Nesenais Archi.ru raksts par arhitekta Gerta Vingorda 8 stāvu koka māju Stokholmā (9 stāvu, ja rēķina bēniņus) izraisīja dzīvu mūsu lasītāju reakciju. Mēs nolēmām attīstīt šo tēmu un runāt par astoņu stāvu un augstākām koka ēkām - par to, kā tās būvētas, un par to, vai koks var konkurēt ar dzelzsbetonu.
Tehnoloģijas
Daudzstāvu koka ēkas tiek uzceltas, izmantojot krusteniski laminētu kokmateriālu vai X-lam tehnoloģiju - no liela izmēra šķērslīmētiem paneļiem (CLT paneļiem), kas veic visu tradicionālās sistēmas kolonnu, siju un spāru darbu. To ražošanai parasti izmanto egles koksni. Žāvētas koka lameles no 10 līdz 45 mm biezas vismaz 0,6 N / mm2 spiedienā savstarpēji līmē, izmantojot saistvielu bez fenola-formaldehīda sveķiem. Sakarā ar šķiedru perpendikulāro izvietojumu koksnes anizotropija ir izlīdzināta, žāvēšanas ietekme tiek samazināta gandrīz līdz minimumam un ievērojami palielinās nestspēja. Visbiežāk paneļi tiek izmantoti no 3 līdz 7 slāņu biezumā.
Tajā pašā vietā ražošanā no iegūtajiem elementiem saskaņā ar rūpīgi izstrādātajiem rasējumiem tiek izgriezti paneļi kopā ar visām nepieciešamajām atverēm, dažos gadījumos pat ar kanāliem elektroinstalācijai un sakariem. Maksimālie iespējamie izmēri ir 16,5 mx 2,95 mx 0,5 m, taču to garums parasti tiek samazināts: izmēra ierobežojums nosaka nepieciešamību pēc transportēšanas.
Tad visi paneļi tiek marķēti un transportēti uz būvlaukumu kopā ar detalizētu montāžas shēmu. Šis ir viens no garākajiem posmiem, jo bieži liela izmēra koka materiāli ceļo ne tikai no vienas valsts uz otru pa sauszemi, bet arī šķērso okeānu: piemēram, dzīvojamai ēkai Melburnā atbalsta konstrukcijas tika izgatavotas Austrijā.
Būvlaukumā atliek tikai salikt visus elementus pareizā secībā - un tas ir diezgan grūts uzdevums, atzīst inženieri: lielākā daļa kļūdu tiek pieļauta montāžas laikā. Bet, ja no tiem var izvairīties, tad process ir daudz vieglāks un ātrāks nekā ar tradicionālo dzelzsbetona daudzstāvu ēku celtniecību. Četri celtnieki un celtnis 9-10 nedēļu laikā salika 8-10 stāvu koka ēku, strādājot vairākas dienas nedēļā. Šie pārtraukumi darbā ir saistīti ar pakāpenisku paneļu piegādi: ja viss komplekts tiktu ienests uzreiz, būvmateriālu uzglabāšanai būtu nepieciešams atsevišķs angārs. Rezultātā izrādās apmēram 3 darba dienas vienā stāvā - šādi noritēja ēkas būvniecība Murray Grove Londonā. Papildus ātrumam daudzstāvu koka ēku celtniecība atšķiras ar būvlaukuma tīrību un uzstādīšanas procesa relatīvo klusumu.
Vislielākās slodzes konstrukcijā rodas sienu paneļu savienojumos un pie griestu sienām balstītajos punktos. Paneļi ir savienoti viens ar otru, izmantojot tapas, tērauda plāksnes un virkni krustveida skrūvju, dažreiz līdz 550 mm garām.
Viena no neapstrīdamām mūsdienu CLT paneļu konstrukciju priekšrocībām ir to salīdzinošais vieglums ar lielu nestspēju: mazs svars atvieglo transportēšanu, samazina pamatu slodzi un paātrina uzstādīšanas procesu. Ņemot vērā gan ražošanas, gan tiešās montāžas laiku uz vietas, viss kopā iznāk apmēram divas reizes ātrāk nekā ar tradicionālo sistēmu konstrukciju.
Līmētajiem paneļiem ir augstas akustiskās īpašības: tiem ir ievērojami lielāks blīvums nekā masīviem kokmateriāliem, un pielaides pielāgošanai būvlaukumā nepārsniedz +/- 5 mm, bet dzelzsbetonā tās ir 10 mm. Šī cieši pieguļošā palielina hermētiskumu, samazina siltuma zudumus un atvieglo konstrukcijas elementu savienošanu.
Cita starpā ražotāji un arhitekti uzsver šīs tehnoloģijas videi draudzīgumu. Koks ir dabas resurss, kas tiek atjaunots ātrāk nekā patērēts. Koki absorbē oglekļa dioksīdu, un koka dzīves laikā tas uzkrājas (sekvestrētāji), līdz augs sāk pūt, sadalīties vai sadedzināt: tad CO2 atkal izdalās augsnē un atmosfērā. Tādējādi, ja būvniecībā tiek izmantots veselīgs koks, kurā ir uzkrāts ogleklis, dioksīda atgriešanās vidē nenotiks. Vienā kubikmetrā koksnes tiks uzkrāta tonna CO2, un nocirstā koka vietā augs jauns koks. Mūža beigās koka ēkas ir ļoti viegli demontēt un pārstrādāt, atkārtoti izmantot vai pat pašas kļūt par enerģijas avotiem, piemēram, kā fosilo kurināmo. Koksnes aizstāšana ar daļu no būvniecībā patlaban izmantotā tērauda vai dzelzsbetona tilpuma - ļoti energoietilpīgi materiāli ražošanā - var ievērojami samazināt CO emisijas2.
Ugunsizturība
Daudzi cilvēki apšauba daudzstāvu koka ēku ugunsdrošību. Protams, koksne sadedzina, bet tērauds nedeg, bet uzliesmojamības pakāpe nav ugunsizturības rādītājs. Koksnei ir zema siltuma vadītspēja, un tā ilgstoši var saglabāt konstrukcijas integritāti. Ir ļoti grūti aizdedzināt apaļkoku, siju vai biezu koka paneli, bet, ja tas tomēr aizdegas, tas deg ļoti lēni un paredzamā veidā.
Kad koksne sakarst no aptuveni 280 ° C, uz tās virsmas veidojas sadedzināts slānis, kas sadedzina un izolē serdi, apgrūtinot skābekļa plūsmu iekšpusē, kas palēnina degšanas procesu. Masīvkoka gruzd ar ātrumu aptuveni 0,5–0,8 mm minūtē: piemēram, 30–50 mm ārējā slāņa 60 minūšu laikā izdegs no 200 mm sijas. Sabrukšanas briesmas rodas apmēram 500 ° C temperatūrā, jo šajā temperatūrā aizsargājošais oglekļa slānis kļūst karsts un aizdegas. Ugunsizturības robeža - laika posms, kurā koka konstrukcija saglabā savu nestspēju - ir atkarīga no tās šķērsgriezuma lieluma un izmēriem: jo lielāki izmēri, jo grūtāk to aizdegties un lēnāk degšanas process ir.
Tajā pašā temperatūrā nedegošs, bet siltumu vadošs tērauds kūst, deformējas dažādos virzienos un aptuveni 450–500 ° C temperatūrā zaudē savu nestspēju. Tērauda konstrukcija, kas nav apstrādāta ar ugunsdrošību, sabrūk 15 minūšu laikā pēc ugunsgrēka sākuma, un nav iespējams precīzi aprēķināt, kur sabrukums notiks. Tāpēc galvenā koka konstrukcijas priekšrocība ugunsgrēka gadījumā ir paaugstināta ugunsizturība un uzvedības paredzamība.
Kāpēc tas ir svarīgi? Ja sākās ugunsgrēks un nebija iespējams neitralizēt tā avotu, ir nepieciešams cilvēkus izvest no ēkas: lai evakuācija izdotos, ir precīzi jāzina, cik ilgi struktūra saglabās integritāti un kur tā sabruks.. Dedzinot koka konstrukcijas, tiek aprēķināts šis laiks un paredzama to sabrukšanas vieta. Turklāt koksnes dedzināšana rada mērenu dūmu daudzumu, kas reti ir toksisks. Šīs dabiskās īpašības kopā ar modernām ugunsizturīgām tehnoloģijām parāda labus rezultātus.
Lai novērstu ugunsgrēku, konstrukcijas rūpnīcā apstrādā ar antipirēniem, un avota neitralizēšanai tiek uzstādītas brīdināšanas sistēmas un sprinkleru sistēmas.
Garākās koka mājas
8 stāvi: Bridport House, Londona
Bridport Pl London
Karakusevic Carson Architects
Izvēloties atbalsta rāmja tipu, arhitekti vadījās pēc konstrukcijas svara kritērijiem: zem būvlaukuma iet 19. gadsimta drenāžas caurule, kas bija jāsaglabā. Tradicionāla dzelzsbetona ēka būtu nepieņemami smaga, tāpēc tika izvēlēti šķērslaminēti paneļi.
Bridport House nomainīja veco piecstāvu 1950. gadu māju. Ēkā ir 41 dzīvoklis, pirmā stāva iedzīvotājiem ir sava piekļuve ielai un pagalmiem, bet pārējo 33 dzīvokļu iedzīvotājiem ir plaši balkoni. Fasāde ir apšūta ar ķieģeļiem, un izvirzītie balkoni ir pārklāti ar vara loksnēm. Ēkas konstrukcijas rāmis, kas izgatavots no šķērsslāņotiem paneļiem, tika samontēts 12 nedēļu laikā.
9 stāvi: Stadthaus
24 Murray Grove London
Waugh Thistleton arhitekti
Londonas 24 Murray Grove ir deviņi stāvi ar 29 dažādu veidu dzīvokļiem: īrniekiem piederošas komerciālas vienības un Metropolitan Housing Trust īrētās vienības. Sociālais bloks aizņem pirmos četrus stāvus, komerciālais bloks - pēdējos piecus, un šie bloki ir pilnībā izolēti viens no otra.
Pāreju no viena bloka uz otru atspoguļo fasāžu zīmējums: 4. stāva līmenī pelēkie paneļi tiek aizstāti ar baltiem. Fasāde ir pārklāta ar 5000 paneļiem (1200 mm x 230 mm), no kuriem 70% ir kokapstrādes rūpniecības pārstrādāti atkritumi. Viņu zīmējums atgādina dienas laikā radīto gaismas un ēnas spēli uz apkārtējo ēku un koku fasādēm.
Neskatoties uz to, ka būvniecības tehnoloģija no līmētiem paneļiem ir dārgāka nekā tradicionālais dzelzsbetons, tas palīdz ietaupīt būvlaukumā. Piemēram, līdzīgas konstrukcijas izgatavošanai no dzelzsbetona būtu nepieciešamas aptuveni 72 nedēļas, kamēr šī ēka tika pabeigta 49. gadā. Šajā gadījumā pašu atbalsta konstrukciju četri celtnieki samontēja 27 darba dienu laikā, strādājot 9 nedēļas, 3. dienas katru. Tāpat nevajadzēja izmantot dārgu torņa celtni: fasādes apšuvuma darbiem viņi tika galā ar mobilo pacelšanu un sastatnēm.
Jūs varat uzzināt vairāk par projekta teritoriālo plānošanu un vides sastāvdaļu.
šeit.
9 stāvi: Via Cenni, Milāna
Rossiprodi Associati s.r.l.
Pirmo reizi daudzstāvu konstrukcija, kas izgatavota no šķērsslāņotiem paneļiem, tiek izmantota reģionā, kas ir pakļauts zemestrīcēm: Milānas nomalē zemestrīču varbūtība nav ļoti liela, bet joprojām pastāv, un X-Lam tehnoloģija atbilst visas būvniecības prasības šādās teritorijās.
Dzīvojamais komplekss ar kopējo platību 17 000 m2 sastāv no četriem 9 stāvu torņiem, kurus savieno 2 līmeņu stilobāts. Kompleksā ir 124 dzīvokļi, kuru lielums ir no 2 līdz 4 istabām (no 50 līdz 100 m2). Torņi 13,6 x 19,1 m plānā un 27,95 m augstumā ir viena tipa, bet ne vienādi: individuālo izskatu veido balkonu raksts.
Sienu strukturālais biezums samazinās par 20 mm ik pēc diviem vai trim stāviem: pirmajā tas ir 200 mm, devītajā - 120 mm. Grīdas - 200 un 230 mm (7 slāņi). Izgriezumi, kas mazāki par 5,8 m, ir pārklāti ar 5-slāņu 200 mm paneli, bet laidumi, kas mazāki par 6,7 m, ir pārklāti ar 7-slāņu 230 mm paneli. Paneļus savieno, izmantojot īpašas savienojošās skrūves, kuru garums ir no 200 līdz 550 mm.
Teritorija, kurā atrodas ēka, ir tradicionālo itāļu lauku māju sērija, no vienas puses, un pilsētu administratīvo, biznesa, rūpniecības un tirdzniecības ēku komplekss, no otras puses. Projekta ideja bija apvienot šos divus attīstības veidus un izveidot robežu telpu - pāreju no pilsētas uz lauku tipoloģiju. Sakarā ar to, ka mājā ir dažāda veida dzīvokļi (no 65 m2 līdz 125 m2) un sabiedriskām telpām dažādiem mērķiem, arhitekti vēlējās radīt vietējās kopienas veidošanai piemērotu vidi un izveidot pievilcības centru. visā apgabalā.
10 stāvi: Fortē, Melburnā
807 Bourke Street, Viktorijas osta
Izstrādātājs - aizdevumu noma
Forté ar 32,17 m augstumu tiek uzskatīta par augstāko koka ēku pasaulē: tai ir 10 stāvi, kas uzbūvēti tikai 11 mēnešos, un koka atbalsta konstrukcijas uzstādīšana prasīja 38 darba dienas. Mājā ir 23 dzīvokļi: 7 vienistabas (59 m2), 14 divistabu (80 m2) un 2 divistabu penthausu (102 m2).
Pamats un pirmais stāvs ir izgatavoti no dzelzsbetona: papildus slodzes pārvietošanai uz zemi tas aizsargā pārklājošo koka daļu no reģionam raksturīgās problēmas - termītu uzbrukumiem. Visi pārējie elementi ir izgatavoti no savstarpēji laminētiem paneļiem - no sienām un griestiem līdz lifta šahtām un kāpnēm. Sienas - 5-kārtīgi 128 mm paneļi ar 13 mm ugunsizturīgu apmetumu abās pusēs. Grīdas - 146 mm paneļi ar 16 mm ugunsizturīga apmetuma slāni. Šo konstrukciju ugunsizturības robeža ir 90 minūtes. Ārējā siena, kas atrodas blakus esošajai vietai par 6 metriem, ir sabiezināta, lai papildus pasargātu no uguns šajā virzienā. Paneļu metāla stiprinājumu pie sienām slēpj klājums. Lifts un kāpņu telpas ir izgatavotas no dubultām sienām: pēc projektētāju aprēķiniem, ēkas daļai sabrūkot, viņi varēs saglabāt savu integritāti un nestspēju.
Fasādes ir vērstas ar alumīnija paneļiem, balkoni, kas ir grīdas paneļu turpinājums, ir pārklāti ar poliuretāna hidroizolācijas membrānu, un pēc tam ar flīzēm pa grīdas segumu. Koka CLT paneļi tiek atstāti atvērti tikai uz lodžiju griestiem un uz vienas sienas katra dzīvokļa interjerā.
Lodžijās ir vieta mini dārziem, un nokrišņi tiek savākti un izmantoti tehniskām vajadzībām, tostarp sprinkleru sistēmā.
14 stāvi: Treet, Bergen
Damsgårdsveien 99
ARTEC Arkitekter / Ingeniører
Norvēģijas pilsētā Bergenā notiek būvniecība
49 metru koka māja - visaugstākā pasaulē šodien. Puse no 62 nākotnes dzīvokļiem jau ir pārdota, un 2015. gada oktobrī īrniekiem vajadzētu apmesties tās 14 stāvos.
Visas vertikālās slodzes nes līmētas vertikālas koka kopnes (kolonnas ar sekcijām 495 x 495 mm un 405 x 650 mm, bikšturi - 406 x 405 mm), un no CLT paneļiem tiek uzceltas kāpnes, kāpņu un pacēlāju vārpstas, sienas un griesti. Galvenās gultņu sistēmas (kopņu) ugunsizturības periods ir 90 minūtes, sekundārā (CLT paneļu) - 60 minūtes.
Viens no projekta galvenajiem mērķiem bija atrast veidu, kā pretoties vieglām koka konstrukcijām pret piejūras pilsētas lielajām vēja slodzēm. Lai ēkai pievienotu masu, palielinātu stingrību, savienojot kopnes savā starpā, un lai samazinātu šūpošanās amplitūdu, kā plāksnes tika pievienotas trīs betona plātnes - piektā un desmitā stāva līmenī un kā jumts. Tādējādi kopņu maksimālā horizontālā novirze ēkas augšpusē ir 71 mm, kas ir 1/634 no ēkas augstuma: tas atbilst Norvēģijas standartam 1/500.
Vējains un slapjš laiks ietekmēja ne tikai konstruktīvo risinājumu, bet arī mājas izskatu: ziemeļu un dienvidu fasādes ir stiklotas, rietumu un austrumu fasādes - ar metāla paneļiem.
Iespējamā nākotne
No CLT paneļiem izgatavoto konstrukciju izmaksas joprojām ir diezgan augstas. Tas galvenokārt saistīts ar ierobežoto spēlētāju skaitu tirgū: pasaulē ir tikai 2–3 lieli ražotāji, un liela izmaksu daļa ir materiālu pārvadāšanai no Austrijas - galvenā piegādātāja - visā pasaulē.. Ironiski, ka papildus finansiālajām izmaksām tas "nodrošina" ievērojamu CO2 emisiju - no kuras tik cītīgi izvairījās, koksni pārvēršot par celtniecības materiālu.
Bet CLT tehnoloģijas atbalstītāji nav drosmīgi: viņi ir pārliecināti, ka nākotne pieder koka debesskrāpjiem. Apvienojot dzelzsbetona serdi ar koka sekundāro balsta sistēmu vai, gluži pretēji, koka stabus un sijas ar monolītiem griestiem, var uzcelt ēkas ar 25-30 vai pat 40 stāviem. Tiek veikti neskaitāmi inženiertehniskie aprēķini, pierādīta iespēja šāda veida ēku uzbūvēt tikai nedēļas laikā, sabiedrībai tiek prezentēti zinātniski darbi un tiek izstrādāti iespējamie koka augstceltņu arhitektūras risinājumi.
Kanādiešu arhitekts Maikls Grīns, viens no slavenākajiem koka augstceltņu idejas virzītājiem, cer, ka viņa dzimtais Vankūvera kļūs par koka augstceltņu skaita līderi, un dzelzsbetona ēra beigsies pēc 20. gadsimts: "Es nekad neesmu redzējis cilvēkus, kas ienāk kādā no manām ēkām, viņi apskāva tērauda vai betona kolonnu, bet to darīja ar koka!"
