Vše

Drevo a výškové stavby


Plánovaná najvyššia drevostavba sveta W350 v Tokiu, pomer dreva má byť až 90 %. Foto Sumitomo Forestry Co.
Text Martin Majna, 8.3.2024
Foto kolektív autorov
28 vidělo         0 se líbí




Ešte v 17. storočí bolo veľa miest prevažne drevených, no po skúsenostiach s Veľkým požiarom v Londýne v roku 1666 a so sériou požiarov vo veľkých amerických mestách ako San Francisco (1851) či Chicago (1871) sa ľudia začali drevu v mestách vyhýbať a bolo postupne vymenené za tehly, betón či oceľ. Lesy, ktoré boli mnohé storočia systematicky vyťažované dostali väčšiu ochranu a drevo sa v stavebníctve na dlhú dobu dostalo do úzadia. Ako je možné, že sa dnes dozvedáme správy o dreve ako o materiály budúcnosti, nepoučili sme sa? Zmenilo sa niečo?


Drevo – materiál budúcnosti


Téma globálnych klimatických zmien začína s narastajúcou urgenciou zaujímať čím ďalej, tým väčšie publikum. Sektor výstavby a rozvoja sa podieľa na približne 40 % svetovej produkcie CO2 emisií a využíva 36 % spotrebnej energie. Jedna z možností, ako tento podiel rapídne znížiť, je využívať drevo ako stavebný materiál vo väčšej miere. Zo štúdií vyplýva, že pri výstavbe bežného bytového domu s použitím dreva sa v porovnaní s kombináciu betónu a ocele ušetrí až 31 % CO2 emisií. Ďalší pohľad, ktorý treba zohľadniť, je, že drevo samo o sebe je skladisko CO2, ktoré na seba strom naviaže keď rastie. Preto ak túto budovu postavíme z dreva, nielen že ušetríme CO2 potrebné na produkciu betónu a ocele, ale táto budova sa sama stane úložiskom CO2 a svet tak aktívne zlepší.


Druhým dôvodom je, že drevo ako stavebný materiál prechádza vývojom a zažíva svoju revolúciu v podobe masívneho dreva. Na popularite naberajú najmä dva druhy drevených masívnych konštrukcií, CLT a glulam.



Už vo fabrike sa pripravia diery na kabeláž, povrch CLT panelu tak ostane nedotknutý. Foto Martin Majna


CLT a glulam


Cross Laminated Timber (skr. CLT) je lepený drevený produkt vyvinutý s cieľom vrátiť drevo do súboja s betónom a oceľou. Ako názov napovedá, jedná sa o dosky zlisované k sebe na ktoré je prilepená ďalšia vrstva zlisovaných dosiek ktoré sú však otočené o 90 %. Takéto vrstvy sú minimálne tri, môže ich byť však aj viac, čím sa zvyšuje hrúbka a vlastnosti konštrukcie. Dôvod, prečo sa dosky lepia krížom, je zabezpečenie väčšej stability konštrukcie. Drevo je už na začiatku vysušované, tým sa eliminuje problém, že by drevo neskôr „pracovalo“. Vyrábajú sa takto panelové prvky používané ako nosné steny či stropy. Výhodou CLT je, že na rozdiel od minulosti, keď sa drevo využívalo v kusoch, pre systém CLT stačia dosky do šírky 25 cm, čo v praxi znamená, že vhodné na spracovanie sú stromy s menším obvodom, nemusí sa teda zasahovať do starých lesov. Čo zvýhodňuje CLT oproti betónovým konštrukciám, je jednoduchá fabrikácia pomocou CNC (Computer Numerically Controlled) fréz, ktoré dokážu z CLT panelov vyrezať napríklad hotové steny s požadovanými rozmermi a stavebnými otvormi. Rovnako sa už v továrni do panelov dajú vyfrézovať otvory na potrubia či káble. Na stavbu sa tak dopraví skladačka, ktorá je na mieste iba zostavená, skracuje sa tým proces výstavby, náklady na ľudí a práca je čistejšia. CLT panely sa bežne vyrábajú do šírky 3,5 metra (limitom je fréza) a dĺžky prakticky neobmedzenej (obmedzením je iba praktickosť na prepravu). Na výrobu CLT sa využíva prevažne smrek, borovica škvrnitá, smrekovec či jedľa douglaska.



Prebrusovanie neoplášteného dreva v interiéri. Foto Moelven


Glued laminated timber (skr. glulam) je lepený drevený produkt, na rozdiel od CLT drevo nie je lepené krížom, ale pozdĺžne. Tento typ konštrukcie je preto nevhodný na panely, ale používa sa na líniové prvky, ako sú stĺpy či trámy. Vďaka tomu, že sa dosky lepia pozdĺžne, je možné počas procesu lepenia a sušenia glulam čiastočne tvarovať, výsledkom tak môžu byť organicky pôsobiace nosné prvky.


Porovnanie


Tieto dva materiály vedia spolu veľmi dobre spolupracovať. CLT panely sú výborné na vytvorenie pevnej kostry nosných stien, ktorá však neumožňuje veľké dispozičné zmeny. Glulam využívaný ako skelet zo stĺpov a trámov umožňuje väčšiu dispozičnú flexibilitu. V mnohých zahraničných realizáciach sa teda glulam a CLT panely dopĺňajú a vytvárajú spolu ekologickejšiu alternatívu k akejkoľvek betónovej či oceľovej konštrukcii.



Rozdiel medzi Cross Laminated Timber (CLT) a Glued Laminated Timber (glulam) je, že pri výrobe CLT sa vrstvy dreva rotujú o 90 %. Foto Martin Majna


Obavy


S drevom sa však stále spájajú zažité predsudky, ktoré vychádzajú z historických skúseností. Drevo je horľavý materiál, je bezpečné z dreva stavať? Ako môže byť drevo udržateľná alternatíva, chceme si vyrúbať všetky lesy?


Masívne lepené drevo bolo počas posledných 15 rokov podrobované mnohým testom odolnosti na oheň. Testovali sa budovy s rôznymi skladbami, odhalenými či zakrytými drevenými plochami. Z výsledkov vyplýva, že masívne drevo dosahuje dobré výsledky. American Wooden Council skúmala v roku 2015 CLT konštrukciu s cieľom dosiahnuť požiarnu odolnosť REI 120, teda že si konštrukcia zachová nosnosť, integritu a schopnosť tepelne izolovať (konštrukcia sa neprehreje tak, aby vznietila čo je za ňou) počas dvoch hodín. Výsledok prekvapil aj ich, konštrukcia splnila test na 3 hodiny 6 minút. Dôvod, prečo masívne drevo dobre odoláva ohňu, je, že pri horení povrch dreva zuhoľnatie, čo spomaľuje progres horenia.


Ďalší argument proti používaniu dreva vo väčšej miere je ťažba našich lesov. Proti tomuto argumentu sa dá pomerne úspešne brániť, stačí, keď sa pozrieme za hranice do Rakúska. V Rakúsku pribudne vďaka udržateľnému lesnému hospodáreniu každoročne zalesnená plocha o rozlohe 4 700 futbalových ihrísk. 1,173 miliárd metrov kubických dreva je v Rakúsku vhodných k vyťaženiu. Každý rok k tomu pribudnú približne 4 milióny m3 dreva, čo je rozdiel medzi ročným prírastkom 30 mil. m3 a 26 mil. m3 vyťaženého dreva.



HolzHochhaus (HoHo) je súčasťou nového rozvojového územia Aspern Seestadt na okraji Viedne. Foto HoHo Wien


Zhrnutie výhod využívania masívnych drevených produktov na výstavbu:


  • Drevo má pozitívnu bilanciu CO2, výstavba z dreva zaťažuje životné prostredie menej ako iné materiály, je obnoviteľnou surovinou.



  • Produkty ako CLT a glulam zlepšili štrukturálne a izolačné vlastnosti dreva, ktoré je tak porovnateľné s ostatnými typmi konštrukcií.



  • Fabrikácia skracuje a zjednodušuje výstavbu, proces výstavby je suchý a čistý, CNC frézy umožňujú flexibilitu tvarov.



  • CLT panely sú ľahšie ako betón či tehla, budovy odolávajú výborne otrasom a sú vhodné do seizmicky aktívnych oblastí.



  • Masívne drevo vytvára pohodlný a zdravý interiér, drevo pôsobí pozitívne na psychiku, spomaľuje srdcový tep.



  • Masívne drevo technicky umožňuje výstavbu výškových drevených budov.




Drevené mrakodrapy


Koncom 19. storočia sme začali hľadať odpoveď na zvyšujúci sa tlak na mestá v stavbe vyšších a vyšších budov. Umožnil nám to pokrok vo vývoji materiálov, najprv oceľ a neskôr betón spôsobili revolúciu. Odštartovala sa súťaž o najvyššiu budovu, stavať do výšky sa stalo prestížou. V priebehu 20. storočia sa menili horizonty všetkých veľkých miest, najviac však horizonty miest amerických a ázijských. Mrakodrapy do miest dostali viac ľudí a trend stavať do výšky sa ani dnes nemení. Predpokladá sa, že do roku 2050 sa do miest presunie ďalších 2,5 miliardy ľudí, ktorí budú musieť niekde žiť a pracovať, výstavba sa teda ešte zrýchli. Drevo je rýchlejšie, efektívnejšie a zaťažuje životné prostredie menej ako betón. Otázka je, či to vieme využiť pre udržateľný rozvoj miest v budúcnosti.



V súčastnosti najvyššia budova z dreva, Mjøstårnet. Pergola na streche budovy bola navrhnutá, aby Mjøstårnet prekonal viedenskú HoHo. Foto Moelven


Trend meniť štandardné konštrukcie výškových budov za drevostavby začal v roku 2008 v Londýne budovou Stadthaus od Waugh Thistleton Architects. V spolupráci s výrobcom panelov KLH postavili 9poschodovú obytnú budovu z CLT panelov, ktoré nie sú použité len ako steny a stropy, ale aj na konštrukciu jadra a schodiska. Celá konštrukcia CLT je postavená na betónovej jednoposchodovej platforme. Pri tomto projekte sa údajne ušetrilo použitím dreva až 310 ton CO2 oproti betónovej konštrukcii.


Nedávno dokončená budova Mjøstårnet od Voll Architekter v nórskom Brumundalle otvorená v marci 2019 prekonala doterajšie rekordy. S výškou 85,4 metra a 18 poschodiami sa stala najvyššou drevostavbou a je o 1,5 metra vyššia ako viedenská HoHoTower. Problémom pri takto vysokých drevostavbách je, že drevo je ľahšie ako betón a s narastajúcou výškou je komplikovanejšie budovu stabilizovať voči vibráciám spôsobeným vetrom. Riešením sú hybridné konštrukcie, napríklad využitie betónového jadra, betónových trámov na drevených stĺpoch a drevo-betónových prefabrikovaných dosiek (HoHo) či drevenými stĺpmi krížom stužená konštrukcia s betónovými stropmi na niektorých podlažiach na zvýšenie zaťaženia (Mjøstårnet). Oba projekty sú teda hybridnými konštrukciami s prevahou dreva.



Vizualizácia konštrukcie odhaľuje, že od 12. poschodia sú CLT stropy nahradené ťažšími, betónovými. Foto Moelven


Dotlačiť drevo na limit a možno aj ďalej sa snaží projekt W350, drevený mrakodrap navrhovaný do Tokia architektonickým ateliérom Nikken Sekkei a spoločnosťou Sumitomo Forestry. K 350. výročiu tohto drevárskeho giganta, ktoré bude v roku 2041, si dali za cieľ postaviť drevostavbu s výškou 350 metrov. Ak by sa budova zrealizovala, stala by sa najvyššou drevostavbou sveta, ale aj najvyššou budovou v seizmicky veľmi aktívnom Tokiu. Ustáť zemetrasenia by budove mal pomôcť pomer až 90 % dreva. Podľa odhadov spoločnosti, ak by chceli postaviť W350 dnes, stála by asi dvojnásobok toho, čo jej konvenčná alternatíva. V Japonsku však drevu veria, majú k nemu historicky veľmi blízko, nachádza sa tam aj najstaršia drevostavba na svete – Hōryū-ji, Chrám kvitnúceho práva z roku 607.



Najstaršia drevostavba na svete, Chrám kvitnúceho práva v Japonsku z roku 607, dokazuje, že aj drevostavby môžu prežiť stáročia. Foto Wikimedia Commons


Preteky o najvyššiu drevostavbu sú teda v plnom prúde a vývoj dreva aj spojiva pokračuje, dá sa však polemizovať o tom, či sú mrakodrapy budúcnosťou. Už dnes je však možné z masívneho dreva stavať pohodlne stredne vysoké budovy do 10 podlaží. Po príklady nemusíme chodiť ďaleko, nedávno dokončená najvyššia drevostavba v Nemecku je 10podlažná obytná budova Skaio. Tak ako iné podobné budovy, aj tu sa jedná o kombináciu masívneho dreva a betónu. S každým m3 dreva použitým namiesto betónu sa však na projekte ušetrí 135–360 kg emisií CO2, čo nie je zanedbateľné. Ako sme na tom teda my? Čo bráni väčšej popularite drevostavieb?


Regionálny kontext a možnosti


Aj keď sa na Slovensku v období 2008–2017 pomer drevostavieb na trhu zdvojnásobil z približne 5 % na 10 %, oproti regiónu je to stále malé percento. V Česku bol v roku 2018 podiel drevostavieb na trhu 16,1 %, v Nemecku 17,8 %, a v Rakúsku dokonca 24 %. Pritom po Rakúsku (47 %) je na Slovensku zo spomínaných štátov druhé najzalesnenejšie územie (40,8 %, Česko 34 %, Nemecko 32 %). Problémom je zažitá nedôvera voči drevu, ale aj dlhodobo zastaraná legislatíva. Zmena požiarnej normy z roku 1955 prišla až v roku 2017. Dovtedy bolo na Slovensku možné stavať iba dvojposchodové drevostavby, po zmene sa dá zrealizovať drevostavba do výšky 5 nadzemných podlaží po splnení podmienok ako zakrytie drevenej konštrukcie. Ani po zmene technickej normy teda na Slovensku nie je možné realizovať bytové domy s odhaleným drevom v interiéri, nehovoriac o výškových stavbách. Limitom už nie je drevo, ale legislatíva, ktorá nestíha reflektovať vývoj na trhu.



Betónové trámy na drevených stĺpoch, drevo-betónové prefabrikované dosky. Kombinácia dreva a betónu na projekte HoHo vo Viedni. Foto HoHo Wien


Drevené storočie?


Témou 21. storočia je záchrana planéty, snaha o návrat späť k prírode, zavedenie cyklických procesov pre udržateľný rozvoj. V stavebníctve sa tieto myšlienky prejavujú zvýšeným záujmom o materiály ako drevo či postupným prechodom na efektívnejší spôsob navrhovania s pomocou BIM softvérov (Building Information Modelling), čím sa dá ušetriť čas, materiál a predchádzať kolíziám. Na to, aby aj naše deti mohli žiť na tejto planéte v pokoji, musíme niečo zmeniť. Jednou z ciest je aj výstavba z dreva. Myslime zodpovedne a nebojme sa otvoriť oči a zmeniť tento svet k lepšiemu. Sme možno posledná generácia, ktorá má svet ešte vo svojich rukách.


ZDROJE


Printové články
Detail 10/2019 – Holz Höher Hybrid
Detail 10/2019 – Wohnhochhaus in Heilbronn


Internet
Global Status Report 2017 by World Green Building Counsil
https://www.worldgbc.org/news-media/global-status-report-2017
TIMBER CITY: GROWING AN URBAN CARBON SINK WITH GLUE, SCREWS, AND CELLULOSE FIBER
http://timbercity.org/assets/wcte2016timbercityfinalalternate.pdf
Mass Timber. Performing to the highest standards – American Wood Council
https://www.awc.org/pdf/codes-standards/fire/Mass-TimberPerforming-to-the-Highest-Standards.pdf
Are wooden skyscrapers the future? – Construction Climate Challenge
https://constructionclimatechallenge.com/2019/02/22/are-wooden-skyscrapers-the-future/
List of countries by forest area
https://en.wikipedia.org/wiki/Listofcountriesbyforestarea
Technická normalizace a vícepodlažní dřevostavby
https://stavba.tzb-info.cz/drevostavby/15930-technicka-normalizace-a-vicepodlazni-drevostavby


Videá
Wooden skyscrapers: Sustainable homes of the future? – Cambridge University
https://www.youtube.com/watch?v=raW7j1tUTEI
A Sustainable Timber Skyline: The Future of Design | Ben Kaiser | TEDxPortland
https://www.youtube.com/watch?v=vetYAeh9MUI






FacebookSdílet
Líbil se vám článek? Nemusíte dávat like, dejte nám
o tom vědět kliknutím na ikonku srdce.



Podobné články







< zpět na přehled článků