Snažan zemljotres magnitude 7,8 koji je nedavno pogodio Filipine ponovo je otvorio pitanje otpornosti zgrada na velika seizmička opterećenja. Prizori urušenih objekata, oštećenih fasada i ruševina na ulicama podsetili su na posledice koje potresi mogu da ostave u urbanim sredinama.
Za potrebe testiranja izrađen je modularni CLT objekat (Foto: University of Auckland, CC BY-NC-ND)
Kod snažnih potresa osnovni cilj projektovanja jeste zaštita ljudskih života i sprečavanje potpunog urušavanja. Međutim, savremeno inženjerstvo sve više razmatra i pitanje šta se događa sa objektom koji formalno izdrži zemljotres, ali pretrpi toliku štetu da njegovo saniranje postane dugotrajno, skupo ili neisplativo.
Brojne savremene zgrade projektovane su tako da ne dođe do kolapsa, ali su nakon seizmičkih udara često potrebne višegodišnje popravke koje mogu koštati više miliona dolara. Pojedini objekti, iako nisu bili blizu rušenja, na kraju su morali da budu srušeni zbog obima oštećenja.
Istovremeno, građevinski sektor je pod pritiskom da smanji svoj veliki udeo u globalnim emisijama gasova sa efektom staklene bašte, zbog čega se traže sistemi koji istovremeno doprinose otpornosti i smanjenju ugljeničnog otiska.
Jedno od rešenja koje bi moglo da odgovori na oba zahteva zasniva se na savremenoj gradnji od drveta. U ispitivanju u punoj razmeri, sprovedenom prošlog meseca na Novom Zelandu, proveravana je modularna tehnologija zasnovana na konstrukciji od unakrsno lameliranog drveta, poznatog kao CLT.
Iako se drvo često povezuje sa klasičnim lakim montažnim kućama, savremeni sistemi masivnog drveta znatno se razlikuju od tradicionalne drvene gradnje. CLT nastaje lepljenjem slojeva drvenih ploča postavljenih pod pravim uglom, čime se dobijaju veliki konstrukcioni paneli pogodni za višespratne objekte.
Kao obnovljiv materijal, drvo skladišti ugljenik koji je apsorbovalo tokom rasta i može doprineti smanjenju ugrađenih emisija u zgradi. CLT je pogodan i za prefabrikaciju, pošto se elementi ili čitavi moduli mogu proizvoditi van gradilišta, a zatim dopremati i montirati na lokaciji. Takav pristup može skratiti vreme građenja, smanjiti količinu otpada i ograničiti ometanje okoline tokom izvođenja radova.
Dosadašnja istraživanja pokazala su da drvene konstrukcije mogu imati veoma dobre performanse pri zemljotresima. Ipak, manje je poznato na koji način modularne zgrade od masivnog drveta podnose međusobna pomeranja etaža tokom seizmičkog delovanja.
Zbog toga je razvijen sistem veza koji etažama omogućava kontrolisano relativno pomeranje tokom zemljotresa, umesto da se kompletna zgrada ponaša kao potpuno kruta celina. Na taj način smanjuju se naprezanja u glavnoj konstrukciji.
Kada podrhtavanje prestane, sistem pomaže objektu da se vrati u početni položaj, čime se ograničavaju trajna oštećenja i povećava mogućnost brzog ponovnog korišćenja zgrade.
Za potrebe provere izrađen je modularni CLT objekat u punoj razmeri, koji je potom ispitan na simulatoru zemljotresa, odnosno "shake table" uređaju Univerziteta u Oklandu.
Zgrada je fizički imala dve etaže, ali je na krovu postavljeno dodatno opterećenje kako bi se simulirale sile karakteristične za trospratni objekat. Takve zgrade predstavljaju jedan od najčešćih oblika stanovanja srednje gustine na Novom Zelandu.
Tokom ispitivanja model je bio izložen seriji zemljotresnih opterećenja sve većeg intenziteta. Simulirani su efekti udaljenih potresa, ali i događaja čiji se izvor nalazi bliže objektu, što podrazumeva znatno zahtevnije uslove za konstrukciju.
Rezultati su pokazali da je sistem veza omogućio kontrolisano pomeranje pojedinačnih etaža. Tako je deo energije potresa apsorbovan i raspršen, dok je glavna drvena konstrukcija ostala zaštićena od oštećenja.
Posebno važnim smatra se ponašanje konstrukcije nakon prestanka podrhtavanja. Objekat se vratio u prvobitni položaj, bez trajnog naginjanja ili pomeranja. Takva karakteristika, poznata kao samocentriranje, ključna je za objekte koji nisu projektovani samo da prežive zemljotres, već i da se nakon njega što pre vrate redovnoj upotrebi.
U stvarnim uslovima ovakvo ponašanje moglo bi da znači niže troškove sanacije, manje prekida u korišćenju objekta i brži povratak stanara ili korisnika u zgradu. Ipak, ispitivanje nije obuhvatilo ponašanje nenosećih elemenata, poput unutrašnjih obloga, instalacija i završnih radova, koji često pretrpe značajna oštećenja i kada osnovna konstrukcija ostane očuvana.
Uprkos tome, rezultati pružaju ohrabrujuće pokazatelje da modularne zgrade od masivnog drveta mogu biti projektovane ne samo za izdržavanje velikih zemljotresa, već i za oporavak uz minimalnu štetu.
Naredni koraci podrazumevaju uključivanje ove tehnologije u kompletne građevinske sisteme, kao i procenu dugoročnih performansi, praktične primene i komercijalne opravdanosti.
