grinzilor între ele și pentru a reduce amplitudinea oscilantă, au fost adăugate trei plăci de beton sub formă de plăci - la nivelul etajelor cinci și zece și ca acoperiș. Astfel, deviația orizontală maximă a fermelor din partea superioară a clădirii este de 71 mm, ceea ce reprezintă 1/634 din înălțimea clădirii: acest lucru îndeplinește standardul norvegian de 1/500.
Vremea cu vânt și umezeală a influențat nu numai soluția constructivă, ci și aspectul casei: fațadele nord și sud sunt vitrate, fațadele vest și est sunt confruntate cu panouri metalice.
Viitor posibil
Costul construcțiilor din panouri CLT este încă destul de mare. Acest lucru se datorează în principal numărului limitat de jucători de pe piață: există doar 2-3 producători mari în lume, iar o mare parte din costuri revine transportului de materiale din Austria - principalul furnizor - din întreaga lume.. În mod ironic, pe lângă costurile financiare, acest lucru „furnizează” o emisiune semnificativă de CO2 - care a fost evitată cu atâta sârguință prin transformarea lemnului într-un material de construcție.
Dar susținătorii tehnologiei CLT nu sunt descurajați: sunt încrezători că viitorul aparține zgârie-nori din lemn. Combinând un miez din beton armat cu un sistem secundar de susținere din lemn sau, dimpotrivă, stâlpi și grinzi din lemn cu tavane monolitice, se pot ridica clădiri cu 25-30 sau chiar 40 de etaje. Se fac numeroase calcule inginerești, se dovedește posibilitatea construirii unei clădiri de acest tip în doar o săptămână, lucrările științifice sunt prezentate publicului și se dezvoltă posibile soluții arhitecturale pentru clădiri înalte din lemn.
Arhitectul canadian Michael Green, unul dintre cei mai renumiți promotori ai ideii de construcții înalte din lemn, speră că Vancouver-ul său natal va deveni lider în numărul de înălțimi din lemn, iar era betonului armat se va încheia după secolul XX: „Nu am văzut niciodată oameni care să intre într-una din clădirile mele, au îmbrățișat o coloană de oțel sau beton, dar au făcut-o cu una din lemn!”
