25-етажният небостъргач Ascent в Милуоки има дървена хибридна структура с

25-етажният небостъргач Ascent в Милуоки има дървена хибридна конструкция с шест равнища за паркиране в основата и 19 жилищни и развлекателни равнища нагоре
(снимка: Thornton Tomasetti / оповестена в American Society of Civil Engineers)

Това е един от тези случаи, когато най-актуалната модерност среща най-отлежалата шаблонност, единствено с цел да се роди нещо брилянтно. Съвременната технология за строителство с дърво прави допустимо издигането на високи здания, които да са здрави, огнеустойчиви, с удобен микроклимат и… по-екологични от тези от бетон и стомана.

В Университета на Торонто, тъкмо против футболния стадион, служащи издигат 14-етажна постройка с място за класни стаи и кабинети на преподаватели. Това, което е извънредно, е по какъв начин я строят – посредством скрепване на великански греди, колони и панели, направени от дървo.

Всеки дървен детайл се доставя на платформа. После висок кран го повдига до вярното място и го държи, до момента в който служащите го прикрепят. В полузавършен тип постройката наподобява на дървена мебел в развой на сглобяване.

Строителната бригада употребява технология за градеж от солидна дървесина. В този тип структура се употребяват солидни дървени греди, чиято дължина може да е колкото половината от дължината на футболно игрище. Те се употребяват вместо стоманени греди и бетон. Въпреки че към момента е относително извънредно, това строителство става все по-популярно и стартира да се появява в градове по целия свят.

Днес най-високата дървена постройка е 25-етажният небостъргач „ Ascent ” в Милуоки, приключен през 2022 година Тази година обаче в развой на създаване са 84 солидни дървени здания, все с по осем етажа или по-високи, а други 55 са проектирани и ще се строят. 70% % от съществуващите и бъдещите дървени здания са в Европа, към 20 % в Северна Америка, а останалите – в Австралия и Азия, съгласно отчет на Съвета за високи здания и градски местообитания.

Масивната дървесина, която се употребява за градежите, е привлекателна опция на енергоемките бетон и стомана, които – взети дружно – са отговорни за съвсем 15 % от световните излъчвания на въглероден диоксид. Въпреки че специалистите към момента разискват ролята на солидния дървен материал в битката с изменението на климата, мнозина считат, че той е по-добър за околната среда от сегашните подходи към строителството. Разчита се на дървесина, въпреки всичко тя е възобновим запас.

Масивният дървен материал предлага и друга хармония, която може да накара една постройка да се усеща като по-приятна. „ Хората са изтощени от стомана и бетон ”, споделя Тед Кесик, строителен академик в Института за солиден дървен материал към Университета на Торонто, който предизвиква всеобщите проучвания и разработки в региона на дървения материал. Със своя топъл, комфортен тип и естествени краски дървеният материал може да бъде образно по-приятен. „ Хората в действителност обичат да гледат дървото. ”

Пак дърво, само че по-здрава конструкция

Използването на дърво за здания не е нищо ново, несъмнено. Индустриализацията през 18-ти и 19-ти век докара до появяването на огромни заводи и хранилища, които постоянно бяха издигнати от „ тухли и греди ” — рамка от тежки дървени греди с външни тухлени стени.

Тъй като постройките срещнаха да стават все по-високи обаче, строителите се насочиха към материали като бетон и стомана. Дървените останаха потребни най-много за къщи и други дребни здания, направени от елементарен солиден дървен материал.

Но преди към 30 години строители в Германия и Австрия започнаха да опитват с нови техники за разработване на солидни дървени детайли от този елементарно наличен материал – дървото. Изследователите използваха разнообразни способи, с цел да комбинират по-малки части дърво в огромни, здрави и твърди греди и плоскости, които не изискват изсичане на огромни остарели дървета.

Резултатът е солиден дървен материал, който леко прилича шперплат, само че в доста по-голям мащаб: по-малките парчета се наслояват и слепват под налягане в огромни, профилирани преси. По този метод могат да се произведат греди с дължина до 50 метра. Материалът се е слепено-ламинирана дървесина и може да размени огромна част от стоманените детайли. Панели с дебелина до 50 сантиметра, нормално от кръстосано-ламинирана дървесина, заменят пък бетона за стените и подовете.

Тези дървесни композити могат да бъдат изненадващо здрави – по-здрави от стоманата. Но солидният дървен детайл е по-обемист, с цел да реализира същата издръжливост. Колкото по-висока е постройката, толкоз по-дебели са дървените опори. В един миг те просто заемат прекалено много място. Така че за по-високите солидни дървени здания, в това число небостъргача Ascent, архитектите постоянно се обръщат към композиция от дърво, стомана и бетон.

Съвременни технологии

Всичко това нямаше да е допустимо без намесата на най-модерните технологии. За изработката на дървените греди и плоскости се употребяват на първо време 3D моделиране и симулации. Дървените панели се проектират благодарение на модернизиран CAD програмен продукт, с помощта на което всеки дървен съставен елемент има своите неповторими параметри и надлежно заема тъкмо несъмнено място в структурата. Тези дървени съставни елементи се подлагат и на цифрови симулации, с цел да се наблюдава държанието им в целокупност.

Когато дизайнът на дървения съставен елемент е подготвен, CAM програмен продукт „ превежда ” дизайна в машинно четим код за автоматизирани машини като CNC (машини с компютърно цифрово управление). Тези машини режат дървените панели точно и бързо. Този развой подсигурява милиметрова акуратност при рязане и фрезоване за оформянето на прозорци, порти и други отвори.

Технологията на баркода също се намесва тук. Обичайно всеки обособен дървен съставен елемент в структурата има тъкмо избрана позиция и следенето им става посредством баркодове.

Самото произвеждане на дървесината е мощно автоматизирано също. Слепването на обособените пластове дървен материал е решаваща стъпка в процеса на направа на дървените детайли. Автоматизираните системи управляват точно нанасянето на лепилото, осигурявайки отмерено систематизиране и оптимална издръжливост.

За местенето и манипулирането с дървените колони и плоскости се употребяват, несъмнено, роботи. За надзор на качеството пък се ползват други цифрови технологии като да вземем за пример лазерно сканиране за разкриване на недостатъци в размерите.

Ами в случай че стане пожар?

В исторически проект едно от най-очевидните опасения при потреблението на солиден дървен материал за високи здания е пожарната сигурност. Доскоро доста строителни правила лимитираха дървените структури и ги разрешаваха единствено за ниски здания.

Въпреки че не е належащо да са изцяло огнеупорни, постройките би трябвало да са проектирани по този начин, че при пожар да устоят задоволително дълго, с цел да дадат късмет на пожарникарите да овладеят пламъците и на жителите – да излязат. Материалите, употребявани в стандартните небостъргачи, да вземем за пример, би трябвало да запазят целостта си при пожар в продължение на три часа или повече.

За да показват огнеустойчивостта на дървения материал, инженерите слагат дървените детайли в газови горивни камери и следят тяхната целокупност. Други проби подпалват макети на солидни дървени здания и записват резултатите.

Тези проби последователно убедиха регулаторите и клиентите, че солидният дървен материал може да издържи на горене задоволително дълго, с цел да бъде безвреден при пожар. Това частично се дължи на обстоятелството, че има наклонност по външната страна на дървения материал още овреме да се образува полу- “овъглен ” пласт, изолирайки вътрешността от огромна част от топлината на огъня.

В последна сметка солидната дървесина получи най-голямото „ да ” през 2021 година, когато Съветът по интернационалните кодекси промени Международния строителен кодекс, който служи като модел по целия свят, и разреши солидно дървено строителство с височина до 18 етажа. Предвид тази смяна се чака от ден на ден и повече обитаеми места да актуализират своите строителни кодекси, с цел да разрешават построяването на високи дървени здания.

Голямото предизвикателство

Има обаче други провокации. „ Влагата е същинският проблем, а не огънят ”, споделя Щефен Леман, проектант и академик по градска резистентност в Университета на Невада, Лас Вегас.

Във всички здания би трябвало да се управлява влагата, само че това е сериозно значимо за солидния дървен материал. Мокрото дърво е уязвимо: то стартира да гние, завъжда гъбички, става храна за инсекти. Строителите имат практики, посредством които предотвратят намокрянето на дървото по време на превозване и строителство.

После те ползват повсеместен проект за ръководство на влагата, в това число планиране на системи за отопление и вентилация, с цел да предпазят натрупването на влага. За спомагателна отбрана от инсекти дървото може да бъде обработено с пестициди или заобиколено от мрежа или други физически бариери – изключително там, където се среща със земята.

Множество позитиви

Потенциалните преимущества на солидния дървен материал са многочислени.

Борбата с световното стопляне значи понижаване на излъчванията на парникови газове от строителния бранш, който е виновен за 39 % от излъчванията в международен мащаб. Масивният дървен материал и други материали на биологична основа могат да бъдат значима част от усилието за понижаване на излъчванията.

Според анализите, 18-етажният блок „ Brock Commons ” в Британска Колумбия да вземем за пример е икономисал еквивалента на 2432 тона излъчвания на CO2 спрямо сходна постройка от бетон и стомана. От тази цифра 679 тона са спестени от самия развой, т.к. няма излъчвания на парникови газове от производството бетон и стомана. Други 1753 тона CO2 еквивалент са „ заключени ” в самата дървесина.

Освен това постройките от дърво са доста по-уютни и приятни за обитаване. Те резервират топлината по-добре, а и биха могли да бъдат основа за по-здравословна интериорна среда.