Wieżowce z drewna – czy można je budować? Wieżowce z drewna, chociaż brzmią futurystycznie, są koncepcją, która ostatnio zyskuje coraz większe zainteresowanie w świecie budownictwa.
Świadczą o tym ostatnie realizacje, które za każdym razem podnosiły sobie poprzeczkę pokazywania jak można efektywne wykorzystać potencjał innowacji, drzemiący w drewnie.
Architekci coraz częściej zamiast podważać sens tych pomysłów, zaczynają zastanawiać się w jaki sposób można je skutecznie wdrożyć.
Nie jest to łatwe zadanie, głównie ze względu na konieczność sprostania szeregom wymogów takich jak: odpowiednie systemy konstrukcyjne, zgodność z prawem, zaplanowanie tras załadunku drewna, odpowiedni wybór produktów, osiągnięcie porządnej wydajność i ochrony przeciwpożarowej.
Znalezienie odpowiedzi na wymienione kwestie staje się punktem wyjścia do przeniesienia obróbki drewna i projektowania na wyższy poziom.
Wieżowce z drewna trendem przyszłości
Obecnie przewiduje się, że potencjał wysokich konstrukcji drewnianych rozwinie się nie tylko ze względu na wzrost zapotrzebowania na wyższe, miejskie budynki, ale również ze względu na rosnącą konieczność stosowania wydajnego i ekologicznego budownictwa.
Drewno na tle innych surowców pozyskiwane jest w zrównoważony sposób. Pochłonięty przez drzewo dwutlenek węgla pozostaje w strukturze drewna dzięki czemu pomaga zrównoważyć emisje CO2.
Ze względu na możliwe korzyści dla środowiska, realny wpływ drewna na samopoczucie mieszkańców, jak również zauważalną szybkość budowy drewnianych konstrukcji społeczność architektoniczna coraz bardziej przymierza się do sięgania po te niecodzienne metody stawiania wieżowców.
Za powstającym trendem poszła również zmiana prawa. W ramach niedawnych ustaleń nastąpiła modyfikacja Międzynarodowego Kodeksu Budowlanego (IBC).
Przeprowadzone zmiany nie tylko wprowadziły nowe typy drewnianych konstrukcji, ale dodatkowo otworzyły możliwości na powstanie drewnianych wieżowców nawet do 18 pięter.
Jak działa wieżowiec z drewna?
Istnieje wiele podejść konstrukcyjnych, które można wziąć pod uwagę podczas projektowania z wykorzystaniem drewna. Każde z nich ma oczywiście swoje różne wady i zalety.
W kontekście stawiania wysokich budynków pewną regulacje ustaliła międzynarodowa organizacja CTBUH, zajmująca się promowaniem wiedzy poświęconej zarówno zrównoważonemu rozwojowi miast jak i budowaniu wieżowców.
Zasugerowana przez CTBUH zasada określa, że do „wysokich konstrukcji drewnianych wymagane jest stosowanie niedrewnianych połączeń między kolejnymi jej częściami.”
W zależności od przypadku wymaganym może być również zastosowanie pojedynczych betonowych płyt, celem zwiększenia wytrzymałości budowli. Betonowy rdzeń może być jednak otoczony przez drewniane płyty.
Nie ucieka to definicji konstrukcji drewnianej, ponieważ drewno nadal działa jako struktura podstawowa. Należy jednak zaznaczyć, że budowanie w górę to konieczność zgrania systemu konstrukcyjnego z siłą przenoszenia ciężaru, ścieżką obciążeń i określeniem możliwych odchyleń.
Obciążenia wpływają na niepożądane powstawanie rozciągnięć i zgięć elementów konstrukcyjnych. W przypadku wysokich budynków drewnianych, ze względu na wpływ temperatury konstrukcje są również szczególnie podatne na kurczenie się.
Oprócz stosowania niezbędnych połączeń zapewniających większą plastyczność, do przenoszenia obciążeń mogą również służyć pionowy komunikacyjne. Odpowiednie umiejscawianie klatek schodowych lub szybów wind może sprawić, że swoim ciężarem mogą pomóc osiągnąć balans konstrukcji.
Jak wiadomo drewno ma bardziej nierówny rozkład wytrzymałości niż powszechnie stosowane stal i beton, co przekłada się na stosowanie większych kolumn i ścian usztywniających niż w przypadku innych surowców.
Działania te skutkują jednak zmniejszaniem dostępnej powierzchni użytkowej. Wysokie budynki z drewna często ważą mniej niż ich odpowiedniki z betonu i stali, co ułatwia stawianie fundamentów.
Niestety korzyści te mają tendencję do zanikania powyżej trzydziestego piętra, gdzie okiełznanie skutków przyspieszonego wiatru wymaga dodatkowej masy. Tym samym lekkość drewnianej budowli powyżej tej wysokości staje się jej wadą.
Ze względu na fakt, że bazowanie na samych stalowych elementach łączących usztywniające panele wymagałoby wykładniczego zwiększania ich powierzchni wraz z kolejnymi piętrami powstała potrzeba stworzenia rozwiązania nie odbierającego wraz z wysokością powierzchni użytkowej.
Odpowiedzią stały się doświadczenia budowlane wyciągnięte przy realizacji osiągającego 53 metry wysokości Brock Commons Tallwood House w Vancouver, w Kanadzie.
Spoczywający na żelbetowym fundamencie Budynek został otulony drewnianą ramą. Kolejne kondygnacje zostały wykonane z klejonego pięciowarstwowo drewnianego stelaża, który za pomocą stali zakotwiczono do elementów nośnych z drewna Gluam.
Na całej wysokości poprowadzono dwa betonowe rdzenie, które oprócz pełnienia funkcji nośnej dla klatki schodowej, uniemożliwiają odchylenia na boki budynku. Rdzenie wieńczy dach o stalowej ramie, który, „dociska” całość.
Wolne przestrzenie w szkielecie konstrukcji zostały wykończone płytami z karton-gipsu Problem, który należy mieć na uwadze zwłaszcza podczas konstrukcji z drewna jest jego podatność na wilgotność.
Długotrwałe narażenie na deszcz może być utrudnieniem dla powstawania wyższych konstrukcji drewnianych w wilgotniejszych obszarach. Dlatego tak szybko, jak to możliwe, konstrukcja powinna zostać zbudowana i odpowiednio zabezpieczona.
Jeśli mowa o czasie, to jest on bez wątpienia jedną z zalet tworzenia drewnianych wieżowców. Wspomniany Brock Commons Tallwood House potrzebował zaledwie dziewięciu tygodni na zbudowanie siedemnastu poziomów.
Masywne budynki z drewna mogą być budowane w tym tempie dzięki odpowiednio wykonanej ramie i specjalistycznemu dźwigowi. Chociaż elementy z litego drewna mają w pewnym sensie wewnętrzną ognioodporność, budowle muszą spełniać niezbędne normy przeciwpożarowe.
W tym celu ściany wewnętrzne wykańczane są ognioodpornymi płytami karton-gipsowymi lub innymi materiałami ognioodpornymi. Czym byłoby jednak omawianie drewnianych wieżowców bez pochylenia się nad najwyższym z tej kategorii.
Mjøstårnet
Ukończony w 2019 roku, wysoki na 85 metrów, Mjøstårnet zasłużył sobie na uznanie nie tylko ze względu na swoja wysokość, ale również za bycie architektonicznym symbolem zielonej transformacji Norwegii.
Pełniące role hotelu, biurowca i apartamentowca dzieło pracowni Voll Arkitekter pod wieloma względami jest podobne konstrukcyjnie do opisanej realizacji w Vancouver. Do jej stworzenia potrzebne było ponad 3,5 tysiąca metrów sześciennych drewna.
Z innych realizacji zasługujących na uznanie należy wskazać budynek Holzhochhaus Wien określany częściej jako HoHo Wien. Wysoki na 84 metry dzierży tytuł drugiej najwyższej realizacji. O ile rdzeń budynku powstał z betonu, tak w 75% wieżowiec jest z drewna.