Top Baneris

Kaip Šiaurės ir Vidurio Europoje projektuojami mediniai daugiaaukščiai?

2021 gruodžio 16 d.
medine statybaTik SA
Joshua Jay Elliot nuotr.
Pasidalykite straipsniu

Medinės konstrukcijos sparčiai skinasi kelią tarp populiarųjų pastatų konstrukcijų. Vakarų Europoje ir pasaulyje statybos būdai naudojant medieną yra skatinami tiek architektų ir dizainerių, tiek valdžios institucijų, kurių keičiami ar atnaujinami reglamentai šiandien jau leido pastatyti daugiau nei 80 m aukščio pastatus iš medinių konstrukcijų.

Per praktinius pavyzdžius darosi aišku, kad medinės pastatų sistemos gali būti naudojamos statyti įvairios paskirties ir dydžio pastatams, skiriasi tik metodai ir pasirenkamas konstrukcijų pavidalas. Kokius medinės statybos metodus taiko ekspertai Švedijoje, Jungtinėje Karalystėje ir Vokietijoje? Apie tai pasakoja šių trijų šalių architektai, projektuojantys medinius statinius ne vienerius metus.

Daugiaaukštė medinė statyba Švedijoje prasidėjo maždaug 1995 m., kai tradiciškai darbai buvo atliekami statybvietėje, naudojant 45 × 95 mm elementų sistemą. Palyginti greitai atsirado surenkamosios sistemos, kurios dominuoja Šiaurės ir Vidurio Europoje. Labiausiai medinės statybos sistemos yra praktikuojamos ir tobulinamos Skandinavijos šalyse ir vokiškai kalbančiose Vidurio Europos šalyse – Vokietijoje, Šveicarijoje ir Austrijoje bei tam tikru mastu Jungtinėje Karalystėje.

SA biblioteka medine statyba baneris rubrikoje 01 1

Medinių pastatų konstrukcinės sistemos skirstomos į kelias pagrindines kategorijas:

• Skydų sistema. Tai plokščiaisiais pastato elementais, pavyzdžiui, sienomis arba grindimis paremta sistema. Naudojami lengvi mediniai rėmai arba medžio masyvo elementai. Plokštės gali būti pilno reikiamo dydžio, bet dažniausiai yra sudalijamos į 1 200 mm pločio elementus tam, kad būtų lengviau transportuoti. Perdangos elementai netinka ilgo tarpatramio konstrukcijoms, tarpatramio ilgio apribojimas yra apie 8 – 10 metrų. Tačiau stogo elementai gali turėti ilgesnius tarpus.

medine statyba
1. Skydų konstrukcija, McGraw-Hill (2011) 2. a) Konstrukcinė sistema su kryžmai sluoksniuotosios medienos elementais. b) X-Lam, Massivträhandboken (2006).

• Modulinė sistema (tūriniai moduliai). Daugiausia naudojamos lengvų konstrukcijų rėmų sistemos, tačiau yra pavyzdžių, kai naudojami medžio masyvo elementai. Pagrindinis principas yra tai, kad visa tūrinė dėžė, susidedanti iš sienų, grindų ir lubų, taip pat vidinių apdailos paviršių ir visų inžinerinių komunikacijų yra surenkama gamykloje ir pristatoma į statybvietę. Modulinės sistemos netinka ilgo tarpatramio konstrukcijoms, tarpatramio apribojimai yra apie 4 m dėl transportavimo apribojimų.

medine statyba 2
Tūrinis elementas arba modulis pagamintas iš lengvos konstrukcijos rėmų.
medinis daugiabutis konkursas

• Kolonų ir sijų sistema. Ši sistema atrodo lyg didelė karkasinė konstrukcija ir yra labai paplitusi pramoninių ir komercinių pastatų statyboje. Ji taip pat pasirenkama pastatams ar jų dalims, kur matoma laikančioji konstrukcija. Kolonų ir sijų sistema yra pagrįsta konstrukciniu sijų ir kolonų tinkleliu. Konstrukcija stabilizuojama per įstrižas tvirtinimo arba šlyties sienas. Sistema tinka ilgo tarpatramio konstrukcijoms, todėl dažnai yra pasirenkama arenoms projektuoti. Dėl didesnių elementų skerspjūvių ir dėl to didesnio tarpatramio ilgio kolonų ir sijų sistema patyrė tikrą renesansą, kai buvo sukurti inžineriniai medienos gaminiai, tokie kaip klijuotoji sluoksninė mediena (GLT) ir sluoksniuotojo lukšto mediena (LVL).

13873037525865

Skandinaviški medinių konstrukcijų sprendimai

Švedų architektas ir Karališkojo technologijos instituto (KTH) architektūros docentas Erikas Stenbergas pasakoja, kad tradiciškai, dėl priešgaisrinių reglamentų apribojimų, Švedijoje nebuvo statoma daug medinių daugiabučių namų, tačiau pastaruoju metu visa tai keičiasi ir iš medinių konstrukcijų statoma apie 20 proc. daugiabučių.  

„Projektuodami medinius daugiaaukščius, naudojame ir tūrinius modulinius elementus, ir skydų sistemas. Tradiciniai šių skydų gamybos būdai yra įprastas medžio karkasas arba 2 x 4 rėmai su dengiančiais lakštais, kurie yra pagaminti gamyklose, o vėliau pristatomi sunkvežimiu ir surenkami kaip sienų ir grindų skydinė sistema. Taip atrodo mūsų tradicinė medinė statyba. Šiandien vis dažniau naudojami tūriniai (moduliniai) elementai. Jie daugiausia gaminami naudojant jau apibūdintą karkasinę sistemą. Žinoma, pastaruoju metu matome ryškų kryžmai sluoksniuotosios medienos (CLT) elementų populiarėjimą ir tai šiek tiek kitokia technologija, kadangi mediena yra masyvi. Dauguma šiuo metu įgyvendinamų konstrukcijų su kryžmai sluoksniuotąja mediena taip pat yra sienų ir grindų plokščių konstruktyvas, tačiau Švedijoje jau turime ir keletą gamintojų, dirbančių su kryžmai sluoksniuotosios medienos moduliniais elementais.“

Kaip esminius aspektus, į kuriuos reikia atkreipti dėmesį projektuojant medinius pastatus, Erikas Stenbergas nurodo pastatų aukštį, garso izoliaciją ir žinoma, gaisrinę saugą. „Medinės perdangos yra storesnės, o turint didesnius matmenis, pagal bendrąjį planą galime projektuoti mažiau aukštų. Taigi vienas iššūkių, su kuriuo susiduriame projektuodami medinius pastatus yra rasti kuo plonesnę konstrukciją tam, kad būtų galima konkuruoti su populiariausiomis statybinėmis medžiagomis, pavyzdžiui, su betonu.“

medine statyba
Vienos „HoHo“. Nuotr. Michael Baumgartner KiTO

„Projektuodami medinius daugiaaukščius kaskart dedame daug pastangų į grindų pertvarų kūrimą, tam, kad kaip įmanoma labiau sustabdytume triukšmo perdavimą tarp aukštų. Į pertvaras dedame skiriamąją medžiagą, tam tikrą izoliacinį lakštą ir paliekame oro tarpą, kad garsas nepereitų kiaurai. Yra keletas tipiškų detalių, kurias rasite mano atrinktose nuorodose, – pasakoja E. Stenbergas ir priduria: – Ir, žinoma, negalime pamiršti apie gaisrinę saugą, bet aš nematau to kaip kažkokių apribojimų projektuojant, tiesiog yra taisyklės, kurių turime laikytis.“

medine statyba 3
Tarpbutinių grindų perdangų konstrukcija (Tyréns & Derome).

Auganti medienos pramonė

Medinės statybos srityje Švedija šiuo metu daro labai sparčią pažangą. Šiandien Švedijoje statoma apie 20 proc. medinių daugiabučių, kai dar prieš kelerius metus buvo tik 10 proc., per trumpą laiką jų skaičius padvigubėjo. E. Stenbergas pasakoja, kad medinės statybos sektorius siekia šį skaičių padidinti iki 30–40 proc., tad pajėgumus vėl teks didinti dvigubai. Labai svarbu, kad šią kryptį palaiko Švedijos vyriausybė, kuri pristatė strategiją, kaip padidinti medienos kiekį gyvenamųjų būstų statyboje, todėl medienos pramonė turi puikių galimybių augti. Pabaigoje architektas prideda, kad svarbu ne tik galvoti apie medinę statybą, nes medis yra ekologiška medžiaga, bet ir apie jo kilmę, gyvavimo ciklą ir kaip jį geriausiai pritaikyti kiekviename unikaliame projekte.

„Svarbu atsižvelgti ir į tai, iš kur medienos ištekliai atsiranda, negriauti natūralių biotopų dėl plynų kirtimų. Taip pat vis garsiau diskutuojama, kad mes nestatome pastatų tik iš vienos medžiagos, net mediniams statiniams reikės betono, todėl yra atliekama daug tyrimų, analizuojančių kaip geriausiai panaudoti medieną ir kitas medžiagas, atsižvelgiant į kiekvieno projekto unikalų kontekstą. Šiuo metu esame įdomioje eksperimentinėje fazėje, bandome daug įvairių dalykų, bet, manau, po 10–15 m. atrasime keletą būdų, kaip reikiamoje vietoje rasti tinkamiausias, tvariausias medžiagas ir mediena be abejonės bus viena jų“, – įsitikinęs architektas ir KTH docentas E. Stenbergas.

Keletas Eriko Stenbergo įvardintų naudingų nuorodų, kuriose pateikiama puiki dabartinės Švedijos medinės statybos praktikos apžvalga:

https://www.swedishwood.com/publications/list_of_swedish_woods_publications/design-of-timber structures/

https://www.swedishwood.com/publications/list_of_swedish_woods_publications/the-clt-handbook/
CYRILLE LALLEMENT 06
Nuotr. Cyrille Lallement

Medinės statybos principai Jungtinėje Karalystėje

Jungtinėje Karalystėje taip pat auga medinės statybos pramonė, plačiai naudojama inžinerinė, kryžmai sluoksniuotoji mediena (CLT), kai didžioji konstrukcijų apkrovos dalis eina per fasadą ir per vidines pertvaras. Pastaruoju metu vis daugiau svarstoma, kaip pašalinti apkrovą nuo fasado ir labiau taikyti stulpų ir sijų sistemą, naudojant klijuotąją sluoksninę medieną (GLT) arba sluoksniuotojo lukšto medieną (LVL). „Iki keturių aukštų puikiai pasiteisina tradicinis medinis karkasas, skydų sistema. Kylant iki 4-10 aukštų, inžinerinės medienos elementai tampa tinkamiausia konstrukcijų forma. O kai viršijame dešimt aukštų, ieškome būdų kaip sustiprinti konstrukciją naudojant klijuotosios sluoksninės medienos (GLT), sluoksniuotojo lukšto medienos (LVL) kolonas ir sijas arba betoninę šerdį, arba plieninius konstrukcinius elementus“, – pasakoja Londone įsikūrusios studijos „Waugh Thistleton Architects“ architektas Alastairas Ogle. – „Daugumoje projektų statome laiptus ir liftų šachtas iš kryžmai sluoksniuotosios medienos, ypač iki 11-13 aukštų ir gyvenamuosiuose namuose, kur turime papildomų vietų pastato apkrovoms paskirstyti. Biurams įvairdinčiau apie šešis aukštus iki kol pradedame svarstyti betono ar plieno laiptines ir šachtas.“

Nemažiau populiarus būdas – patalpas statyti kaip dėžes ir transportuoti į vietą. „Yra keletas būdų, kaip naudojant tokią sistemą surenkami butai. Paprastai pagaminami tik modulai, skirti sudėtingesniems kambariams inžinerine prasme, pavyzdžiui, virtuvėms ir vonios erdvėms, o tada naudojami skydai visiems didesniems kambariams konstruoti, kuriuose yra mažiau komunikacijų – svetainėms, miegamiesiems. Paprastai tokie moduliniai tūriniai elementai Jungtinėje Karalystėje nėra pilnai užbaigti, kai atvažiuoja į statybvietę, neįrengiama vidaus apdaila, kad darbams pasibaigus, kambarių paviršiai nebūtų apgadinami, – sako architektas A. Ogle. – Pasirinktas statybos būdas priklauso nuo projektuojamo statinio paskirties, leidžiamo aukštingumo ir architektų, bei inžinierių kūrybingumo.”

medines konstrukcijos
Nuotr. Thomas Lerch

Vidurio Europos praktika

Stefanas Winteris – inžinerijos daktaro laipsnį turintis Miuncheno technikos universiteto (TUM) profesorius pasakoja, kad dauguma medinių pastatų, kuriuos šiuo metu galima pamatyti įgyvendintus Vokietijoje, yra inžinerinės kryžmai sluoksniuotosios medienos (CLT) ir statybinės medienos skydų derinys.

„Išorinėms sienoms daugeliu atvejų pagrindinė konstrukcija yra iš inžinerinės medienos sijų ir kolonų. Turime karkasinę konstrukciją derinamą su statybinės medienos vidaus sienomis, skirtomis visam pastatui sutvirtinti. Tokia idėja, kad turime nelaikančias išorines sienas, padės ateityje (30,40,50 metų), kai norėsime jas atskirti nuo pagrindinės laikančiosios konstrukcijos ir pakeisti funkciją arba tiesiog aukštesnės šiluminės varžos elementais. Būtent tokį derinį naudojame labai dažnai“, – teigia profesorius.

image
Pavyzdys: a) išorinė siena su lengvo karkaso konstrukcija, b) išorinė siena su medžio masyvo karkasu.

Vokietija, pasak S.Winterio, šiuo metu Europoje pagamina daugiau nei 1,3 mln. kubinių metrų kryžmai sluoksniuotosios medienos (CLT) elementų per metus. Taip yra todėl, kad šalyje jau plačiai žinomi ir praktiškai įrodyti inžinerinės medienos gaminių privalumai.

„Privalumų yra tikrai daug. Pirmiausia – priešgaisrinė sauga, inžinerinės medienos elementai leidžia kurti labai tvirtus pastatus, atsparius ugniai 90 minučių. Iš daugybės atliktų bandymų žinome, kad inžinerinės medienos konstrukcijas ugniagesiams labai lengva gesinti.

Vokietijoje arba Vidurio Europoje šiuo metu turime pastatų, kurių grindys yra iš atvirų medinių elementų, kai kurios vidinės sienos yra iš inžinerinės medienos, nes jos yra viso pastato tvirtinimo konstrukcijos dalis ir tuomet turime lengvus išorinių sienų elementus, tai labai įprasta. Vidinės sienos dažniausiai apkaltos gipso kartono plokštėmis, nes žmonės mėgsta matyti kai kurias konstrukcijų dalis, pavyzdžiui, grindis, bet dauguma nenori visą dieną gyventi patalpoje, primenančioje pirtį. Tokia sienų apdaila projektuojama ir dėl ​​priešgaisrinės saugos: matome dalį, bet ne visą medinę konstrukciją, nes tai labai padidintų riziką įvykus gaisrui. Taigi turime šiek tiek apriboti atvirų medinių konstukcijų dalį. Šiuo metu Vokietijoje galioja taisyklė: atviros gali būti grindys ir papildomai viena siena, bet visi kiti patalpos paviršiai turi būti padengti nedegia medžiaga.“

medine architektura
Odunpazarı modernaus meno muziejus. „Kengo Kuma and Associates“ nuotr.

Kaip ir Švedijoje, Vokietijoje populiarėja statyba iš modulinių surenkamųjų elementų. „Turime tokį derinį: 3D modulius vonios kambariams ir virtuvėms, bei 2D surenkamuosius elementus išorinėms nelaikančiosioms sienoms ir kitoms dalims (pavyzdžiui, stogui). Mano nuomone, tokia praktika tik populiarės, visoje šalyje turime daug 3D modulių gamintojų. Daugelis jų kuria modulius pastatams, kuriuose yra daug standartinių sprendimų, pavyzdžiui, viešbučiams, studentų būstams, mokykloms. Šiuo metu su savo biuru dalyvaujame planuojant 8000 kv. m. mokyklą iš modulių. Tai gana paprasta, nes klasių dydis yra daugmaž vienodas, todėl galime panaudoti daug panašių modulių“, – pasakoja S.Winteris.

Tūrinių modulių dydžius riboja transportavimo galimybės. S.Winteris pabrėžia jų plotį ir aukštį iki 3,5 m. „Vonios modulis paprastai yra 2,5 m. x 3,5 m. Viskas tokiame modulyje jau sumontuota, išklijuotos plytelės, įrengtos inžinerinės komunikacijos. Tokie moduliai pristatomi į statybvietę ir sujungiami iš išorės. Saugumui jie turi tik specialias duris su spynomis, kurias montuodami turime pakeisti į įprastas vonios kambario duris. Langai taip pat yra modulio komplekte, išskyrus atvejus, kai turime labai dideles stumdomas duris, kurios kartais įrengiamos vietoje. Fasadas taip pat įrengiamas dar gamykloje, norime, kad kiek įmanoma mažiau darbų būtų atliekami statybvietėje. Priežastis Vokietijoje gana paprasta, pas mus nėra daug patyrusių darbuotojų, tai galioja ir visiems montavimo darbams vietoje. Šiandien pagrindinė priežastis ta, kad mums labai trūksta kvalifikuotų, išsilavinusių darbuotojų.“ – sako Miuncheno technikos universiteto (TUM) profesorius.

medinis karkasas

Ugnis nėra didžiausias priešas

Kalbėdamas apie priešgaisrinius reglamentus, kurie skiriasi Europos šalyse ir Stefanas Winteris teigia tokių skirtumų nesuprantantis. „Aš asmeniškai nesuprantu priešgaisrinių taisyklių skirtumų ES šalyse. Manau, kad Klaipėdoje gyvenantis žmogus turi turėti tokius pat priešgaisrinės saugos reikalavimus, kaip ir žmogus gyvenantis Romoje, Stambule ar bet kuriame kitame mieste. Tačiau šiandien turime skirtingus reikalavimus, kurių, be abejonės, reikia laikytis.“

Vis dėlto S.Winteris įsitikinęs, kad ugnis nėra didžiausias medinių konstrukcijų priešas. „Medinės konstrukcijos įvykus gaisrui yra labai tvirtos, netgi daug „draugiškesnės“ ugniai nei plieninės konstrukcijos, tai – faktas. Ir kartais daug „draugiškesnės“ nei betoninės konstrukcijos. Tačiau didžiausias medinių konstrukcijų priešas yra iš laiko ateinanti drėgmė – lietus. Kad vanduo neprasiskverbtų pro konstrukciją, reikia gero viso pastato išorinio paviršiaus detalizavimo, geros kokybės kontrolės gamyklose ir statybvietėse bei, jei įmanoma, naudoti ne vieną apsauginį sluoksnį, o mažiausiai dvigubą, ypač kai kalbame apie daugiaaukščius pastatus. – pabrėžia S.Wineris. – „Mes turime natūralią medžiagą, kuri yra nuostabi, tačiau ji gali pūti, jei drėgmės kiekis konsttrukcijoje viršija 30 proc., todėl turime užtikrinti, kad konstrukcija išliks sausa visą eksploatavimo laiką. Jei galime tai garantuoti, tada turime neribotą eksploatavimo laiką, nes mes neturime karbonizacijos, kaip ,pavyzdžiui, betonas, neturime korozijos, kaip plienas. Taigi didžiausias medinių konstrukcijų priešas – drėgmė iš išorės ir nutekėjimas iš vonios kambarių.“

Mediniai pastatai turi būti sandarūs tiek iš išorės, tiek jungiantis elementams vienam su kitu. Tai galioja ne tik kalbant apie drėgmės prasiskverbimą, bet ir apie garso. S. Winteris antrina švedų architektui E. Stenbergui ir teigia, kad nemažiau svarbus dalykas, kurį privalu apgalvoti projektuojant medinius pastatus yra triukšmo izoliacija. „Mediena yra lengva konstrukcija, todėl turite būti atsargūs, kad užtikrintumėte gerą garso izoliaciją. Daug detalizuotų tokių konstrukcijų pavyzdžių ir labai puikių pjūvių galite rasti interneto tinklalapyje www.dataholz.eu “, – teigia profesorius.

medine statyba 4
Vertikalūs pjūviai pastato, kuriam keliami aukšti reikalavimai, dėl garso izoliacijos. Grindų ir išorinės sienos sujungimo mazgai.

Medžio masyvo laiptinės ir lifto šachtos

Medžio masyvo elementai gali būti ir yra naudojami tiek gyvenamųjų pastatų laiptinių, tiek lifto šachtų konstruktyvui. Kadangi viena pagrindinių šių pastato dalių funkcijų yra evakuacija įvykus gaisrui ir konstrukcijos turi atitikti priešgaisrinės saugos reikalavimus, dažniausiai naudojami keli skirtingi konstrukcinių medžiagų deriniai.

„Vokietijoje iki 13 m aukščio pastatuose be didelių sunkumų statome medinius laiptus ar šachtas. O štai pastatuose iki 22 m turime prašyti specialaus patvirtinimo, tačiau turime keletą ir tokių sėkmingai įgyvendintų pavyzdžių. Žinoma, laiptai turi atitikti visus gaisrinius reikalavimus, todėl kartais paprasčiau naudoti betoninius laiptus ir aikšteles kartu su inžinerinės medienos sienomis aplink juos. Vis dėlto liftų šachtas daugeliu atvejų statome iš medienos, nes kilus gaisrui liftas paprastai nenaudojamas, užtenka, kad laiptinė saugi, – pasakoja S. Winteris ir priduria: – Prieš 20 m. Vokietijoje priešgaisrinių reglamentų klausimas buvo toks pat kaip ir dabar Lietuvoje. Atlikome daug medinių konstrukcijų gaisrinės saugos tyrimų. Remdamiesi šiais tyrimais ir daug praktinių projektų įrodėme, kad galime pasiekti tuos pačius tikslus, kuriuos keliame standartinėms konstrukcinėms medžiagoms: išstovėti tam tikrą laiką gaisro metu, sudaryti sąlygas ugniagesiams gelbėti žmones. Tuo remiantis, žingsnis po žingsnio, reglamentai keitėsi. Tai – ilgas procesas. Didžiausias žmonijos sunkumas yra skleisti žinias ir padėti jas priimti tiems, kurie patys to dar nematė.“

IMG 2393
Odunpazarı modernaus meno muziejus. „Kengo Kuma and Associates“ nuotr.

Ateityje – hibridiniai medienos elementai?

Nors mediena ir yra atsinaujinanti medžiaga, turime siekti efektyvaus išteklių naudojimo net medienos sektoriuje. TUM profesorius teigia abejojantis, ar ateityje rinkoje pamatysime tokį didelį kryžmai sluoksniuotosios medienos (CLT) kiekį.

„Kryžmai sluoksniuotosios medienos gamybai reikia daug žaliavos, tad esu įsitikinęs, kad ateityje pamatysime daugybę produktų, kurie yra hibridiniai, gaminami iš spygliuočių ir kietmedžio vienu metu. Pavyzdžiui, Miuncheno technikos universitete mes vykdome mokslinių tyrimų projektą, kuriame vertiname gaminį, kurio išoriniai sluoksniai yra iš spygliuočių medienos (eglės) ir vidiniai sluoksniai iš ąžuolo arba buko medienos. Šie vidiniai sluoksniai yra išdėstyti tarpais ir tokiu būdu sumažiname reikiamos medienos kiekį, tačiau išsaugome visas kietmedžio stiprumo ir standumo savybes. Taigi esu tikras, kad ateityje rinkoje atsiras produktų, kuriuose būtų derinami kietmedžiai ir spygliuočiai bei ugniai atsparūs sluoksniai integruoti pačiame gaminyje, siekiant pagerinti medinių konstrukcijų išteklių efektyvumą.“


Pasidalykite straipsniu
Komentarai

Rekomenduojami video