Az Archi.ru nemrég megjelent cikke Gert Wingord építész stockholmi 8 emeletes faházáról (9 emeletes, ha a tetőteret számoljuk) élénk reakciót váltott ki olvasóinkból. Úgy döntöttünk, hogy továbbfejlesztjük ezt a témát, és nyolc emelet magasságú, fából készült épületekről beszélünk - arról, hogyan épülnek fel, és arról, hogy a fa képes-e versenyezni a vasbetonral.
Technológiák
A többszintes faépületeket kereszt-rétegelt fa vagy X-lam technológia alkalmazásával emelik - nagy méretű keresztbe ragasztott panelekből (CLT panelek), amelyek elvégzik a hagyományos rendszer oszlopainak, gerendáinak és szarufájának minden munkáját. Gyártásukhoz általában a fenyőfát használják. Legalább 0,6 N / mm2 nyomáson 10–45 mm vastag szárított fa lamellákat fenol-formaldehid gyanták nélküli kötőanyag segítségével keresztragasztunk egymáshoz. A szálak merőleges elrendezése miatt a fa anizotrópiája kiegyenlítődik, a szárítás hatása szinte a minimumra csökken és a teherbírás jelentősen megnő. Leggyakrabban a paneleket 3-7 réteg vastagságban használják.
Ugyanitt, a gyártás során a gondosan kidolgozott rajzoknak megfelelően a kapott elemekből kivágják a paneleket az összes szükséges nyílással együtt, egyes esetekben még az elektromos vezetékek és a kommunikáció csatornáival is. A maximális lehetséges méretek 16,5 mx 2,95 mx 0,5 m, de ezek hossza általában csökken: a méretkorlátozás miatt szállításra van szükség.
Ezután az összes panelt megjelölik és egy részletes szerelési ábrával együtt az építkezéshez szállítják. Ez az egyik leghosszabb szakasz, mivel gyakran nagyméretű faanyagok nemcsak az egyik országból a másikba utaznak a szárazföldön, hanem az óceánon is átkelnek: például egy melbourne-i lakóépülethez Ausztriában készítették a tartószerkezeteket.
Az építkezésen nem marad más hátra, mint az összes elemet a megfelelő sorrendben összeállítani - és ez meglehetősen nehéz feladat, ismerik el a mérnökök: a legtöbb hibát az összeszerelés során követik el. De ha elkerülhetők, akkor a folyamat sokkal könnyebb és gyorsabb, mint a hagyományos vasbeton toronyházak építésénél. Négy építtető és egy daru 9-10 hét alatt összeállított egy 8-10 emeletes faépületet, heti több napon dolgozik. Ezek a munkaszünetek a panelek szakaszos ellátásához kapcsolódnak: ha a teljes készletet egyszerre hozzák be, akkor külön hangárra lenne szükség az építőanyagok tárolásához. Ennek eredményeként emeletenként körülbelül 3 munkanap derül ki - így zajlott a londoni Murray Grove épületének építése. A gyorsaság mellett a többszintes faépületek építését megkülönbözteti az építkezés tisztasága és a telepítési folyamat viszonylagos csendje.
A legnagyobb terhelés a szerkezetben a falpanelek csatlakozásainál és a mennyezet falainak támasztási pontjainál jelentkezik. A paneleket csapok, acéllemezek és keresztbe kerülő, néha legfeljebb 550 mm hosszú csavarok segítségével lehet összekötni.
A CLT panelekből készült modern szerkezetek egyik vitathatatlan előnye, hogy viszonylag könnyűek és nagy teherbírásúak: az alacsony súly megkönnyíti a szállítást, csökkenti az alapzat terhelését és felgyorsítja a telepítési folyamatot. Figyelembe véve mind a gyártásra fordított időt, mind a helyszínen történő közvetlen összeszerelés idejét, minden együtt körülbelül kétszer olyan gyorsan jön ki, mint a hagyományos rendszerek felépítésével.
A ragasztott panelek magas akusztikai tulajdonságokkal rendelkeznek: lényegesen nagyobb sűrűségűek, mint a tömör fa, és az építkezésen való illeszkedés tűrése nem haladja meg a +/- 5 mm-t, míg a vasbeton esetében 10 mm. Ez a szoros illesztés növeli a légzárást, csökkenti a hőveszteséget és megkönnyíti a szerkezeti elemek összekapcsolódását.
A gyártók és az építészek többek között hangsúlyozzák e technológia környezetbarát jellegét. A fa olyan természeti erőforrás, amely gyorsabban megújul, mint amennyit elfogyasztanak. A fák elnyelik a szén-dioxidot, és a fa élete során addig halmozódik fel (elkülönítők), amíg a növény rothadni, bomlani vagy megégni kezd: ezután a CO2 visszakerül a talajba és a légkörbe. Tehát, ha az építés során egy egészséges fát használnak felgyülemlett szénnel, a dioxid visszatér a környezetbe. Egy köbméter fa tonnányi CO-t fog tárolni2, és egy új fa nő ki a kivágott fa helyén. Életük végén a faépületeket nagyon könnyű szétszerelni és újrahasznosítani, újrafelhasználni vagy akár maguk is energiaforrássá válni, például fosszilis üzemanyagként. A fa helyettesítése az építőiparban jelenleg használt acél vagy vasbeton mennyiségének egy részével - a gyártás során nagyon energiaigényes anyagok - a CO-kibocsátás jelentős csökkenéséhez vezethet2.
Tűzállóság
Sokan megkérdőjelezik a többszintes faépületek tűzbiztonságát. Természetesen a fa ég, de az acél nem, de az éghetőség mértéke nem jelzi a tűzállóságot. A fa hővezető képessége alacsony, és hosszú ideig meg tudja őrizni a szerkezet integritását. Nagyon nehéz rönköt, gerendát vagy vastag fatáblát felgyújtani, de ha mégis kigyullad, nagyon lassan és kiszámítható mintában ég.
Amikor a fa körülbelül 280 ° C-ra melegszik fel, a felületén elszenesedett réteg képződik, amely elpárolgja és szigeteli a magot, ami megnehezíti a belső oxigén áramlását, ami lelassítja az égési folyamatot. A tömörfa kb. 0,5–0,8 mm / perc sebességgel szappanosodik: például a külső réteg 30–50 mm-e 60 perc alatt kiég egy 200 mm-es gerendából. Az összeomlás veszélye körülbelül 500 ° C-on fordul elő, mivel ezen a hőmérsékleten a védő szénréteg felmelegszik és meggyullad. A tűzállóság határa - az az időtartam, amely alatt egy fa szerkezet megtartja teherbíró képességét - keresztmetszetének és méreteinek méretétől függ: minél nagyobbak a méretek, annál nehezebb meggyulladni és annál lassabban égési folyamat az.
Ugyanezen hőmérsékleten a nem éghető, de hővezető acél megolvad, különböző irányokban deformálódik, és körülbelül 450–500 ° C-on elveszíti teherbírását. A tűzvédelemmel nem kezelt acélszerkezet a tűz megindulása után 15 percen belül összeomlik, és nem lehet pontosan kiszámolni, hogy hol következik be az összeomlás. Ezért a faépítés fő előnye tűz esetén a fokozott tűzállóság és a viselkedés kiszámíthatósága.
Miért fontos? Ha tűz indult, és nem sikerült semlegesíteni a forrását, ki kell vinni az embereket az épületből: a kiürítés sikeréhez pontosan tudni kell, hogy a szerkezet mennyi ideig fogja megőrizni integritását és hol fog összeomlani.. Faépítmények elégetésénél ezt az időt kiszámítják, és összeomlásuk helye kiszámítható. Ezenkívül a fa elégetése mérsékelt mennyiségű füstöt eredményez, amely ritkán mérgező. Ezek a természetes tulajdonságok a modern tűzálló technológiákkal párosulva jó eredményeket mutatnak.
A tűz megelőzése érdekében a szerkezeteket gyárilag tűzgátlókkal kezelik, és a forrás semlegesítésére figyelmeztető és sprinkler rendszereket telepítenek.
Legmagasabb faházak
8 emelet: Bridport House, London
Bridport Pl London
Karakusevic Carson építészek
A tartóváz típusának megválasztásakor az építészek a szerkezet súlyának kritériumai alapján vezettek: egy 19. századi lefolyócső fut az építkezés alatt, amelyet meg kellett őrizni. Egy hagyományos vasbeton épület elfogadhatatlanul nehéz lenne, ezért keresztrétegelt paneleket választottak.
A Bridport House felváltotta a régi ötemeletes, 1950-es évekbeli házat. Az épületben 41 apartman található, az első emeleten lakók saját bejárattal rendelkeznek az utcára és a teraszokra, a fennmaradó 33 lakás lakói tágas erkéllyel rendelkeznek. A homlokzatot tégla borítja, a kiálló erkélyeket rézlemez borítja. Az épület keresztrétegű panelekből készült szerkezeti keretét 12 hét alatt állították össze.
9 emelet: Stadthaus
24 Murray Grove London
Waugh Thistleton építészek
A londoni 24 Murray Grove-nak 29 különböző típusú lakása van, kilenc emeleten: bérlői tulajdonú kereskedelmi egységek és a Metropolitan Housing Trust bérelt egységei. A társadalmi blokk az első négy emeletet, a kereskedelmi blokk az utolsó öt emeletet foglalja el, és ezek a blokkok teljesen el vannak szigetelve egymástól.
Az egyik tömbből a másikba való átmenet tükröződik a homlokzatok rajzán: a 4. emelet szintjén a szürke paneleket fehérekkel helyettesítik. A homlokzatot 5000 panellel (1200 mm x 230 mm) burkolják, amelyek 70% -a újrafeldolgozott faipari hulladék. Rajzuk hasonlít a fény és árnyék játékához, amelyet a nap folyamán a környező épületek és fák homlokzatán hoztak létre.
Annak ellenére, hogy a ragasztott panelekből való építkezés technológiája drágább, mint a hagyományos vasbeton, segít megtakarítani az építkezésen. Például körülbelül 72 hétbe telik egy hasonló vasbeton szerkezet felállítása, míg ezt az épületet 49-ben fejezték be. Ebben az esetben magát a tartószerkezetet négy építtető szerelte össze 27 munkanap alatt, 9 héten át 3 naponta. Emellett nem kellett drága toronydarut használni: mobil emeléssel és állványzattal sikerült megoldaniuk a homlokzati burkolat munkálatait.
Bővebben elolvashatja a projekt területrendezését és környezeti összetevőjét.
itt.
9 emelet: Via Cenni, Milánó
Rossiprodi Associati s.r.l.
Először használnak keresztrétegelt panelekből álló sokemeletes szerkezetet egy földrengésre hajlamos régióban: Milánó külvárosában a földrengések valószínűsége nem túl nagy, de még mindig fennáll, és az X-Lam technológia találkozik az ilyen területeken az építés minden követelménye.
A 17 000 m2 összterületű lakótelep négy 9 szintes toronyból áll, amelyeket egy 2 szintes stíluslap kapcsol össze. A komplexumban 124 apartman található, 2-4 szobával (50-100 m2). A 13,6 x 19,1 m alaprajzú és 27,95 m magas tornyok ugyanolyan típusúak, de nem azonosak: az egyedi megjelenést az erkélyek mintázata alakítja ki.
A falak szerkezeti vastagsága két vagy három emeleten 20 mm-rel csökken: az elsőnél 200 mm, a kilencediknél - 120 mm. Padlók - 200 és 230 mm (7 réteg). Az 5,8 m-nél kisebb fesztávolságokat egy 5 mm-es, 200 mm-es panel borítja, a 6,7 m-nél kisebb fesztávolságokat pedig egy 7-rétegű, 230 mm-es panel borítja. A paneleket 200–550 mm hosszú speciális összekötő csavarokkal lehet összekötni.
Az a terület, ahol az épület található, egyrészt a hagyományos olasz parasztházak, másrészt a városi igazgatási, üzleti, ipari és kereskedelmi épületek komplexuma. A projekt ötlete az volt, hogy ötvözze ezt a kétféle fejlesztést és létrehozzon egy határteret - átmenetet a városi tipográfiáról a vidékre. A házban különböző típusú (65 m2-től 125 m2-ig) lakások és különböző célú közterületek jelenléte miatt az építészek olyan környezetet akartak létrehozni, amely alkalmas egy helyi közösség megjelenésére, és vonzó központot kíván létrehozni a teljes terület.
10 emelet: Forté, Melbourne
807 Bourke Street, Victoria kikötő
Fejlesztő - kölcsönkölcsön
A 32,17 m magasságú Fortét a világ legmagasabb faépületének tartják: 10 emeletes, mindössze 11 hónap alatt emelték, és 38 munkanap kellett a fa tartószerkezet felszereléséhez. A házban 23 apartman található: 7 egyszobás (59 m2), 14 kétszobás (80 m2) és 2 kétszobás penthouse (102 m2).
Az alap és az első emelet vasbetonból készül: amellett, hogy a terhelést a talajra viszi, megvédi a borító fa részt a régió tipikus problémájától - a termeszek támadásaitól. Minden más elem keresztrétegelt panelekből készül - a falaktól és a mennyezettől a liftaknákig és a lépcsőkig. Falak - 5 rétegű, 128 mm-es panelek, mindkét oldalán 13 mm-es tűzálló vakolattal. Padlók - 146 mm-es panelek 16 mm-es tűzálló vakolat réteggel. Ezen szerkezetek tűzállósági határa 90 perc. A külső fal, 6 méterre a szomszédos helyhez közel, megvastagodott, hogy további védelmet nyújtson a tűz ellen ebben az irányban. A panelek fémrögzítését a falakhoz esztrich rejti. A lift és a lépcsőházak kettős falakban készülnek: a tervezők számításai szerint az épület egy részének összeomlása esetén képesek megőrizni integritásukat és teherbírásukat.
A homlokzatok alumínium panelekkel vannak szemben, az erkélyeket, amelyek a padlólemezek folytatását jelentik, poliuretán vízszigetelő membránnal, majd az esztrich mentén csempékkel borítják. A fából készült CLT panelek csak a loggiák mennyezetén és minden lakás belsejében az egyik falon maradnak nyitva.
A loggiákban van egy hely a mini kertek számára, a csapadékot összegyűjtik és technikai célokra használják fel, ideértve a sprinkler rendszert is.
14 emelet: Treet, Bergen
Damsgårdsveien 99
ARTEC Arkitekter / Ingeniører
A norvég Bergen városban építkezés folyik
49 méteres faház - a mai legmagasabb a világon. A 62 leendő lakás felét már eladták, és 2015 októberében a bérlőknek a 14 emeleten kell letelepedniük.
Az összes függőleges terhelést függőleges fagerendák (495 x 495 mm és 405 x 650 mm szelvényű oszlopok, 406 x 405 mm merevítők), a lépcsőházakat, lépcső- és emelőtengelyeket, falakat és mennyezeteket pedig a CLT panelekből állítják fel. A fő csapágyrendszer (tartószerkezetek) tűzállósági ideje 90 perc, a másodlagos (CLT panelek) - 60 perc.
A projekt egyik fő célkitűzése az volt, hogy megtalálja a módját, hogy ellenálljon a könnyű fa szerkezeteknek a tengerparti város nagy szélterhelésének. Az épület tömegének növelése, a merevség növelése a rácsos elemek egymáshoz való csatlakoztatásával és a lengési amplitúdó csökkentése érdekében három betonlapot adtak hozzá födémként - az ötödik és a tizedik emelet szintjén és tetőként. Így az épület tetején lévő rácsos rácsok maximális vízszintes elhajlása 71 mm, ami az épület magasságának 1/634 része: ez megfelel a norvég 1/500 szabványnak.
A szeles és nedves időjárás nemcsak a konstruktív megoldást, hanem a ház megjelenését is befolyásolta: az északi és a déli homlokzat üvegezett, a nyugati és a keleti homlokzat fémlemezekkel volt szemben.
Lehetséges jövő
A CLT panelekből készült konstrukciók költsége még mindig meglehetősen magas. Ez elsősorban a piaci szereplők korlátozott számának köszönhető: a világon csak 2-3 nagy gyártó van, és a költségek nagy része az Ausztriából - a fő szállítóból - érkező anyagszállításra esik az egész világon.. Ironikus módon a pénzügyi költségek mellett ez "jelentős" CO2-kibocsátást "biztosít" - amelyet olyan szorgalmasan sikerült elkerülni, ha a fát építőanyaggá változtatták.
De a CLT technológia hívei nem csüggednek: bíznak benne, hogy a fa felhőkarcolóké a jövő. A vasbeton mag és a fa másodlagos tartórendszer kombinálásával, vagy fordítva, a monolit mennyezetű faoszlopok és gerendák 25-30 vagy akár 40 emeletes épületekkel is felállíthatók. Számos mérnöki számítás készül, bebizonyosodik egy ilyen jellegű épület mindössze egy hét alatt történő megépítésének lehetősége, tudományos munkákat mutatnak be a nyilvánosságnak, és kidolgozzák a fa sokemeletes épületek lehetséges építészeti megoldásait.
Michael Green kanadai építész, a fa toronyépítés ötletének egyik leghíresebb hirdetője reméli, hogy szülőföldje, Vancouver lesz a vezető a fa toronyházak számában, és a vasbeton korszaka azután befejeződik század: "Még soha nem láttam embereket belépni az egyik épületembe, ők átöleltek egy acél vagy beton oszlopot, de egy fából készültekkel!"
