„ESSVE“ keičia medinių konstrukcijų tvirtinimo sprendimų pramonę ir skatina rinktis tvarius sprendimus
Medinės konstrukcijos sparčiai skinasi kelią tarp populiariųjų pastatų konstrukcijų. Vakarų Europoje ir pasaulyje statybos būdai naudojant medieną yra skatinami tiek architektų ir dizainerių, tiek valdžios institucijų, pastarųjų keičiami ar atnaujinami reglamentai šiandien jau leido pastatyti daugiau nei 80 m aukščio pastatus iš medinių konstrukcijų. Per praktinius pavyzdžius tampa aišku, kad medinės pastatų sistemos gali būti naudojamos įvairios paskirties ir dydžio pastatams, skiriasi tik metodai ir pasirenkamas konstrukcijų pavidalas. Švedijos, Jungtinės Karalystės ir Vokietijos architektai pasakoja apie praktinius medinės statybos aspektus.
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, dominuojančios Šiaurės ir Vidurio Europoje.
Skydų sistema. Tai plokščiaisiais pastato elementais, pavyzdžiui, sienomis arba grindimis, paremta sistema. Naudojami lengvi mediniai rėmai arba medžio masyvo elementai. Plokštės gali būti viso reikiamo dydžio, bet dažniausiai sudalijamos į 1200 mm pločio elementus dėl lengvesnio transportavimo. Perdangos elementai netinka ilgo tarpatramio konstrukcijoms, tarpatramio ilgio apribojimas apie 8–10 metrų. Stogo elementai gali turėti ilgesnius tarpus.
Modulinė sistema (tūriniai moduliai). Daugiausia naudojamos lengvų konstrukcijų rėmų sistemos, tačiau yra pavyzdžių, kai pasirenkami medžio masyvo elementai. Pagrindinis principas tas, 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.
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. Čia pritaikomas konstrukcinis kolonų ir sijų tinklelis. 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).
Švedų architektas ir Karališkojo technologijos instituto 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 dengiančiaisiais lakštais, kurie pagaminami gamyklose, o vėliau pristatomi sunkvežimiu ir surenkami kaip sienų ir grindų skydinė sistema. Taip atrodo mūsų tradicinė medinė statyba. Šiandien vis dažniau naudojami moduliniai (tūriniai) 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, E. 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.“
„Projektuodami medinius daugiaaukščius kaskart dedame daug pastangų kuriant grindų pertvaras, 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.“
Eriko Stenbergo rekomendacijomis: dabartinės Švedijos medinės statybos praktikos apžvalga
Svarbu atsižvelgti ir į tai, iš kur medienos ištekliai atsiranda, negriauti natūralių biotopų dėl plynų kirtimų.
/ E. Stenbergas /
Auganti medienos pramonė
Medinės statybos srityje Švedija šiuo metu daro labai sparčią pažangą. Šiandien Švedijoje statoma per 20 proc. medinių daugiabučių, kai dar prieš penkerius metus buvo tik 10 proc., per trumpą laiką jų skaičius padvigubėjo. E. Stenbergas pažymi, kad medinės statybos sektorius siekia šį skaičių pakelti iki 30–40 proc., tad pajėgumus vėl teks didinti dvigubai. Labai svarbu, kad šią kryptį palaiko Švedijos vyriausybė. Ji pristatė strategiją, kaip naudoti daugiau medienos gyvenamųjų būstų statyboje, todėl ši pramonė turi puikių galimybių augti. 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 atliekama daug tyrimų, analizuojančių, kaip geriausia 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 Karališkojo technologijos instituto docentas E. Stenbergas.
Jungtinėje Karalystėje medinės statybos pramonė taip pat auga, 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 kolonų ir sijų sistemą, naudojant klijuotąją sluoksninę medieną (GLT) arba sluoksniuotojo lukšto medieną (LVL).
Medinis konstruktyvas pagal pastato aukštį
Iki 4 aukštų puikiai pasiteisina tradicinis medinis karkasas, skydų sistema.
Iki 4–10 aukštų inžinerinės medienos elementai tampa tinkamiausia konstrukcijų forma.
Viršijus 10 aukštų, ieškoma būdų, kaip sustiprinti konstrukciją naudojant klijuotosios sluoksninės medienos (GLT), sluoksniuotojo lukšto medienos (LVL) kolonas ir sijas arba betoninę šerdį ar plieninius konstrukcinius elementus.
„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 įvardyčiau apie šešis aukštus, iki kol pradedame svarstyti betono ar plieno laiptines ir šachtas“, – pasakoja Londone įsikūrusios studijos „Waugh Thistleton Architects“ architektas Alastairas Ogle.
Ne mažiau populiarus būdas – patalpas statyti kaip dėžes ir transportuoti į vietą
„Yra keletas būdų, kaip naudojant tokią sistemą surenkami butai. Paprastai gaminami tik moduliai, skirti sudėtingesniems kambariams inžinerine prasme, pavyzdžiui, virtuvėms ir vonios erdvėms, o tada naudojami skydai visiems didesniems kambariams konstruoti, kur yra mažiau komunikacijų – svetainėms, miegamiesiems. Paprastai tokie moduliniai tūriniai elementai Jungtinėje Karalystėje nėra visiškai 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, architektų ir inžinierių kūrybingumo.“
Stefanas Winteris, inžinerijos daktaro laipsnį turintis Miuncheno technikos universiteto 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 kolonų ir sijų. 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.
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 pranašumai. Pirmiausia – priešgaisrinė sauga, inžinerinės medienos elementai leidžia kurti labai tvirtus pastatus, atsparius ugniai 90 minučių. Iš daugybės atliktų bandymų žinoma, 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 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 konstrukcijų dalį. Šiuo metu Vokietijoje galioja taisyklė: atviros gali būti grindys ir papildomai viena siena, bet visi kiti patalpos paviršiai turi būti padengti nedegia medžiaga.“
Marga Klompé edukacinės įstaigo pastatas Nyderlanduose, 2023 m. Architektai Powerhouse Company. Sebastian van Damme nuotr.
Moduliniai surenkamieji elementai nuo A iki Z
„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 8 000 kv. m. mokyklą iš modulių. Tai gana paprasta, nes klasių dydis 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 2,5 x 3,5 m. Viskas tokiame modulyje jau sumontuota, išklijuotos plytelės, įrengtos inžinerinės komunikacijos. Tokie moduliai pristatomi į statybvietę ir sujungiami iš išorės. Dėl saugumo 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 stumdomąsias 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 profesorius.
Ugnis nėra didžiausias priešas
Kalbėdamas apie Europos šalyse skirtingus priešgaisrinius reglamentus, S. Winteris teigia tokių skirtumų nesuprantantis. „Aš asmeniškai nesuprantu priešgaisrinių taisyklių skirtumų Europos Sąjungos šalyse. Manau, Klaipėdoje gyvenantis žmogus turi turėti tokius pat priešgaisrinės saugos reikalavimus kaip ir asmuo 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 su laiku 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. Winteris.
Vokietijoje yra naudojama natūrali apsauginė medžiaga, tačiau ji gali pūti, jei drėgmės kiekis konstrukcijoje viršija 30 proc., todėl privaloma užtikrinti, kad konstrukcija išliks sausa visą eksploatavimo laiką. Jei galima tai užtikrinti, tada eksploatavimo laikas yra neribotas. Medis nepasižymi karbonizacija kaip, pavyzdžiui, betonas, arba korozija kaip plienas, todėl 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, antrindamas švedų architektui E. Stenbergui, 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.“
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 statomi mediniai laiptai ar šachtos, o pastatams iki 22 m reikalingi specialūs leidimai. 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 šachtos daugeliu atvejų statomos iš medienos, nes kilus gaisrui liftas paprastai nenaudojamas, užtenka, kad laiptinė būtų saugi.
Prieš 20 m. Vokietijoje priešgaisrinių reglamentų klausimas buvo panašus kaip ir dabar Lietuvoje. Remiantis daugybe medinių konstrukcijų gaisrinės saugos tyrimų bei praktiniais projektais, įrodyta, kad galima pasiekti tuos pačius tikslus, kurie keliami 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“, – sako S. Winteris.
Pirmumas hibridiniams medienos elementams
Nors mediena ir yra atsinaujinanti medžiaga, turime siekti efektyvaus išteklių naudojimo net medienos sektoriuje. Profesorius S. Winteris teigia abejojantis, ar ateityje rinkoje pamatysime tokį didelį kryžmai sluoksniuotosios medienos (CLT) pasirinkimą.
„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 vykdome mokslinių tyrimų projektą, vertinami gaminiai, kurių išoriniai sluoksniai yra iš spygliuočių medienos (eglės) ir vidiniai sluoksniai iš ąžuolo arba buko medienos. Šie vidiniai sluoksniai išdėstyti tarpais ir tokiu būdu sumažinamas reikiamos medienos kiekis, tačiau išsaugomos visos kietmedžio stiprumo ir standumo savybės. Galima teigti, kad ateityje rinkoje atsiras produktų, kuriuose būtų derinami kietmedžiai ir spygliuočiai bei ugniai atsparūs sluoksniai integruoti pačiame gaminyje, siekiant pagerinti medinių konstrukcijų išteklių efektyvumą“, – pabrėžia profesorius.
