Gradnja drvetom: Susret istorije i savremene tehnologije

03.04.2014. | Gradjevinarstvo.rs

Posle pogubnih požara koji su opustošili velike delove urbanih pejzaža, gradovi su pre više od jednog veka bili željni tehnologije koja će im priskočiti u pomoć sa novim građevinskim materijalima i metodama. I naravno, istorija nije razočarala. Zgrada „Monadnock“ u Čikagu (izgrađena 1891. godine, delo arhitektonskog biroa „Burnham & Root“) imala je rekordnu konstrukciju od nosećih zidova od opeke i okvira od gvožđa, sa stepeništem od aluminijuma. I tu je trka ka budućnosti počela, sa neboderima od stakla, betona i čelika.

Drvo je u međuvremenu svedeno na upotrebu pri izradi nameštaja (od kojih su neki komadi prilično slavni) i uređenja enterijera. Građevinski materijali koji potiču od drveta su bili dobri za male kuće i umetničke paviljone, ali se nisu koristili kao centralna komponenta velikih zgrada.

Dakle, šta je tačno vankuverski arhitekta Majkl Grin (Michael Green) mislio kada je predložio korišćenje drveta za gradnju gradskih nebodera i višeporodičnih objekata do 30 spratova? „Zemlja gaji našu hranu“, rekao je on u govoru na konferenciji TED 2013. „Mi treba da idemo ka etici da zemlja treba da gaji naše domove.“

Prvo, tvrdi Gren, korišćenje drveta na sistematičniji način bi bilo dobro za održivost. Zgrade su odgovorne za skoro 50 odsto svih globalnih emisija gasova koji izazivaju efekat staklene bašte. U postupku izgradnje, tri odsto energije u svetu se koristi za proizvodnju čelika, a pet odsto za proizvodnju betona.

Drvo raste snagom sunca, i žetva drveta kroz održive šumarske prakse (dovoljno drveta za dvadesetospratnu zgradu naraste svakih 13 minuta, tvrdi on) bi takođe bila forma sekvestracije (zaplene) ugljenika, koji je inače oslobođen kada se drvo iseče i razlaže. A postoji mnogo mrtvog drveća unaokolo, i to ne samo zbog uticaja klimatskih promena. Vrsta bube koja se hrani drvetom (Dendroctonus ponderosae) u Severnoj Americi, koja doživljava procvat zbog toplijih temperatura, je već devastirala milione hektara šuma.

Umesto da se gradi sa letvama i gredicama malih dimenzija, savremena izgradnja drvetom bi bila postignuta korišćenjem tehnološko modernih metoda zasnovanih na super kompresovanim panelima od masovnog drveta – u suštini ogromnim, čvrstim prefabrikovanim elementima.

Kompresija takođe doprinosi zaštiti od požara, za koju Grin priznaje da je prvo pitanje koje dobija kada govori o izgradnji drvetom. Ove gušće drvene blokove je u stvari jako teško zapaliti – kao veliki, debeo panj u kaminu – i oni bi, naravno, postojali u okvirima sistema protivpožarne zaštite 21. veka, uključujući i sistema sprinklera.

Velika većina građevinskih normativa, koja se uglavnom zasnivaju na tragedijama od pre jednog veka, ograničila je visinu drvenih zgrada, i to često na samo četiri sprata.

Možda je Grinov najubedljiviji argument činjenica da će se oko tri milijarde ljudi preseliti u gradove u narednim decenijama, što je između ostalo opisano u knjizi „Planeta gradova“ (Planet of Cities), autora Soli Ejndžel (Solly Angel), i da će njima biti potreban smeštaj. Smeštanje svih ovih, većinom siromašnih ljudi zahteva više održivu gradnju, kaže on.

Australija je nedavno završila najvišu zgradu na svetu od drveta, a Švedska je već odobrila gradnju drvenog nebodera od 30 spratova, dok Vankuver razmatra Grinov predlog strukture slične visine. U nastavku vam predstavljamo projekat poslovne zgrade od drveta u Cirihu, arhitekte Šigeru Bana, čija konstrukcija ponovo smešta drvo na pijedestal građevinskih materijala.

Sedmospratna drvena poslovna zgrada u Cirihu

U centru Ciriha, nedaleko od glavne železničke stanice, spektakularna poslovna zgrada je nedavno počela da demonstrira potencijal drveta kao građevinskog materijala. Japanski arhitekta Šigeru Ban (Shigeru Ban), dobitnik ovogodišnje Prickerove nagrade, projektovao je novu zgradu sa sedam spratova sa vidljivom drvenom konstrukcijom kao dodatak sedišta izdavačke kuće Tamedia.

Strukturu karakteriše montažni proces sličan klasičnim sistemima gradnje i odlikuje je sveobuhvatan noseći sistem. Drveni elementi konstrukcije su namerno ostavljeni izloženi. Realizacija ovih arhitektonskih preduslova pomoću lepljenog laminiranog drveta vrhunskog kvaliteta za vidljive elemente i ukršetnih veza proizvedenih sa izuzetnom preciznošću je predstavljala veliki izazov za sve uključene partnere.

Jedan od ciljeva arhitekte Bana je bio da se izgradi struktura koja je u potpunosti sačinjena od drveta, slična tradicionalnim japanskim drvenim zgradama. Nisu samo stubovi i grede sačinjeni od drveta, već i spojevi: umesto vijaka, eksera ili čeličnih spojeva, specijalni tiplovi izrađeni od bukovine služe za prenos opterećenja i jačanje građevinskih komponenti. Noseća konstrukcija sa svojim stubovima pune visine, gredama i nosačima sa ovalnim presekom je stvorena kao precizan, mašinski isečen građevinski element koji je montiran na licu mesta slično trodimenzionalnoj slagalici. Planiranje i realizacija ovog ambicioznog projekta su bili veliki izazov za inženjere i graditelje.

Konstrukcija

Kao i u prethodnim projektima, Šigeru Ban je još jednom sarađivao sa Hermanom Blumerom (Hermann Blumer) i korporacijom „Blumer-Lehmann“ na razvijanju ovog koncepta. Glavni trakt, dugačak 38,15 metara, se sastoji od osam drvenih ramova sa međusobnim razmacima od 5,45 metara. Oni se sastoje od četiri stuba od kojih je svaki povezan sa parom greda po spratu. Kontinuirani stubovi se završavaju na nivou strehe i isporučeni su u jednom komadu. Svaki stub je napravljen od tri lepljene laminirane drvene komponente. Oni su visoki 21 metar sa poprečnim presekom od 440x440 milimetara i teže dve i po tone. Par greda se proteže preko 11 metara glavnog trakta zgrade i imaju uzdužno zakrivljenje od 25mm.

Stubovi i udvojene grede su vezane preko zglobova koji imaju specijalno stvorene spojnice napravljene od bukovine. Udvojene grede širine 240mm su napravljene od dva elementa od po 120mm širine. One su dopunjene sa 40mm širokim ovalnim panelima od bukve kao ojačanje duž četiri zgloba lepljene laminirane grede. U nastavku su grede vezane na krajevima. Kao rezultat toga, koncentrisano opterećenje može biti kontrolisano u odnosu na lateralni pritisak. Udvojene grede su povezane sa velikim, ovalnim tiplom od bukve smeštenim u precizno izdubljen ovalni usek u stubu. Dva ovalna panela od bukve ojačavaju umanjeni poprečni presek stuba duž zglobova, omogućavajući kontrolisano uvođenje opterećenja.

Pošto se u ovom slučaju opterećenja prenose preko kontakta, tačno uklapanje elementa je bio preduslov za planiranje i proizvodnju drvenih elemenata. Spojevi od bukovine su sakriveni. Kao rezultat toga, precizno balansirana geometrija zglobova doprinosi njegovom utisku - što je činjenica na koju je arhitekta posebno obratio pažnju. Krovne ploče napravljene od troslojnog panela debiljine 45mm stabilizuju strukturu. One su povezane sa armirano betonskim stepeništima duž prelaska ka postojećoj zgradi i severnom krilu.

Krovna konstrukcija se sastoji od krutih ramova koji se protežu 17,38 metara. Oni su postavljeni na konzolama napravljenim od bukovih panela koji su usidreni od strane udvojenih greda podnih ploča ispod. Unutrašnji stubovi na gornjem spratu ne prenose opterećenja i samo su povezani horizontalno preko drvenih konektora. Veze u ugaonim krutim uglovima krovnog rama su takođe napravljeni od panela od bukovine. U ugaonom delu, oni su udubljeni duž obe strane u cilju da podrže neharmonični prenos opterećenja sa greda, čime se povećava nosivost i duktilnost smicajućih veza.

Krilo zgrade duž ulice Verdštrase (Werdstrasse) je samo četiri metara širine. Ovde su ostali samo jedan unutrašnji i jedan spoljašnji stub, odvojeni identično kao na glavnom traktu. Jedna karakteristika objekta je ulazna oblast na uskom kraju zgrade. Kako bi stvorili prijemnu oblast slobodnu od stubova, rešetkasti ram duž prvog sprata se spaja sa dva centralna stuba preko zglobova i dijagonalnih podupirača. Specijalno oblikovani klinovi od bukovine su razvijeni za spojeve rešetkastog rama. Dvostruko zakrivljeno udubljenje rešetkastih podupirača ispunjava uslov da delovi duž oba stuba budu horizontalni iako stubovi nisu paralelni jedan sa drugim.

Posebni projektni alati za 3D modelovanje koji nisu u širokoj upotrebi kod drvenih konstrukcija su bili potrebni za ove komponente. Preciznost geometrije i ugradnje je igrala centralnu ulogu u planiranju i proizvodnji strukture. Otprilike 80 odsto građevinskih komponenti, uključujući drvenu konstrukciju, kao i staklenu fasadu, stepenište, unutrašnje staklene pregrade i hlađene plafone je prefabrikovano kako bi se garantovao visok kvalitet i brza montaža.

Proces izgradnje

Proizvodnja drvene konstrukcije uključivala je osnovnu strukturu i proizvodnju plafonskih elemenata koji mere 2,7 sa 5,3 metara. Plafoni sa šupljim jezgrom su već popunjeni sa peskom i izolacijom u radionici. Oni pružaju potrebnu toplotnu masu, kao i poboljšanu zvučnu izolaciju. Prefabrikovani građevinski elementi su prvo bili smešteni u skladište, a sunđeri i folije su služili kao zaštita primarne strukture tokom transporta na gradilište.

Na uskom gradilištu u gradu, logistika je predstavljala posebno težak zadatak: Postojala je samo jedna vozna traka dostupna za isporuku i skladištenje. Sve isporuke su koordinirane u minut od strane vodećeg izvođača radova. Za drvenu konstrukciju ovakvi uslovi su rezultirali sa do četiri isporuke dnevno tokom vršnog perioda.

Sklapanje je započelo duž južnog oboda postojećeg objekta. Osam drvenih ramova su bili unapred sastavljeni i podignuti u nizu, gde je svaki prethodni ram služio kao šablon za sledeći. Prvo je inicijalna polovina dvodelnih uparenih greda fiksirana na precizno izmerenim konzolama duž južnog zida zgrade. Nakon toga, četiri stuba sa unapred montiranim klinovima od bukovine su ugurani u pet parova greda, koje leže jedna iznad druge. Zatim je drugi red uparenih greda sastavljen. Svaki naredni je direktno podignut duž završenog rama.

Ceo ramovski element, koji teži 25 tona, je zatim podignut uz pomoć mobilnog krana nekoliko centimetara i pomeren do njegove završne pozicije duž sledeće linije stubova. Pošto se nosivi sistem obrće kada se element podiže, zvuci krckanja se mogu čuti sve dok se spojne površine ne poravnjaju. Ram je vertikalno održavan, mada ipak malo pod uglom kako bi se omogućilo postavljanje nosača sa njihovim ovalnim poprečnim presecima između indivudalnih ramova, sprat po sprat, od dna ka vrhu. Tokom tog procesa, ram je postepeno pomeran ka vertikalnom položaju. Elementi plafona su takođe prikačivani postepeno na svim spratovima.

Pošto centralno polje obuhvata oko tri i po puta veću površinu od graničnog polja, spoljni stubovi su neznatno povećani sve dok kruta krovna konstrukcija nije prikačena, a stubovi uterani na njihovu nultu poziciju težinom krova. Prema dvogodišnjem građevinskom rasporedu, četiri meseca je izdvojeno za izgradnju drvene konstrukcije i dodatnih dva meseca za opremanje enterijera. Raspored je optimizovan istovremenim radnim procesima i takođe podržan sa vertikalnim nizom strukturalnog sklopa. Kao rezultat toga, drvena konstrukcija je već bila završena duž prve linije stubova, dok je beton stepeništa u severnom krilu još bio izlivan. Propratni radovi su već mogli da počnu u glavnom traktu, dok je severno krilo bilo još u izgradnji.

Zaključak

Izvanredna struktura nove zgrade izdavačke kuće Tamedia prikazuje kvalitete drveta kao građevinskog materijala, i predstavlja izuzetnu referencu za drvene zgrade u urbanom kontekstu. Najviše od svega, pored konstruktivnih rešenja za drvenu konstrukciju skoro potpuno lišenu bilo kakvih čeličnih komponenti, atmosferski kvalitet unutrašnjosti zgrade je onaj koji fascinira zaposlene i posetioce: Namerno ostavljena izložena netretirana drvena konstrukcija stvara topli i prijatni prostorni utisak. Projekat demonstrira ideju jednostavnosti i jasnoće sa preciznim građevinskim kompletom u obliku konstruktivnog sistema i kombinuje digitalnu tehnologiju u projektovanju i proizvodnji drvenog građevinskog materijala kome nije oduzet njegov prirodni karakter.

Arhitekta Grin i dalje veruje da ovo može biti veliki trenutak za drvo. Veliki skepticizam je dočekao gradnju zgrade „Monadnock“ u Čikagu i Ajfelovu kulu u Parizu, primećuje on, ali su uskoro ti tada novi građevinski materijali i metode u potpunosti prihvaćeni. Ono što je bilo potrebno jeste prekretnica mašte. „Inženjering“, kaže on, „je lakši deo“.

Komentari: 0

TEKSTOVI /iz kategorije/


Anketa

Kojom vrstom toplotne izolacije je izolovan vaš stan/kuća?
Mladen 20.08.2019.
Mogao je put za Cacak i preko Panceva, srec...
Nikola K. 12.08.2019.
Oni koji to rade nisu normalni. Taj kip je ...
Goran 10.07.2019.
Kada ce da se uradi put Sremska gazela u Do...
Dragana Tošić 27.06.2019.
Poštovani, molim Vas za kontakt firme u S...
Darko 13.05.2019.
Gondola? Zbogom Kalemegdanu u UNESCO kultur...