Facebook

Konstrukcje pachnące żywicą

Z:A 78

KATEGORIA: Temat wydania

Prawdziwy ekosurowiec rośnie na leśnych grządkach i nie potrzebuje fabryk. Dom może powstać w 90% z niego, włączając w to meble i część wyposażenia. Ambicją projektantów jest wznosić z niego konstrukcje zarezerwowane dotąd dla innych materiałów. Dzięki nowym technologiom jego przyszłość w budownictwie rysuje się w zielonych barwach.

Drewno było pierwszym materiałem budowlanym, jakiego człowiek użył po opuszczeniu mrocznych jaskiń i wprowadziło nową jakość w ponurą dotąd egzystencję rodzaju ludzkiego. Świadczy o tym choćby fakt, że użycie łatwo dostępnego i banalnego w obróbce surowca, jeśli zestawimy je z mozolnie łupanym i gładzonym kamieniem, pozwoliło porzucić większe zbiorowiska i wznosić siedziby odrębne dla poszczególnych rodzin, dowolnie duże, lokowane w najdogodniejszych do życia miejscach, umożliwiające szybką naprawę lub rozbudowę. Sensowność stosowania drewna potwierdza argument, że żadne nowocześniejsze produkty nie zdołały go odesłać do budowlanego lamusa. Można też przypuszczać że przyszłość, niewiele w tym względzie zmieni i dotąd będziemy tworzyć w drewnie, dopóki tylko warunki naturalne pozwolą na opłacalną i racjonalnie prowadzoną uprawę drzew.

Następcy tarcicy

Tradycyjna tarcica z pewnością jeszcze długo będzie dominowała we wszelkich konstrukcjach budowlanych, ale na pewnych obszarach musiała już ustąpić pola drewnu przetworzonemu i modyfikowanemu. Ta tendencja będzie się zaostrzała. Powodem są ograniczone możliwości tradycyjnego drewna w obliczu projektów tworzonych z większym rozmachem. Najwyższe budowle, elementy o dużych rozpiętościach, struktury architektoniczne poddawane znacznym obciążeniom wymagają surowca, który w naturze dać mogą tylko najlepsze, najdroższe i często limitowane gatunki drzew, a nie iglasta masówka opuszczająca tartaki. Pierwszym przykładem, który się tu nasuwa jest drewno klejone warstwowo. Jego struktura umożliwia projektowanie i wykonywanie belek o nieosiągalnych wcześniej rozpiętościach - nawet ponad 40 m. Z nich komponowane są więźby hal widowiskowych, wielkich obiektów sportowych, monumentalnych świątyń. Sprzyja temu kolejna trudna do przecenienia cecha - łatwość formowania kształtów giętych. Otworzyło to architektom nowe możliwości kreacji, zabawy formą i strukturą. Wszechstronność klejonki wynika ponadto z jej odporności na wilgoć, znacznie większej niż wykazuje zwykła tarcica iglasta. Jeśli dodamy to tego, że nie ma ona tendencji do wypaczania się, otrzymujemy odpowiedź na pytanie, dlaczego konstrukcje z niej wykonane nie potrzebują już nad sobą żadnego parasola. Tarcicą z wyższej półki jest ta suszona komorowo i czterostronnie strugana. Jej odcinki da się łączyć w dłuższe belki dzięki technologii mikrowczepów. Tak powstaje drewno KVH. Ma wysoką wytrzymałość mechaniczną i odporność na ogień (klasa od F30-B do F90-B). Lekkimi i ekonomicznymi produktami, choć wizualnie niezbyt spektakularnymi są drewniane dwuteowniki. Pomysł na nie zrodził się w Ameryce Północnej, gdzie stwierdzono, że można uzyskać elementy o podobnej długości co ze zwykłej tarcicy, a przy tym tańsze, bo powstałe w części z drewna gorszej jakości lub materiałów drewnopochodnych. Belki takie zbudowane są z dwóch drewnianych stopek i środnika wykonanego z płyty OSB lub sklejki. Mają bardzo dużą wytrzymałość w stosunku do swej niewielkiej wagi. W przeciwieństwie do drewna litego nie mają tendencji do deformowania się. Charakteryzuje je duża dokładność wymiarowa. Ponieważ są bardzo lekkie ich montaż jest łatwy i nie wymaga użycia dźwigów.

Panele niedyskusyjne

Prawdziwym przebojem ostatnich lat są konstrukcje z paneli CLT. Cross Laminated Timber to tarcica z drewna klejonego krzyżowo. Wytwarza się z niego duże panele. Można je ciąć, aby uzyskać krótsze elementy lub nietypowy kształt. Grubość paneli ściennych wynosi najczęściej 10 cm, a stropowych 12-14 cm. Wewnątrz mają wykonywane kanały do poprowadzenia przewodów instalacji elektrycznej. Instalacje wodne są umieszczane w warstwie izolacji cieplnej stropów i podłóg na gruncie.

Z paneli powstają w zakładach całe ściany, z wyciętymi otworami na okna i drzwi. Stropy w domach z drewna klejonego wykonuje się także z paneli. Elementy z drewna klejonego mają dwie istotne zalety: są zdecydowanie solidniejsze niż konstrukcje szkieletowe i nie ma konieczności wykańczania ich od wewnątrz.

Pisząc o CLT warto wspomnieć o podobnym produkcie - panelach z drewna klejonego HBE. Zapewniają one dyfuzję pary wodnej, gdyż klej nanoszony jest na nie pasami a nie całopowierzchniowo. Wysokie, ale wąskie panele HBE mają grubość 10 cm. Można je przenosić i montować bez użycia dźwigu. Buduje się z nich ściany, stropy, a nawet dachy.

Zaletą jednych i drugich paneli jest duża masywność konstrukcji, co zapewnia niezłą izolacyjność akustyczną. Na ścianach łatwo mocować elementy wyposażenia, bez użycia specjalistycznych łączników. Ciekawostką jest, że z masywnych paneli z drewna klejonego dopuszcza się nawet wznoszenie ścian przeciwogniowych.

W poszukiwaniu sposobu na uzyskanie jeszcze mocniejszych belek, zdolnych przenosić bez szwanku coraz większe obciążenia i naprężenia, przypomniano sobie o zbrojeniu. Skoro w ten sposób można zamieniać zwykły beton w żelbet, postanowiono zaryzykować i z drewnem. W przypadku drewna, używany początkowo metal – czy to w formie prętów, czy taśm – zastąpiło zbrojenie kompozytowe BFRP. Stosuje się je w belkach z drewna klejonego. Parę polimerowych prętów wzmocnionych włóknami szklanymi bądź węglowymi umieszcza się od spodu belki, wklejając w dwa równolegle wyfrezowane kanały. Rozwiązanie to ma między innymi poprawić sztywność belek. Zamiast prętów proponowane są również kompozytowe taśmy wklejane między poszczególne lamele lub umieszczane w poprzek dolnej lameli.

Połączenie drewna z betonem, aby powstał jeden element nośny okazało się większym wyzwaniem. Badania nad takimi kompozytami ruszyły po pierwszej wojnie światowej. Musiało jednak minąć wiele lat, żeby związek tych jakże dalekich sobie surowców wykroczył poza fazę mezaliansu. Dziś kompozyty TCC, bo o nich mowa, produkuje się kilkoma metodami, z których najprostsza polega na użyciu łączników mechanicznych. Te można zastąpić klejem epoksydowym, jednak z konstrukcyjnego punktu widzenia najdoskonalsze połączenie to mikrowczepy. Elementy TCC mają przeważnie postać betonowych płyt zespolonych z drewnianymi belkami i mogą służyć na przykład do wykonywania lekkich i wytrzymałych stropów. Beton przenosi naprężenia ściskające, belki – rozciągające.

 

Projekt MulitiPly pokazuje, że, jeśli chodzi o łatwość budowy, drewniane konstrukcje mają coś wspólnego z dziecięcymi układankami fot. Ron Ellis / Shutterstock.com

Drewno potrafi zaskoczyć

W trakcie trwania London Design Festiwal, na dziedzińcu muzeum Wiktorii i Alberta pracowania Waugh Thistleton Architects ustawiła, mówiąc niemal dosłownie, dziewięciometrowej wysokości obiekt z paneli CLT. Z 17 modułów powstała konstrukcja wysokości 9 m. Architekci udowodnili tym samym, jak szybko i łatwo można wznieść budynek z prefabrykatów CLT, bez potrzeby zamieniania otoczenia w zaśmiecony i głośny plac budowy.

Oczywiście powyższy przykład jest eksperymentem z pogranicza sztuki i utylitaryzmu. Kto chce sam przekonać się, jakie możliwości dają panele CLT, powinien odwiedzić apartamentowiec HAUT położony w Amsterdamie. Budowla liczy sobie 73 m i 19 pięter, co daje mu zaszczytne miano najwyższego drewnianego budynku w Niderlandach. Panele bynajmniej nie tworzą tu atrakcyjnego wypełnienia konstrukcji. Same pełnią funkcje nośne.

Spektakularnym przykładem możliwości, jakie dają gięte belki z drewna klejonego, jest filia paryskiego Centrum Pompidou w przygranicznej miejscowości Metz. Projektanci – pochodzący z Japonii Shigeru Ban oraz Francuz Jean de Gastines – inspiracje zaczerpnęli z tradycyjnego chińskiego kapelusza, który znaleźli na pchlim targu. Więźba z drewna klejonego tworzy heksagonalną konstrukcję, a jej rozpiętość w najszerszym miejscu wynosi 54 m. Na pokrycie wybrano membranę PTFE z włókna szklanego i teflonu, zapewniającą 15% transparentności.

Pomysłowy Japończyk, znany z zamiłowania do lekkich, filigranowo wyglądających konstrukcji, jest też autorem projektu biurowca w Zurychu, wzniesionego dla medialnego koncernu Tamedia. Budulcem jest tu głównie drewno świerkowe. Intrygująco prezentują się połączenia belek prostokątnych i w kształcie walców, przez co całość wygląda odrobinę jak wielki drewniany stelaż. Szklano-aluminiowa fasada pozwala podziwiać z zewnątrz ten majstersztyk sztuki ciesielskiej.

 Gięte i długie belki z drewna klejonego to idealne tworzywo do formalnych zabaw. Przykładem ich zastosowania jest Centrum Pompidou Metz. Zużyto tu aż 1800 segmentów z drewna klejonego. fot. Philip Bird LRPS CPAGB / Shutterstock.com

Skok wzwyż

Zakochani w drewnie projektanci i architekci lubią co jakiś czas udowodnić, że ich surowiec zdolny jest przekraczać kolejne granice i choć trochę dorównać stali i żelbetowi, z których co roku powstają kolejne budynki bijące rekordy w różnych kategoriach. Za wzór możliwości, jakie daje drewno, stawiany jest dziś wieżowiec Mjøstårnet położony w Brumunddal w Norwegii. Sięga 85,4 metra i jest powodem do dumy dla firmy Moelven Limtre produkującej elementy z drewna klejonego oraz kolektywu architektonicznego Voll Architekter. Trzon nośny tworzą gigantyczne belki z tego surowca. Wyzwaniem dla projektantów był efekt kołysania na najwyższych piętrach, trudny do wyeliminowania nawet w podobnych gabarytów domach o bardziej tradycyjnej konstrukcji zwłaszcza, że Mjøstårnet jest stosunkowo wąski, bo ma szerokość zaledwie 16 m. Najwyższe piętra dociążono więc płytami betonowymi, dzięki czemu wychylenie od pionu osiąga na szczycie nie więcej niż 14 cm.

Drewniane muzeum-most w Yusuhara - widok wnętrza, proj. Kengo Kuma & Associates, fot. Kengo Kuma & Associates

Do użytku i podziwiania

Przyszłość drewna dostrzeżemy również w budownictwie użytkowym, gdzie obok funkcji praktycznych odgrywać ono będzie rolę trwałych, często monumentalnych dzieł sztuki, umiejętnie wkomponowywanych w krajobraz i często stających się jego charakterystycznym punktem. Drewno, jako budulec, świetnie sprawdzi się też w koegzystencji z przyrodą. Już dziś nie brak na to przykładów. Celuje w tym choćby japoński projektant Kengo Kuma, twórca licznych budowli drewnianych, w tym drewnianego muzeum-mostu Yusuhara.

Współczesną ikoną jest Metropol Parasol, grzybopodobna bryła będąca umiejętnym połączeniem założenia czysto formalnego z funkcjami użytkowymi. Budowla tworzy zadaszenie placu, a jednocześnie mieści w sobie, dyskretnie rozmieszczone na czterech kondygnacjach przestrzenie użytkowe. W części najniższej mieści się Antiquarium, wspaniała wystawa antycznych artefaktów. Przede wszystkim jednak Metropol Parasol ma być kolejną atrakcją wabiącą turystów do miasta, powielaną na miliardach fotografii. Ażurową strukturę, odważnie wpasowaną w wiekową, tradycyjną zabudowę Sewilli, wykonano z przeplatających się wzajemnie drewnianych, giętych belek. Autorem tego gigantycznego budynku-rzeźby jest niemiecki projektant Jürgen Mayer.

Podobny zamiar mieli włodarze Londynu zamawiając projekt i wykonanie niebotycznej wieży, zwanej olimpijskim zniczem, w Strand East na wschodzie miasta. Tego podświetlonego nocą olbrzyma wykonano z belek układających się w splot bliski wiklinowym koszom. Szybko stał się wizytówką okolicy i z racji rozmiarów – świetnym punktem orientacyjnym.

Póki co, nikt jeszcze nie myśli o budowie wielkich mostów i estakad z kilkoma pasami dla ruchu kołowego, budowanych w całości z drewna, ale na licznych szlakach turystycznych możemy się natknąć na pięknie zaprojektowane, wykonane z drewna mosty i kładki dla pieszych. Nad wieloma rzekami i torowiskami Europy przerzucone są całkowicie lub częściowo drewniane mosty oraz wiadukty, które zaraz po wybudowaniu zyskują status lokalnej atrakcji i trafiają na karty przewodników turystycznych, jako kolejne miejsca do obowiązkowego zobaczenia. Przytrafiło się to przeprawie Sneek w Niderlandach. Budowa tego mostu pochłonęła aż 1200 m3 kalifornijskiej sosny. Jego kratownicę zbudowano z klejonego drewna w formie belek o przekroju – bagatela – 1 m. Aby drewno nie ulegało deformacjom, zwłaszcza pod wpływem wody i wilgoci, zabezpieczono je tajemniczą ekologiczną technologią firmy Accoya. Dzięki temu wciąż pozostaje materiałem biodegradowalnym.

Drewniane muzeum-most w Yusuhara, proj. Kengo Kuma & Associates. fot. Kengo Kuma & Associates

W drewnianym pudełku

O przyszłość drewna jako materiału do wykańczania wnętrz nie musimy się martwić. Do pięknych desek i klepek zaczynają nieśmiało dołączać wyroby kojarzące się z zabudową przemysłową, tudzież z konstrukcjami i okładzinami tymczasowymi. Przykładem niech będą płyty OSB lub MFP, wytwarzane z tartacznych odpadów. Są tanie, siermiężne i w salonach, sypialniach, kuchniach wyglądają cokolwiek szokująco, ale niektórym chodzi właśnie o efekt zaskoczenia.

BoxHouse nie jest przykładem nowych trendów w miejskiej zabudowie. To jedynie udany eksperyment, mający zwrócić uwagę na potrzebę racjonalnego zagospodarowania przestrzeni w miastach. Nas jednak mniej interesują intencje twórców, niż sposób, w jaki obiekt ten został wykończony od środka. Wnętrze tej wyjątkowej kostki, którą w razie potrzeby można wywieźć w inne miejsce, w całości zabudowane jest drewnem. Użyto różnych gatunków – brzozy, orzecha, dębu, świerka, ale co ciekawe, elementy pozostawiono w stanie jak najmniej przetworzonym. Zwłaszcza ściany przykuwają uwagę niezwykłą surowością. Minimalizm odnajduje też odzwierciedlenie w wyposażeniu ograniczonym do tego, co najbardziej potrzebne, zresztą też wykonanym z drewna. O ile trudno spodziewać się masowego zainteresowania domami o powierzchni użytkowej poniżej 20 m2 i do tego ustawianymi na dachach innych budynków, to koncept wyłożenia wnętrz pięknym, niemal surowym drewnem już dziś znajduje wielu naśladowców.

 

Projekt muzeum-mostu zakłada nową technologię montażu drewna klejonego warstwowo. fot. Kengo Kuma & Associates

Ładnie sfabrykowane

Dom, jak auto, mebel lub telewizor może zostać od początku do końca zmontowany pod dachem fabryki, w miejscu ciepłym, suchym, dobrze oświetlonym, z dostępem do najnowocześniejszych maszyn i narzędzi. To sprawia, ze budynki prefabrykowane odznaczają się wysoką jakością oraz starannością wykonania. Sprzyja temu też powtarzalność procesów technologicznych i rutyna pracowników.

Dla współczesnego odbiorcy, nienawykłego do czekania, takie rozwiązanie jest atrakcyjne również z tego względu, że w niespełna miesiąc od zamówienia, elementy budynku: ściany, stropy, schody, dachy, albo wręcz całe przestrzenne moduły, docierają na miejsce wbudowania.

Pozwala to również zmniejszyć liczebność personelu budowy, czyni inwestycje bardziej przewidywalną oraz mniej uciążliwą dla otoczenia.

Większość produkowanych prefabrykatów to elementy o konstrukcji szkieletowej, zmontowanej z drewna i elementów drewnopochodnych. Na jeden średniej wielkości dom jednorodzinny zużywa się od kilkunastu do kilkudziesięciu prefabrykowanych elementów. Po dostarczeniu na miejsce są ustawiane dźwigiem. Pozostają ograniczone do minimum prace wykończeniowe, izolacyjne i instalacyjne. W przypadku domów z przestrzennych modułów i to nie jest konieczne. Bywają one wykończone „pod klucz”, a ich wnętrza mogą być w pełni wyposażone, jak odbywa się to choćby przy budowie oceanicznych liniowców.

 

Holenderski most drewniany, pracownia architektury RO&AD Architecten. fot. ACCOYA

Ekologiczne kontrowersje

Dom przyjazny naturze to przede wszystkim zasługa projektanta, który tak dobrał rozwiązania i materiały, aby budynek zużywał jak najmniej energii, o ile to możliwe sam ją produkował i nie obciążał środowiska zanieczyszczeniami. Sam budulec powinien być dobrany z uwzględnieniem energochłonności jego produkcji. Pod tym względem drewno jest bezkonkurencyjne.

Drzewo, póki rośnie i czeka na osiągnięcie przydatności przemysłowej, oddaje nam ogromną przysługę. W ciągu swojego życia – od sadzonki do wyrębu – może bowiem pochłonąć od 0,8 do 0,9 tony dwutlenku węgla na 1 m3. Niestety, popularne - bo szybciej rosnące iglaki są pod tym względem zdecydowanie mniej wydajne od drzew liściastych, ale również mają w tym procesie swój udział.

Pozyskanie drewna nie jest obarczone nadmiernym nakładem energii, choć maszyny do wyrębu, obróbki, modyfikacji nie są bynajmniej napędzane ani wiatrem ani słońcem. Przyjęło się zatem uznawać drewno za materiał odnawialny (w końcu kiedyś odrośnie, a resztki ulegną szybkiemu rozkładowi), a więc znacznie bardziej ekologiczny niż beton, plastik czy metal. Oczywiście póty będzie ono „zielonym” surowcem, póki pochodzi z upraw, a nie z bandyckiego wyrębu.

Trzeba też oddać sprawiedliwość przyrodnikom, którzy alarmują, że masowa produkcja drewna w naszym kraju, w niektórych rejonach przemienia krajobraz przyrodniczo cenny w uprawne monokultury z przewagą sosny i świerka. A to niestety poważnie zagraża różnorodności gatunkowej, odnoszącej się nie tyle do samych drzew, co przede wszystkim do licznych organizmów bezpośrednio czy pośrednio związanych z lasami. Na szczęście leśnicy zaczynają zdawać sobie z tego sprawę i przy planowaniu nasadzeń uwzględniają podobne kryteria. Dlatego ogromnie ważne jest, by uczulić projektantów, inwestorów i wykonawców na potrzebę wybierania drewna certyfikowanego. Przykładem niech będzie tarcica z oznaczeniem FSC (Forest Stewardship Council). Informuje ono, że drewno pochodzi z legalnych upraw, co ważne - prowadzonych w sposób zrównoważony, z poszanowaniem walorów przyrodniczych i krajobrazowych danego regionu.

Za pocieszający można też uznać z pewnością fakt, że każdy ścięty pień wykorzystany jest niemal w 100%, a nowoczesne elementy konstrukcyjne z niego wytwarzane pozwalają ograniczyć zużycie tych wyrobów, których produkcja, a później też utylizacja zagrażają środowisku naturalnemu.

Aby potwierdzić ekologiczny charakter wyrobów (w tym także budowlanych) producenci przechodzą procedurę certyfikacyjną LCA (Life Cycle Assessment), oceniającą cykl życia danego materiału. Jedną z jednostek przyznających takie certyfikaty jest Instytut Techniki Budowlanej. Znaczek LCA informuje nas, że produkt nie wywiera negatywnego wpływu na środowisko od momentu jego wytworzenia, przez cały okres użycia aż do końca swego żywota.

 

 

 

 

 

Radosław Murat
Radosław Murat

dziennikarz redakcji „Muratora”, specjalizujący się w tematyce budowlanej

reklama

Warto przeczytać