أحدث مقال Archi.ru حول المنزل الخشبي المكون من 8 طوابق للمهندس المعماري غيرت وينجورد في ستوكهولم (المكون من 9 طوابق ، إذا كنت تحسب العلية) رد فعل حيوي من قرائنا. قررنا تطوير هذا الموضوع والتحدث عن المباني المصنوعة من الخشب بارتفاع ثمانية طوابق وما فوق - حول كيفية بنائها ، وحول إمكانية تنافس الخشب مع الخرسانة المسلحة.
التقنيات
يتم تشييد المباني الخشبية متعددة الطوابق باستخدام تقنية الخشب الرقائقي المتقاطع أو X-lam - من الألواح الملصقة المتقاطعة كبيرة الحجم (ألواح CLT) ، والتي تقوم بجميع أعمال الأعمدة والعوارض والعوارض الخشبية في النظام التقليدي. عادة ما يستخدم خشب التنوب لتصنيعها. يتم لصق الرقائق الخشبية المجففة التي يتراوح سمكها من 10 إلى 45 مم تحت ضغط لا يقل عن 0.6 نيوتن / مم 2 مع بعضها البعض باستخدام مادة رابطة بدون راتنجات الفينول فورمالدهايد. نظرًا للترتيب العمودي للألياف ، يتم تسوية تباين الخواص للخشب ، ويتم تقليل تأثير التجفيف إلى الحد الأدنى تقريبًا وزيادة قدرة التحمل بشكل كبير. في أغلب الأحيان ، يتم استخدام الألواح من 3 إلى 7 طبقات سميكة.
في نفس المكان ، في الإنتاج ، من العناصر الناتجة وفقًا للرسومات المطورة بعناية ، يتم قطع الألواح جنبًا إلى جنب مع جميع الفتحات اللازمة ، في بعض الحالات حتى مع قنوات الأسلاك الكهربائية والاتصالات. الحد الأقصى للأبعاد الممكنة هو 16.5 م × 2.95 م × 0.5 م ، ولكن عادةً ما يتم تقليل طولها: تفرض قيود الحجم الحاجة إلى النقل.
ثم يتم تعليم الألواح ونقلها إلى موقع البناء مع رسم تخطيطي مفصل للتجميع. هذه واحدة من أطول المراحل ، حيث غالبًا ما تنتقل المواد الخشبية كبيرة الحجم ليس فقط من بلد إلى آخر براً ، ولكن أيضًا تعبر المحيط: على سبيل المثال ، بالنسبة لمبنى سكني في ملبورن ، تم صنع الهياكل الداعمة في النمسا.
في موقع البناء ، كل ما تبقى هو تجميع جميع العناصر بالتسلسل الصحيح - وهذه مهمة صعبة إلى حد ما ، كما يعترف المهندسون: معظم الأخطاء تحدث أثناء التجميع. ولكن إذا كان من الممكن تجنبها ، فإن العملية تكون أسهل بكثير وأسرع من تشييد المباني الشاهقة التقليدية المصنوعة من الخرسانة المسلحة. قام أربعة بنائين ورافعة بتجميع مبنى خشبي من 8-10 طوابق في 9-10 أسابيع ، وعملوا عدة أيام في الأسبوع. ترتبط فترات الراحة في العمل هذه بتزويد مرحلي للألواح: إذا تم إحضار المجموعة بأكملها مرة واحدة ، فستكون هناك حاجة إلى حظيرة منفصلة لتخزين مواد البناء. نتيجة لذلك ، اتضح أن حوالي 3 أيام عمل لكل طابق - هذه هي الطريقة التي تم بها تشييد المبنى في موراي جروف في لندن. بالإضافة إلى السرعة ، يتميز بناء المباني الخشبية متعددة الطوابق بنظافة موقع البناء والصمت النسبي لعملية التثبيت.
تنشأ أكبر الأحمال في الهيكل عند المفاصل بين ألواح الجدران وعند نقاط دعامة جدران السقف. تتصل الألواح ببعضها البعض باستخدام دبابيس وألواح فولاذية وسلسلة من البراغي المتقاطعة ، يصل طولها أحيانًا إلى 550 مم.
تتمثل إحدى المزايا التي لا جدال فيها في الهياكل الحديثة المصنوعة من ألواح CLT في خفتها النسبية مع قدرة تحمل عالية: الوزن المنخفض يسهل النقل ويقلل الحمل على الأساس ويسرع عملية التثبيت. مع الأخذ في الاعتبار كل من الوقت الذي يتم قضاؤه في الإنتاج ووقت التجميع المباشر في الموقع ، فإن كل شيء معًا يأتي بسرعة ضعف سرعة إنشاء الأنظمة التقليدية.
تتميز الألواح الملصقة بخصائص صوتية عالية: فهي تتمتع بكثافة أعلى بكثير من الأخشاب الصلبة ، ولا تتجاوز التفاوتات المسموح بها للتوافق في موقع البناء +/- 5 مم ، بينما في الخرسانة المسلحة تكون 10 مم.يزيد هذا التثبيت المحكم من إحكام الهواء ، ويقلل من فقد الحرارة ويسهل انضمام العناصر الهيكلية.
من بين أمور أخرى ، يؤكد المصنعون والمهندسون المعماريون على الملاءمة البيئية لهذه التكنولوجيا. الخشب مورد طبيعي يتجدد بشكل أسرع من الاستهلاك. تمتص الأشجار ثاني أكسيد الكربون ، وخلال حياة الشجرة ، تتراكم (عناصر عزل) حتى يبدأ النبات في التعفن أو التحلل أو الاحتراق: ثم يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى في التربة وفي الغلاف الجوي. وبالتالي ، إذا تم استخدام شجرة صحية بها كربون متراكم في البناء ، فلن تحدث عودة ثاني أكسيد إلى البيئة. سيخزن متر مكعب واحد من الخشب طنًا من ثاني أكسيد الكربون2وتنمو شجرة جديدة مكان الشجرة المقطوعة. في نهاية حياتهم ، من السهل جدًا تفكيك المباني الخشبية وإعادة تدويرها أو إعادة استخدامها أو حتى أن تصبح مصدرًا للطاقة نفسها ، على سبيل المثال ، كوقود أحفوري. يمكن أن يؤدي استبدال الخشب ببعض حجم الصلب أو الخرسانة المسلحة المستخدمة حاليًا في البناء - مواد كثيفة الاستخدام للطاقة في الإنتاج - إلى انخفاضات كبيرة في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون2.
مقاوم النار
يتساءل الكثير من الناس عن السلامة من الحرائق في المباني الخشبية متعددة الطوابق. بالطبع ، حروق الخشب ، لكن الصلب لا يحترق ، لكن درجة القابلية للاشتعال ليست مؤشرا على مقاومة الحريق. يتمتع الخشب بموصلية حرارية منخفضة ويمكنه الحفاظ على سلامة الهيكل لفترة طويلة. من الصعب جدًا إشعال النار في جذوع الأشجار أو العارضة أو الألواح الخشبية السميكة ، ولكن إذا اشتعلت فيها النيران ، فإنها تحترق ببطء شديد وبنمط يمكن التنبؤ به.
عندما ترتفع درجة حرارة الخشب من حوالي 280 درجة مئوية ، تتشكل طبقة متفحمة على سطحه ، مما يؤدي إلى احتراق وعزل اللب ، مما يعقد تدفق الأكسجين بالداخل ، مما يؤدي إلى إبطاء عملية الاحتراق. دخان الخشب الصلب بسرعة حوالي 0.5 - 0.8 مم في الدقيقة: على سبيل المثال ، 30-50 مم من الطبقة الخارجية سوف تحترق من شعاع 200 مم في 60 دقيقة. يحدث خطر الانهيار عند حوالي 500 درجة مئوية ، حيث تصبح طبقة الكربون الواقية ساخنة عند درجة الحرارة هذه وتشتعل. يعتمد حد مقاومة الحريق - الفترة الزمنية التي يحتفظ فيها الهيكل الخشبي بقدرته على التحمل - على حجم المقطع العرضي والأبعاد: كلما كانت الأبعاد أكبر ، زادت صعوبة الاشتعال وأبطأ عملية الاحتراق.
في نفس درجات الحرارة ، يذوب الفولاذ غير القابل للاحتراق ، ولكنه موصل للحرارة ، ويتشوه في اتجاهات مختلفة ، وعند حوالي 450-500 درجة مئوية ، يفقد قدرته على التحمل. هيكل فولاذي غير معالج بالوقاية من الحريق ينهار في غضون 15 دقيقة بعد بدء الحريق ، ومن المستحيل حساب مكان الانهيار بالضبط. لذلك ، فإن الميزة الرئيسية للبناء الخشبي في حالة نشوب حريق هي زيادة مقاومة الحريق والقدرة على التنبؤ بالسلوك.
لماذا هو مهم؟ إذا اندلع حريق ولم يكن من الممكن تحييد مصدره ، فمن الضروري إخراج الأشخاص من المبنى: لكي ينجح الإخلاء ، من الضروري معرفة المدة التي سيحافظ الهيكل على سلامتها وأين سينهار بالضبط.. عند حرق الهياكل الخشبية ، يتم حساب هذه المرة ويمكن التنبؤ بمكان انهيارها. بالإضافة إلى ذلك ، ينتج عن حرق الأخشاب كمية معتدلة من الدخان نادرًا ما يكون سامًا. تُظهر هذه الخصائص الطبيعية ، إلى جانب التقنيات المقاومة للحرارة الحديثة ، نتائج جيدة.
لمنع نشوب حريق ، تتم معالجة الهياكل في المصنع بمثبطات الحريق ، ولتحييد المصدر ، يتم تثبيت أنظمة الإنذار وأنظمة الرش.
أطول البيوت الخشبية
8 طوابق: Bridport House ، لندن
بريدبورت بل لندن
المهندسين المعماريين Karakusevic كارسون
عند اختيار نوع الإطار الداعم ، تم إرشاد المهندسين المعماريين بمعايير وزن الهيكل: أنبوب تصريف من القرن التاسع عشر يمر تحت موقع البناء ، والذي كان لا بد من الحفاظ عليه. سيكون المبنى التقليدي من الخرسانة المسلحة ثقيلًا بشكل غير مقبول ، لذلك تم اختيار الألواح المصفحة.
حل Bridport House محل منزل الخمسينيات القديم المكون من 5 طوابق. يحتوي المبنى على 41 شقة ، ويتمتع سكان الطابق الأول بإمكانية الوصول إلى الشارع والباحات ، بينما يتمتع سكان الشقق الـ 33 المتبقية بشرفات واسعة. الواجهة مكسوة بالآجر والشرفات البارزة مغطاة بألواح نحاسية. تم تجميع الإطار الهيكلي للمبنى ، المصنوع من الألواح المصفحة المتقاطعة ، في 12 أسبوعًا.
9 طوابق: شتاتهاوس
24 موراي جروف لندن
المهندسين المعماريين Waugh Thistleton
يضم 24 Murray Grove في لندن تسعة طوابق من 29 شقة من نوعين مختلفين: وحدات تجارية مملوكة للمستأجرين ووحدات مستأجرة من Metropolitan Housing Trust. تشغل الكتلة الاجتماعية الطوابق الأربعة الأولى ، وتحتل الكتلة التجارية الخمسة الأخيرة ، وهذه الكتل معزولة تمامًا عن بعضها البعض.
ينعكس الانتقال من كتلة إلى أخرى في رسم الواجهات: على مستوى الطابق الرابع ، يتم استبدال الألواح الرمادية بألواح بيضاء. الواجهة مكسوة بـ 5000 لوح (1200 مم × 230 مم) ، 70٪ منها عبارة عن نفايات معاد تدويرها من صناعة الأخشاب. يشبه رسمهم مسرحية الضوء والظل التي تنشأ أثناء النهار على واجهات المباني والأشجار المحيطة.
على الرغم من حقيقة أن تقنية البناء من الألواح اللاصقة أغلى من الخرسانة المسلحة التقليدية ، إلا أنها تساعد على التوفير في موقع البناء. على سبيل المثال ، قد يستغرق إنشاء هيكل مماثل مصنوع من الخرسانة المسلحة حوالي 72 أسبوعًا ، بينما تم الانتهاء من هذا المبنى في 49. في هذه الحالة ، تم تجميع الهيكل الداعم نفسه من قبل أربعة بنائين في 27 يوم عمل ، وعمل 9 أسابيع ، 3 أيام لكل منهما. أيضًا ، لم تكن هناك حاجة لاستخدام رافعة برجية باهظة الثمن: لقد تمكنوا من الرفع المتحرك والسقالات للعمل على تكسية الواجهة.
يمكنك قراءة المزيد عن التخطيط المكاني والمكون البيئي للمشروع.
هنا.
9 طوابق: فيا سيني ، ميلانو
Rossiprodi Associati s.r.l.
لأول مرة ، يتم استخدام هيكل شاهق مصنوع من الألواح المصفحة المتقاطعة في منطقة معرضة للزلازل: في ضواحي ميلانو ، احتمالية الزلازل ليست عالية جدًا ، ولكنها لا تزال موجودة ، وتلتقي تقنية X-Lam جميع متطلبات البناء في مثل هذه المناطق.
يتكون المجمع السكني الذي تبلغ مساحته الإجمالية 17000 متر مربع من أربعة أبراج من 9 طوابق متصلة بنمط من طابقين. يحتوي المجمع على 124 شقة تتراوح مساحتها من 2 إلى 4 غرف (من 50 إلى 100 متر مربع). الأبراج 13.6 × 19.1 م في المخطط وارتفاعها 27.95 م من نفس النوع ، ولكن ليس نفس الشيء: المظهر الفردي يتشكل من نمط الشرفات.
ينخفض سمك الهيكل الهيكلي للجدران بمقدار 20 مم كل طابقين أو ثلاثة طوابق: في الأول 200 مم ، في الطابق التاسع - 120 مم. الأرضيات - 200 و 230 مم (7 طبقات). يتم تغطية المساحات التي يقل ارتفاعها عن 5.8 مترًا بلوح من 5 طبقات يبلغ قطره 200 ملم ، بينما يتم تغطية المساحات التي تقل عن 6.7 متر بلوح من 7 طبقات 230 ملم. يتم ربط الألواح باستخدام مسامير ربط خاصة بطول 200 إلى 550 مم.
المنطقة التي يقع فيها المبنى عبارة عن سلسلة من بيوت المزارع الإيطالية التقليدية من جهة ، ومجمع من المباني الحضرية الإدارية والتجارية والصناعية والتجارية من جهة أخرى. كانت فكرة المشروع هي الجمع بين هذين النوعين من التنمية وإنشاء مساحة حدودية - الانتقال من التصنيف الحضري إلى الريفي. نظرًا لوجود شقق في المنزل من أنواع مختلفة (من 65 مترًا مربعًا إلى 125 مترًا مربعًا) والأماكن العامة لأغراض مختلفة ، أراد المهندسون المعماريون خلق بيئة مناسبة لظهور مجتمع محلي وإنشاء مركز جذب لل المنطقة بأكملها.
10 طوابق: فورتي ، ملبورن
807 شارع بورك ، ميناء فيكتوريا
المطور - Lend Lease
بارتفاع 32.17 مترًا ، يُعد Forté أطول مبنى خشبي في العالم: يتكون من 10 طوابق ، تم تشييده في 11 شهرًا فقط ، واستغرق تركيب الهيكل الخشبي 38 يوم عمل. يحتوي المنزل على 23 شقة: 7 غرفة واحدة (59 متر مربع) ، 14 غرفتين (80 متر مربع) و 2 بنتهاوس بغرفتين (102 متر مربع).
الأساس والطابق الأول مصنوعان من الخرسانة المسلحة: بالإضافة إلى نقل الحمولة إلى الأرض ، فهي تحمي الجزء الخشبي العلوي من المشكلة النموذجية للمنطقة - هجمات النمل الأبيض. جميع العناصر الأخرى مصنوعة من الألواح المصفحة - من الجدران والأسقف إلى أعمدة المصاعد والسلالم.الجدران - 5 طبقات 128 مم مع جص حراري 13 مم على كلا الجانبين. الأرضيات - ألواح 146 مم مع طبقة 16 مم من الجص المقاوم للحرارة. الحد الأقصى لمقاومة الحريق لهذه الهياكل هو 90 دقيقة. الجدار الخارجي ، القريب من الموقع المجاور بمقدار 6 أمتار ، مكثف لتوفير حماية إضافية من الحريق في هذا الاتجاه. يتم إخفاء التثبيت المعدني للألواح على الجدران بواسطة ذراع التسوية. المصعد والسلالم مصنوعة من جدران مزدوجة: وفقًا لحسابات المصممين ، في حالة انهيار جزء من المبنى ، سيكونون قادرين على الحفاظ على سلامتها وقدرتها على التحمل.
واجهات الواجهات مغطاة بألواح الألمنيوم ، والشرفات ، وهي امتداد لألواح الأرضية ، مغطاة بغشاء عازل للماء من البولي يوريثين ، ثم بالبلاط على طول ذراع التسوية. تُترك الألواح الخشبية CLT مفتوحة فقط على أسقف لوجيا وعلى جدار واحد داخل كل شقة.
يوجد في loggias مكان للحدائق الصغيرة ، ويتم جمع هطول الأمطار واستخدامها لتلبية الاحتياجات الفنية ، بما في ذلك في نظام الرش.
14 طابق: تريت ، بيرغن
99
ARTEC Arkitekter / Ingeniører
البناء جار في مدينة بيرغن النرويجية
منزل خشبي يبلغ ارتفاعه 49 متراً - الأطول في العالم اليوم. تم بيع نصف الشقق المستقبلية البالغ عددها 62 ، وفي أكتوبر 2015 ، يجب أن يستقر المستأجرون في 14 طابقًا.
يتم نقل جميع الأحمال الرأسية بواسطة دعامات خشبية عمودية من Gluelam (أعمدة ذات أقسام 495 × 495 مم و 405 × 650 مم ، أقواس - 406 × 405 مم) ، ويتم إنشاء السلالم وأعمدة السلالم والرفع والجدران والسقوف من ألواح CLT. فترة مقاومة الحريق لنظام المحمل الرئيسي (الجمالونات) هي 90 دقيقة ، والثانوية (ألواح CLT) - 60 دقيقة.
كان أحد الأهداف الرئيسية للمشروع هو إيجاد طريقة لمقاومة الهياكل الخشبية الخفيفة لأحمال الرياح العالية في المدينة الساحلية. لإضافة كتلة إلى المبنى ، ولزيادة الصلابة عن طريق ربط الدعامات ببعضها البعض ، ولتقليل سعة التأرجح ، تمت إضافة ثلاث ألواح خرسانية على شكل ألواح - على مستوى الطابقين الخامس والعاشر وكسقف. وبالتالي ، فإن أقصى انحراف أفقي للدعامات أعلى المبنى هو 71 مم ، أي 1/634 من ارتفاع المبنى: وهذا يفي بالمعيار النرويجي البالغ 1/500.
لم يؤثر الطقس العاصف والرطب على الحل البناء فحسب ، بل أثر أيضًا على مظهر المنزل: الواجهات الشمالية والجنوبية مزججة ، والواجهتان الغربية والشرقية مغطاة بألواح معدنية.
المستقبل الممكن
لا تزال تكلفة الإنشاءات المصنوعة من ألواح CLT مرتفعة للغاية. ويرجع ذلك أساسًا إلى العدد المحدود من اللاعبين في السوق: لا يوجد سوى 2-3 شركات تصنيع كبيرة في العالم ، وتقع حصة كبيرة من التكاليف على نقل المواد من النمسا - المورد الرئيسي - في جميع أنحاء العالم. ومن المفارقات ، بالإضافة إلى التكاليف المالية ، أن هذا "يوفر" انبعاثًا كبيرًا من ثاني أكسيد الكربون - والذي تم تجنبه بجدية من خلال تحويل الخشب إلى مادة بناء.
لكن مؤيدي تكنولوجيا CLT لم يثبطوا عزيمتهم: فهم واثقون من أن المستقبل ينتمي إلى ناطحات السحاب الخشبية. من خلال الجمع بين قلب خرساني مقوى ونظام دعم ثانوي خشبي ، أو ، على العكس من ذلك ، أعمدة وعوارض خشبية ذات أسقف متجانسة ، يمكن إنشاء مباني من 25 إلى 30 أو حتى 40 طابقًا. تم إجراء العديد من الحسابات الهندسية ، وتم إثبات إمكانية إنشاء مبنى من هذا النوع في غضون أسبوع واحد فقط ، ويتم تقديم الأعمال العلمية للجمهور ويتم تطوير الحلول المعمارية الممكنة للمباني الخشبية الشاهقة.
يأمل المهندس المعماري الكندي مايكل جرين ، أحد أشهر المروجين لفكرة البناء الخشبي الشاهق ، أن يصبح موطنه الأصلي فانكوفر هو الرائد في عدد الأبراج الخشبية الشاهقة ، وينتهي عصر الخرسانة المسلحة بعد ذلك. القرن العشرين: "لم أر قط أشخاصًا يدخلون أحد المباني الخاصة بي ، لقد احتضنوا عمودًا من الصلب أو الخرسانة ، لكنهم فعلوا ذلك بعمود خشبي!"
