Как CLT промени съвременното дървено строителство?

Дървото е сред най-старите строителни материали. От него са изграждани жилища, храмове, мостове и цели квартали. С настъпването на индустриалната епоха обаче то постепенно отстъпва водещото си място на стоманата и стоманобетона. Те позволяват по-големи отвори, повече етажи и по-свободно организиране на вътрешните пространства. Дървото остава свързано предимно с еднофамилни къщи, покриви и ниско строителство. .

Завръщането към дървото като конструктивен материал настъпва не защото то изведнъж придобива нови свойства, а защото започва да се обработва и използва по различен начин. Ключова роля в този процес има Cross-Laminated Timber (CLT). 

CLT представлява масивен дървен панел, изграден от няколко слоя ламели. Слоевете са разположени перпендикулярно един спрямо друг и са свързани чрез структурни лепила. Така панелът получава по-голяма размерна стабилност от обикновената масивна дървесина и може да се използва за носещи стени, междуетажни плочи и покриви. 

Съществена част от технологията е начинът на производство. Панелите се проектират цифрово и обикновено се обработват с CNC машини. Местата за прозорци, врати, инсталации и връзки могат да бъдат изрязани още при производството. На обекта пристигат разкроени и маркирани панели, които се подреждат по предварително зададен ред. 

Това променя не само конструкцията, но и организацията на строителния процес. Повече операции се извършват в заводски условия, а на обекта остава основно сглобяването. Това ускорява монтажа, намалява мокрите процеси и позволява контролът върху качеството да започне още преди доставката. 

CLT обаче не бива да се разглежда като универсален заместител на бетона и стоманата. Практиката от последните две десетилетия показва друго. При многоетажните и обществените сгради най-добрите резултати често се постигат с хибридни конструкции, в които дървото, бетонът и стоманата имат различни задачи.

Stadthaus

Сред проектите, които насочват международното внимание към CLT, е девететажната жилищна сграда Stadthaus, известна и като Murray Grove, в лондонския квартал Хакни. Тя е проектирана от Waugh Thistleton Architects и е завършена през 2009 г.

За времето си сградата е необичайна не само заради височината си. Носещите стени, междуетажните плочи, стълбищните клетки и асансьорните шахти са изпълнени почти изцяло от фабрично изработени масивни дървени панели. С изключение на партерното ниво и фундаментите, конструкцията разчита в много голяма степен на CLT.

Stadthaus опровергава широко разпространеното по онова време схващане, че дървото е подходящо единствено за ниско строителство. По-важният принос на проекта обаче е друг. Проектът доказва, че многоетажна жилищна сграда може да бъде сглобена от голямоформатни фабрично изработени панели, без традиционния цикъл от кофриране, армиране, бетониране и изчакване. 

Дървената конструкция е монтирана за около девет седмици. Панелите пристигат на обекта в реда, в който трябва да бъдат поставени, а след монтажа веднага могат да поемат натоварванията от следващото ниво.

По-краткият престой на строителната площадка означава по-малко шум, по-рядко движение на тежка техника и по-слабо въздействие върху съседните сгради. В плътна градска среда това може да бъде почти толкова важно, колкото и характеристиките на самата конструкция.

HoHo Wien

Друг пример за високо дървено строителство е HoHo Wien във Виена. Сградата се намира в квартала Seestadt Aspern и е завършена през 2019 г. С височина около 84 метра тя показва друг път за използване на дървото във висока градска сграда — не чрез изцяло дървена конструкция, а чрез внимателно комбиниране на няколко материала.

Основната устойчивост на сградата се осигурява от стоманобетонно ядро. Около него са развити дървени колони, сглобяеми фасадни елементи и дървено-бетонни подови панели. При тях CLT не работи самостоятелно като обикновена масивна дървена плоча, а е част от композитен елемент, в който бетонът добавя маса, коравина и по-добро поведение при вибрации и звук.

Това решение е характерно за много високи дървени сгради. Дървото намалява теглото и позволява голяма част от елементите да бъдат изработени предварително. Бетонът остава там, където е нужен за устойчивост, пожарна безопасност, акустика или поемане на по-големи усилия. Така сградата не противопоставя материалите един на друг, а ги използва според задачата им.

При HoHo Wien предварителното производство е съществено за самия строителен процес. Колоните, външните стенни елементи и част от подовите системи са подготвени извън площадката и доставяни за монтаж. Това намалява работата на място и ограничава мокрите процеси в надземната част на сградата.

Интересното при този проект е, че дървото не е само видим ефект. На места то остава открито в интериора, но в други части работи зад фасади, обшивки и защитни слоеве. HoHo Wien показва по-практична посока в развитието на CLT и масивното дърво – не като материал, който трябва да бъде показан навсякъде, а като част от нормалното изграждане на една висока сграда.

Mjøstårnet

Mjøstårnet в норвежкия град Брумундал е завършена през 2019 г. по проект на Voll Arkitekter. С височина 85,4 метра тя за известно време е най-високата дървена сграда в света.

Често е представяна като CLT небостъргач, но това описание е подвеждащо. Основният скелет на сградата е изграден от масивни glulam колони, греди и диагонални ферми. Те поемат вертикалните и хоризонталните натоварвания и оформят видимия конструктивен скелет на сградата.

При Mjøstårnet CLT не е водещият конструктивен материал. Той е използван за стълбищните и асансьорните шахти и за част от балконските конструкции. Подовете в долните нива са изпълнени със сглобяеми дървени касетъчни елементи от системата Trä8, в която основни компоненти са glulam и LVL. В горната част на сградата са използвани бетонни плочи.

Причината за включването на бетон толкова високо в конструкцията не е липса на доверие в дървото. При високите и леки конструкции масата влияе върху усещането за вибрации и движение при силен вятър. Допълнителната маса на бетонните плочи подобрява динамичното поведение и ограничава неприятното люлеене.

Sara Kulturhus

При Sara Kulturhus в шведския град Шелефтео приложението на инженерните дървени конструкции излиза отвъд жилищното и високото строителство. В една сграда са събрани театри, библиотека, художествена галерия, конферентни зали, обществени пространства и хотел. 

Той е проектиран от White Arkitekter и е открит през 2021 г. Театралните зали, библиотеката, обществените пространства и хотелът имат различни нужди. Затова конструкцията не следва една-единствена схема. В по-ниската културна част се използват CLT стени и ядра, комбинирани с масивни glulam колони, греди и рамки. Над големите фоайета са разположени хибридни ферми от glulam и стомана, които позволяват намаляване на броя на междинните опори. 

В хотелската част стаите са произведени като пространствени дървени модули и впоследствие са монтирани между носещите ядра. Модулното изпълнение позволява част от довършителните работи и инсталациите да бъдат направени още във фабриката, преди стаите да пристигнат на обекта. 

Ascent

През 2022 г. е завършена Ascent в Милуоки, проектирана от Korb + Associates Architects, с конструктивен проект на Thornton Tomasetti. Сградата достига височина 86,6 метра и е изградена с дървено-бетонна хибридна конструкция. 

Първите шест етажа на Ascent са изпълнени от стоманобетон. Над тях се развиват деветнадесет нива с glulam колони и греди и CLT подови панели. Две стоманобетонни ядра стабилизират сградата по цялата ѝ височина. 

Подобно решение е резултат от конструктивни, противопожарни, функционални и икономически съображения. В основата на такава сграда усилията са най-големи, а пространствата често имат различна функция от жилищните етажи над тях. Бетонният подиум позволява по-голяма свобода при организирането на тези нива.

Над подиума по-ниското тегло на дървената конструкция намалява натоварванията върху фундаментите и носещите елементи. Готовите панели и греди ускоряват монтажа и намаляват работата, която трябва да се извърши на открито. 

Преди началото на строителството проектът преминава през подробни изпитвания и процедури, свързани с пожарната безопасност. При високите дървени сгради са необходими доказуеми решения за огнеустойчивост, евакуация, защита от влага, акустика и дълготрайност.

CLT не направи дървото универсален заместител на бетона и стоманата. Но промени мястото му в съвременното строителство. Дървените панели вече могат да бъдат част от големи и сложни конструкции, което доскоро беше трудно постижимо с обикновена масивна дървесина.