Trendy v dřevěných stavbách v Severní Americe
Netradiční dřevěné výrobky, rostoucí poznání cenové efektivity dřeva, mnohostrannost a akumulace kysličníku uhličitého vedou k rostoucímu použití dřeva v nebytových a obytných budovách. Velká rozpětí, vysoké stěny a rychlejší inovativní stavební technologie umožňují vhodnou volbu dřeva pro aplikace, jako jsou arény, tělocvičny a haly, které vyžadují velký otevřený prostor s minimem mezilehlých podpor. Nosné dřevěné výrobky jako například lepené lamelové dřevo mohou být vyrobeny pro rozpětí přímého nosníku více než 30 metrů a výšku stěn až 6 metrů.
Významnou výhodou dřevěných konstrukcí je rychlost jejich provádění, která je v současnosti dále zlepšena používáním prefabrikovaných prvků a panelových střešních a stěnových sekcí. U panelových střešních konstrukcí jsou sekce střechy sestaveny na zemi při použití běžně dostupných prostředků a zdviženy na místo. Kromě rychlosti je proces montáže bezpečnější a omezuje riziko zřícení.
Vyšší dřevěné budovy
Obrázek 1 – Montáž střešní konstrukce z lepeného lamelového dřeva
Obrázek 2 – Hrubá stavba s použitím výztužných / nosných vodovzdorných překližovaných desek na obvodový plášť
Dřevo je upřednostňováno architekty a inženýry při navrhování vícepodlažních budov pro úsporu nákladů, flexibilitu při navrhování, snadnou dostupnost a přednosti a vhodnost pro stropní, stěnové a střešní systémy vyšší pevnosti a seismické odolnosti.
Ve městech Severní Ameriky (zejména v Britské Kolumbii/Kanada) dochází v posledních letech k rozvoji výstavby vícepodlažních budov na bázi dřeva, které doplňují dosavadní nízkopodlažní zástavbu. Vícepodlažní budovy na bázi dřeva a jsou v kombinaci se stávající zástavbou udržitelnější se životním prostředím, jsou cenově příznivé a umožňují větší hustotu obyvatelstva, ke které dochází vzhledem k migraci obyvatel do měst. Současné předpisy v Severní Americe povolují pěti až šestipodlažní obytné budovy na bázi dřeva, které jsou ověřeny u projektantů, architektů i dodavatelů a jsou cenově dostupné.
Bylo prokázáno, že dřevěné stavby jsou v ohledu vlivu na životní prostředí (surovina, výroba, přeprava, montáž, provoz, odstranění) příznivější v porovnání s jinými materiály. V posledních letech byla v Britské Kolumbii/Kanada realizována celá řada vícepodlažních obytných staveb na bázi dřeva buď jako nájemné domy nebo jako družstevní byty nebo obytné budovy na prodej. Domy s dřevěnou rámovou konstrukcí mají často betonovou spodní stavbu použitou jako obchody, kanceláře a/nebo podzemní garáže.
Vícepodlažní budovy mají zvýšené nároky na odolnost proti seismickému zatížení a zatížení větrem, která se zabezpečuje vnitřními výztužnými stěnami s oboustranným oplášťováním deskami na bázi dřeva.
Obrázek 3 – Vícepodlažní obytná budova na bázi dřeva
U vícepodlažních domů na bázi dřeva se používají dva běžné typy konstrukce: plošinová konstrukce (platform framing), u které jsou stropní trámy osazeny přímo na stěnové panely a konstrukce s procházejícími stěnami (ballon framing) se stropem zavěšeným mezi stěnami. U plošinové konstrukce dochází k sedání ve styku strop-stěna, které se kumuluje po výšce budovy. U konstrukce s průběžnými stěnami a stropem zavěšeným mezi stěnami svislá zatížení z vyšších podlaží nezatěžují stropní konstrukci kolmo k vláknům, ale jsou převedena průběžnými sloupky rovnoběžně s vlákny. U některých budov se používá masivní skelet z lepeného lamelového dřeva.
Obrázek 4 – Příklad střešní a stěnové konstrukce haly z lepeného lamelového dřeva
Obrázek 5 – Skelet vícepodlažní budovy z lepeného lamelového dřeva
Trendy v dřevěných budovách
Moderní stavební předpisy dovolují v řadě zemí USA čtyř a pětipodlažní dřevěné rámové konstrukce. V Kanadě v provincii Britská Kolumbie byla nedávno zvětšena dovolená výška obytných budov ze čtyř podlaží na šest. V Evropě byly postaveny dřevěné budovy až do výšky osmi podlaží s použitím křížově lamelovaného dřeva (CLT), což nyní vytváří možnost pro vyšší dřevěné budovy v Severní Americe.
Křížově lamelované dřevo je vícevrstvý dřevěný panel vyrobený ze stavebního řeziva. Vrstvy řeziva (označované také jako lamely) jsou uloženy v sousedních vrstvách křížem a vzájemně slepeny po celé ploše. Vytvářejí tak výrobek s výjimečnou pevností a rozměrovou stabilitou.
V USA byla první nebytovou budovou z CLT zvonice výšky 24 m v Severní Karolíně a nedávno byla postavena dvojpodlažní konstrukce z CLT v Montaně. V Britské Kolumbii je ve výstavbě (mezi jinými) čtyřpodlažní budova z CLT, která byla navržena s ohledem na přísné požadavky pasivního domu pro energetickou účinnost.
Pokroky v navrhování dřevěných konstrukci
Dřevo je obnovitelný stavební materiál a je dobrou volbou pro životní prostředí, a pro dlouhodobou životnost. S rostoucím zájmem o dopad na životní prostředí a o zelené budovy, je důležité uvážit atributy, které vedou k dobré volbě dřeva pro životní prostředí. Je také důležité porozumět, jak mohou být konstrukční dřevěné výrobky použity, aby vyhovovaly objevujícím se normám a požadavkům pro zelené budovy. Výroba dřevěných výrobků vyžaduje podstatně méně energie než výroba jiných stavebních výrobků jako je ocel a beton a je spojena s menším množstvím skleníkového plynu a jiných emisí znečisťujících vzduch.
Vedle netradičních výrobků a technologií se dosahuje vyšší efektivita technikami navrhování jako je OVE (Optimum Value Engineering = optimální varianta konstrukčního řešení). Ačkoli získala popularitu jako součást dnešní tendence k zeleným budovám, OVE byla zavedena před více než 20 lety americkým dřevařským výzkumným ústavem (U:S: Forest Product Laboratory) v průmyslu bytové výstavby. Je označována také jako zdokonalená nosná konstrukce, záměrem je pomocí doplňujícího řešení redukovat objem dřevěné kostry použité v budově bez omezení konstrukční integrity.
Výhodou jsou menší náklady na materiál, zvýšená energetická účinnost (získáním prostoru pro dodatečnou izolaci) a menší odpad. Například dřevěné školy jsou upřednostňovány m.j. vzhledem k jejich příznivému chování při seismických událostech, dobré trvanlivosti a značným ekonomickým úsporám proti zděné nebo ocelové variantě, které vyžadují vysokou spotřebu fosilních paliv při jejich výrobě. Kromě úspory nákladů se projevují příznivě pohledově exponované dřevěné nosníky a sloupy, které působí teple a zlepšují učební prostředí. V neposlední řadě je to akumulace kysličníku uhličitého, ke které dochází během růstu stromu. Dřevo je jediným z hlavních konstrukčních materiálů, které vzniká přirozeným růstem a je obnovitelné.
Literatura
Trends in wood buildings. APA − The Engineered Wood Association, USA
Innovative wood products and increasing recognition of wood’s cost effectiveness, versatility and light carbon footprint are driving its expanded use in non-residential and multi-family buildings which require tall walls and large open spaces with minimal intermediate supports. For example, engineered wood products such as glued laminated timber (glulam) can be manufactured to achieve spans more than 100 feet and walls up to 20 feet. Modern building codes allow four and five-story wood-frame construction in many U.S. states. Wood is the only major building material that grows naturally and is renewable.
