Archi.ru: n äskettäinen artikkeli arkkitehti Gert Wingordin 8-kerroksisesta puutalosta Tukholmassa (9-kerroksinen, jos ullakko lasketaan) aiheutti lukijamme vilkkaan reaktion. Päätimme kehittää tätä aihetta ja puhua kahdeksan kerroksen tai sitä korkeammasta puusta rakennetuista rakennuksista - siitä, miten ne rakennetaan ja voiko puu kilpailla teräsbetonin kanssa.
Teknologiat
Monikerroksiset puurakennukset pystytetään ristilaminaatti- tai X-lam-tekniikalla - suurikokoisista ristiliimattuista paneeleista (CLT-paneelit), jotka tekevät kaiken perinteisen järjestelmän pylväiden, palkkien ja kattojen työn. Niiden valmistukseen käytetään yleensä kuusipuuta. Kuivatut puulamellit, joiden paksuus on 10 - 45 mm ja paine vähintään 0,6 N / mm2, ristiliimataan toisiinsa käyttäen sideainetta ilman fenoli-formaldehydihartseja. Kuitujen kohtisuoran järjestelyn ansiosta puun anisotropia tasoittuu, kuivumisen vaikutus vähenee melkein minimiin ja kantavuus paranee merkittävästi. Useimmiten paneeleita käytetään 3-7 kerroksen paksuisena.
Samassa paikassa, tuotannossa, tuloksena olevista elementeistä huolellisesti kehitettyjen piirustusten mukaisesti leikataan paneelit kaikkien tarvittavien aukkojen kanssa, joissakin tapauksissa jopa sähköjohtojen ja viestinnän kanavilla. Suurimmat mahdolliset mitat ovat 16,5 mx 2,95 mx 0,5 m, mutta niiden pituus on yleensä pienempi: kokorajoitus edellyttää kuljetustarvetta.
Sitten kaikki paneelit merkitään ja kuljetetaan rakennustyömaalle yhdessä yksityiskohtaisen kokoonpanokaavion kanssa. Tämä on yksi pisimmistä vaiheista, koska usein suurikokoiset puumateriaalit kulkevat paitsi maasta toiseen maan yli myös ylittävät valtameren: esimerkiksi Melbournen asuinrakennuksen tukirakenteet valmistettiin Itävallassa.
Rakennustyömaalla on jäljellä vain koota kaikki elementit oikeaan järjestykseen - ja tämä on melko vaikea tehtävä, insinöörit myöntävät: Useimmat virheet tehdään asennuksen aikana. Mutta jos ne voidaan välttää, prosessi on paljon helpompaa ja nopeampaa kuin perinteisten raudoitettujen betonikerrostalojen rakentaminen. Neljä rakentajaa ja nosturi koottivat 8-10-kerroksisen puurakennuksen 9-10 viikossa ja työskentelivät useita päiviä viikossa. Nämä tauot työhön liittyvät vaiheittaisiin paneelien toimituksiin: jos koko sarja tuotaisiin sisään kerralla, rakennusaineiden varastointiin tarvitaan erillinen halli. Tämän seurauksena se on noin 3 työpäivää kerroksessa - näin rakennuksen rakentaminen Murray Grovessa Lontoossa sujui. Nopeuden lisäksi monikerroksisten puutalojen rakentaminen erottuu rakennustyömaan puhtaudesta ja asennusprosessin suhteellisesta hiljaisuudesta.
Rakenteen suurimmat kuormitukset syntyvät seinälevyjen liitoksissa ja kattoseinien tukipisteissä. Paneelit liitetään toisiinsa nastoilla, teräslevyillä ja ristikkäisillä ruuveilla, joiden pituus voi olla jopa 550 mm.
Yksi CLT-paneeleista tehtyjen nykyaikaisten rakenteiden kiistaton etu on niiden suhteellinen keveys ja korkea kantavuus: pieni paino helpottaa kuljetusta, vähentää perustuksen kuormitusta ja nopeuttaa asennusprosessia. Kun otetaan huomioon sekä tuotantoon kuluva aika että suoran kokoonpanon aika työmaalla, kaikki yhdessä tulee ulos noin kaksi kertaa nopeammin kuin perinteisten järjestelmien rakentamisen yhteydessä.
Liimatulla paneelilla on korkeat akustiset ominaisuudet: niiden tiheys on huomattavasti suurempi kuin massiivipuun, ja työmaalla istuvuuden toleranssit eivät ylitä +/- 5 mm, kun taas raudoitetussa betonissa ne ovat 10 mm. Tämä tiukka sovitus lisää ilmatiiviyttä, vähentää lämpöhäviötä ja helpottaa rakenneosien liittämistä.
Valmistajat ja arkkitehdit korostavat muun muassa tämän tekniikan ympäristöystävällisyyttä. Puu on luonnonvara, joka uusiutuu nopeammin kuin kulutetaan. Puut imevät hiilidioksidia, ja puun elinkaaren aikana se kerääntyy (sekvenssejä), kunnes kasvi alkaa mädäntyä, hajoaa tai palaa: sitten CO2 vapautuu takaisin maaperään ja ilmakehään. Jos siis rakennuksessa käytetään terveellistä puuta, jossa on kertynyttä hiiltä, dioksidin palautumista ympäristöön ei tapahdu. Yksi kuutiometri puuta varastoi tonnia hiilidioksidia2ja uusi puu kasvaa kaadetun puun tilalle. Elinkaarensa lopussa puurakennukset on erittäin helppo purkaa ja kierrättää, käyttää uudelleen tai jopa tulla itse energialähteiksi esimerkiksi fossiilisena polttoaineena. Puun korvaaminen osalla rakennusalalla tällä hetkellä käytetystä teräksen tai teräsbetonin määrästä - tuotannossa erittäin energiaintensiiviset materiaalit - voi johtaa merkittäviin CO-päästöjen vähenemiin2.
Tulenkestävä
Monet ihmiset kyseenalaistavat monikerroksisten puurakennusten paloturvallisuuden. Tietenkin puu palaa, mutta teräs ei, mutta syttyvyysaste ei osoita palonkestävyyttä. Puun lämmönjohtavuus on alhainen ja se voi säilyttää rakenteen eheyden pitkään. Tukkia, palkkia tai paksua puupaneelia on erittäin vaikea sytyttää, mutta jos se syttyy, se palaa hyvin hitaasti ja ennustettavissa olevalla tavalla.
Kun puu lämpenee noin 280 ° C: n lämpötilaan, sen pinnalle muodostuu hiiltynyt kerros, joka tahraa ja eristää ytimen, mikä vaikeuttaa sisällä olevaa hapen virtausta, mikä hidastaa palamisprosessia. Massiivipuu hautuu nopeudella noin 0,5–0,8 mm minuutissa: esimerkiksi 30–50 mm ulkokerroksesta palaa 200 mm: n säteestä 60 minuutissa. Romahtamisvaara tapahtuu noin 500 ° C: ssa, koska tässä lämpötilassa suojaava hiilikerros kuumenee ja syttyy. Palonkestävyysraja - aika, jonka puurakenne säilyttää kantokykynsä - riippuu sen poikkileikkauksen koosta ja mitoista: mitä suuremmat mitat, sitä vaikeampi syttyä ja sitä hitaammin palamisprosessi on.
Samoissa lämpötiloissa palamaton, mutta lämpöä johtava teräs sulaa, deformoituu eri suuntiin ja noin 450–500 ° C: ssa se menettää kantokykynsä. Palontorjunnalta käsittelemätön teräsrakenne romahtaa 15 minuutin kuluessa palon alkamisesta, ja on mahdotonta laskea tarkalleen, missä romahdus tapahtuu. Siksi puurakentamisen tärkein etu tulipalossa on lisääntynyt palonkestävyys ja käyttäytymisen ennustettavuus.
Miksi se on tärkeää? Jos tulipalo syttyi eikä sen lähdettä ollut mahdollista neutraloida, on välttämätöntä viedä ihmiset rakennuksesta: evakuoinnin onnistumiseksi on tiedettävä tarkalleen, kuinka kauan rakenne säilyttää eheytensä ja missä se romahtaa. Poltettaessa puurakenteita tämä aika lasketaan ja niiden romahtamispaikka on ennustettavissa. Lisäksi puun polttaminen tuottaa kohtuullisen määrän savua, joka on harvoin myrkyllistä. Nämä luonnolliset ominaisuudet yhdistettynä moderneihin tulenkestäviin tekniikoihin osoittavat hyviä tuloksia.
Tulipalon estämiseksi rakenteet käsitellään tehtaalla palonsuoja-aineilla, ja lähteen neutraloimiseksi asennetaan varoitus- ja sprinklerijärjestelmät.
Korkeimmat puutalot
8 kerrosta: Bridport House, Lontoo
Bridport Pl Lontoo
Karakusevic Carson Arkkitehdit
Tukirungon tyypin valinnassa arkkitehdit lähtivät rakenteen painokriteereistä: rakennustyömaalla kulkee 1800-luvun viemäriputki, joka oli säilytettävä. Perinteinen teräsbetonirakennus olisi kohtuuttoman raskas, joten ristilaminaattilevyt valittiin.
Bridport House korvasi vanhan 5-kerroksisen 1950-luvun talon. Rakennuksessa on 41 huoneistoa, ensimmäisen kerroksen asukkailla on oma pääsy kadulle ja patiolle, ja lopun 33 huoneiston asukkailla on tilava parveke. Julkisivu on päällystetty tiilillä, ja ulkonevat parvekkeet on peitetty kuparilevyillä. Ristilaminoiduista paneeleista valmistettu rakennuksen runko koottiin 12 viikossa.
9 kerrosta: Stadthaus
24 Murray Grove Lontoo
Waugh Thistleton Arkkitehdit
Lontoon 24 Murray Grovessa on yhdeksän kerrosta, joissa on 29 kahden tyyppistä huoneistoa: vuokralaisten omistamat liiketilat ja Metropolitan Housing Trustin vuokratut yksiköt. Sosiaalinen lohko sijaitsee ensimmäisissä neljässä kerroksessa, kaupallinen lohko viiden viimeisen kerroksessa, ja nämä korttelit ovat täysin eristettyjä toisistaan.
Siirtyminen lohkosta toiseen heijastuu julkisivujen piirustuksessa: 4. kerroksen tasolla harmaat paneelit korvataan valkoisilla. Julkisivu on päällystetty 5000 paneelilla (1200 mm x 230 mm), joista 70% on puunjalostusteollisuuden kierrätettyä jätettä. Heidän piirustuksensa muistuttavat päivän aikana valon ja varjon leikkiä ympäröivien rakennusten ja puiden julkisivuissa.
Huolimatta siitä, että liimattujen paneelien rakentamisen tekniikka on kalliimpaa kuin perinteinen teräsbetoni, se auttaa säästämään rakennustyömaalla. Esimerkiksi samanlaisen teräsbetonirakenteen pystyttäminen vie noin 72 viikkoa, kun rakennus valmistui 49. Tässä tapauksessa neljä rakentajaa kokosi itse tukirakenteen 27 työpäivän kuluessa, työskenteli 9 viikkoa, 3. päivää. Ei myöskään tarvinnut käyttää kallista torninosturia: ne hallitsivat liikkuvalla nostolla ja rakennustelineillä julkisivuverhojen työhön.
Voit lukea lisää projektin aluesuunnittelusta ja ympäristökomponentista.
tässä.
9 kerrosta: Via Cenni, Milano
Rossiprodi Associati s.r.l.
Ensimmäistä kertaa ristilaminoiduista paneeleista valmistettua kerrostalorakennetta käytetään maanjäristyksille alttiilla alueilla: Milanon laitamilla maanjäristysten todennäköisyys ei ole kovin suuri, mutta silti olemassa, ja X-Lam-tekniikka kohtaa kaikki rakentamisen vaatimukset tällaisilla alueilla.
Asuinkompleksi, jonka kokonaispinta-ala on 17 000 m2, koostuu neljästä 9-kerroksisesta tornista, jotka on yhdistetty kaksitasoisella tyylilevyllä. Kompleksissa on 124 huoneistoa, joiden koko on 2-4 huonetta (50-100 m2). Tornit, joiden pohjapiirros on 13,6 x 19,1 m ja korkeus 27,95 m, ovat samaa tyyppiä, mutta eivät samat: yksilöllisen ulkonäön muodostaa parvekkeiden kuvio.
Seinien rakenteellinen paksuus pienenee 20 mm kahdessa tai kolmessa kerroksessa: ensimmäisessä se on 200 mm, yhdeksännessä - 120 mm. Lattiat - 200 ja 230 mm (7 kerrosta). Alle 5,8 m: n alueet on peitetty 5-kerroksisella 200 mm: n levyllä ja alle 6,7 m: n jännevälit on peitetty 7-kerroksisella 230 mm: n paneelilla. Paneelit liitetään erityisillä liitosruuveilla, joiden pituus on 200-550 mm.
Alue, jolla rakennus sijaitsee, on toisaalta sarja perinteisiä italialaisia maalaistaloja ja toisaalta monimutkainen kaupunkien hallinto-, liike-, teollisuus- ja liikerakennuksia. Hankkeen idea oli yhdistää nämä kaksi kehitystyyppiä ja luoda raja-alue - siirtyminen kaupunkien tyypistä maaseudulle. Koska talossa on erityyppisiä huoneistoja (65--125 m2) ja julkisia tiloja eri tarkoituksiin, arkkitehdit halusivat luoda ympäristön, joka soveltuu paikallisen yhteisön syntymiseen, ja luoda vetovoima koko alueella.
10 kerrosta: Forté, Melbourne
807 Bourke Street, Victoria Harbour
Kehittäjä - Lend Lease
Fortét, jonka korkeus on 32,17 m, pidetään maailman korkeimpana puurakennuksena: sillä on 10 kerrosta, jotka pystytettiin vain 11 kuukaudessa, ja puun tukirakenteen asentaminen kesti 38 työpäivää. Talossa on 23 huoneistoa: 7 yhden huoneen (59 m2), 14 kahden huoneen (80 m2) ja 2 kahden huoneen kattohuoneistoa (102 m2).
Pohja ja ensimmäinen kerros on valmistettu teräsbetonista: Sen lisäksi, että kuorma siirretään maahan, se suojaa päällekkäistä puuosaa alueen tyypilliseltä ongelmalta - termiittien hyökkäyksiltä. Kaikki muut elementit on valmistettu ristilaminoiduista paneeleista - seinistä ja katoista hissikuiluihin ja portaikkoihin. Seinät - 5-kerroksiset 128 mm: n paneelit, molemmin puolin 13 mm: n tulenkestävä kipsi. Lattiat - 146 mm: n paneelit, joissa on 16 mm: n tulenkestävä kipsi. Näiden rakenteiden palonkesto on 90 minuuttia. Ulkoseinä, joka on lähellä vierekkäistä aluetta 6 metriä, on paksuuntunut suojaamaan tulelta tässä suunnassa. Paneelien metallikiinnitys seiniin on piilotettu tasoituksella. Hissi ja porraskäytävät on tehty kaksiseinäisiksi: suunnittelijoiden laskelmien mukaan, jos osa rakennuksesta romahtaa, ne pystyvät säilyttämään eheytensä ja kantokykynsä.
Julkisivut ovat päällystetty alumiinipaneeleilla, parvekkeet, jotka ovat jatkoa lattiapaneeleille, peitetään polyuretaanivedeneristyskalvolla ja sitten laatoilla tasoitetta pitkin. Puiset CLT-paneelit jätetään avoimiksi vain loggian kattoon ja yhteen seinään jokaisen huoneiston sisätiloissa.
Loggioissa on paikka minipuutarhoille, ja sademäärä kerätään ja käytetään teknisiin tarpeisiin, myös sprinklerijärjestelmässä.
14 kerrosta: Treet, Bergen
Damsgårdsveien 99
ARTEC Arkitekter / Ingeniører
Rakentaminen on käynnissä Norjan kaupungissa Bergenissä
49-metrinen puutalo - tämän päivän korkein maailmassa. Puolet 62 tulevasta huoneistosta on jo myyty, ja lokakuussa 2015 vuokralaisten tulisi asettua 14 kerrokseen.
Kaikki pystysuuntaiset kuormat kantavat liimamaiset pystysuuntaiset ristikkoristikot (pylväät, joiden osiot ovat 495 x 495 mm ja 405 x 650 mm, aaltosilmukat - 406 x 405 mm), ja portaat, portaat ja hissikuilut, seinät ja katot pystytetään CLT-paneeleista. Päälaakerijärjestelmän (ristikkojen) palonkestoaika on 90 minuuttia, toissijaisen (CLT-paneelit) - 60 minuuttia.
Yksi hankkeen päätavoitteista oli löytää tapa vastustaa kevyitä puurakenteita merenrantakaupungin suurille tuulikuormille. Rakennuksen massan lisäämiseksi, jäykkyyden lisäämiseksi yhdistämällä ristikot toisiinsa ja kääntyvän amplitudin vähentämiseksi lisättiin laatoiksi kolme betonilaattaa - viidennen ja kymmenennen kerroksen tasolle ja katoksi. Siten ristikkojen suurin vaakasuuntainen taipuma rakennuksen yläosassa on 71 mm, mikä on 1/634 rakennuksen korkeudesta: tämä täyttää Norjan standardin 1/500.
Tuuli ja märkä sää vaikuttivat paitsi rakentavaan ratkaisuun myös talon ulkonäköön: pohjoiset ja eteläiset julkisivut ovat lasitetut, länsi- ja itäpuoliset julkisivut ovat metallipaneeleilla.
Mahdollinen tulevaisuus
CLT-paneeleista tehtyjen rakenteiden kustannukset ovat edelleen melko korkeat. Tämä johtuu pääasiassa markkinoiden rajoitetusta määrästä pelaajia: maailmassa on vain 2–3 suurta valmistajaa, ja suuri osa kustannuksista kohdistuu materiaalinkuljetuksiin Itävallasta - päätoimittajasta - kaikkialla maailmassa. Ironista kyllä, taloudellisten kustannusten lisäksi tämä "tuottaa" merkittävän hiilidioksidipäästön - mikä vältettiin niin ahkerasti muuttamalla puuta rakennusmateriaaliksi.
Mutta CLT-tekniikan kannattajia ei lannisteta: he luottavat siihen, että tulevaisuus kuuluu puisiin pilvenpiirtäjiin. Yhdistämällä teräsbetonisydän puiseen sekundaariseen tukijärjestelmään tai päinvastoin puupylväisiin ja -palkkeihin, joissa on monoliittikatto, voidaan rakentaa 25-30 tai jopa 40 kerroksen rakennuksia. Lukuisia teknisiä laskelmia tehdään, todistetaan mahdollisuus rakentaa tämän tyyppinen rakennus vain viikossa, esitellään tieteellisiä töitä ja kehitetään puurakennusten mahdollisia arkkitehtonisia ratkaisuja.
Kanadalainen arkkitehti Michael Green, puukerrostalouden idän tunnetuimpia edistäjiä, toivoo, että hänen kotikaupungistaan Vancouverista tulee johtava puukerrostalojen määrä, ja teräsbetonin aikakausi päättyy sen jälkeen, kun 1900-luku: "En ole koskaan nähnyt ihmisten menevän yhteen rakennukseeni, he halasivat teräs- tai betonipylvästä, mutta tekivät sen puisella!"
