Beton (bez) przyszłości?

Beton to obecnie wszechobecny materiał budowlany, który od dekad daje nam możliwość szybkiego i skutecznego kształtowania naszych miast. Architektura jest aktualnie w przededniu ogromnych zmian. Najnowsze rozwiązania technologiczne oferują projektantom materiały o parametrach zbliżonych do betonu, który z uwagi na proces wytworzenia oraz koszty logistyczne nie jest już postrzegany jako idealny sposób na realizację projektu. Ciekawą odpowiedzią na środowiskowe zapotrzebowanie jest drewno, a konkretnie drewno klejone krzyżowo, czyli CLT.

Drewno klejone warstwowo jest wynikiem połączenia desek w jedną całość. W przypadku CLT płyty układane są prostopadle, a materiał konstrukcyjny składa się z co najmniej trzech warstw desek wykonanych z drewna iglastego lub liściastego występującego lokalnie. Dla przykładu w Szwecji najbardziej popularnym drewnem do produkcji CLT jest świerk i sosna. Odpowiednio sprefabrykowane deski mogą być łączone ze sobą na „mikro-wczepy” (finger joints), tworząc długie i wytrzymałe elementy. Taka forma połączenia drewna pozwala na wytworzenie elementów, które mogą osiągać pokaźne rozmiary od 2,4 m do 4 m wysokości i do 30 metrów długości. Technologia CLT daje możliwość zastosowania dużych przekrojów dzięki czemu elementy osiągają dużą nośność i sztywność. Dobrej jakości elementy wykonane z drewna CLT zachowują parametry konstrukcyjne identycznie jak komponenty betonowe czy stalowe. W 2019 roku w Norwegii zrealizowano z wykorzystaniem CLT 18-piętrowy budynek mieszkalno-hotelowy. Ma on 85,4 m wysokości i jest aktualnie rekordzistą wysokości drewnianego budynku na świecie.

W naszej pracowni panuje opinia, że CLT to „beton przyszłości”. Zapewnia co najmniej taką samą wytrzymałość konstrukcyjną jak „żelbet”. Ponadto 1 m3 betonu waży około 2,7 tony, a 1 m3 CLT waży 400 kg i może osiągnąć taką samą wytrzymałość. Dzięki zmniejszeniu ciężaru redukujemy inne elementy budynku np. fundamenty. Szybsze i łatwiejsze są też niezbędne do wykonania przy realizacji projektu prace operacyjno-logistyczne. Na przykładzie naszego najnowszego konkursowego projektu Budynku Nauk Społecznych UW w Warszawie obliczyliśmy, że dzięki zastosowaniu CLT wykonawca jest w stanie zredukować procesy logistyczne na placu budowy do 50 proc.!

Ostatni wiek architektury to projekty, które mają w sobie ogromną ilość m3 betonu. Doszliśmy aktualnie do niebezpiecznego momentu, bo każdy z nas może zaobserwować zjawisko „betonozy” i z łatwością wskazać miejsca, w których dominującym materiałem jest beton, zwłaszcza w większych aglomeracjach miejskich. Jednocześnie ostatnia dekada to ogromny postęp technologiczny, dzięki któremu możemy udowodnić znaczącą przewagę drewna nad betonem pod kątem oddziaływania na nasze środowisko. Beton to materiał o bardzo wysokim „śladzie węglowym” - na każdy metr sześcienny wytworzonego betonu do atmosfery emitowana jest jedna tona CO2. Natomiast drewno zawiera „węgiel sekwestrowany”, czyli węgiel naturalnie wychwycony i magazynowany w drewnie podczas procesu jego naturalnego wzrostu. Tak więc, pomimo konieczności użycia energii w procesach produkcji elementów CLT, finalny bilans pomiędzy emisją CO2 a węglem sekwestrowanym będzie zawsze korzystny.

W naszym klimacie największym zagrożeniem dla drewna jest wilgoć. Odsłonięte w elementach zewnętrznych cierpi, a ponieważ CLT jest elementem konstrukcyjnym, musimy je chronić, aby uniknąć jego zużycia. Obecna technologia pozwala na poprawę odporności drewna CLT poprzez odpowiednie dodatki lub powłoki zabezpieczające wykonane z np. z włóknocementu. Istnieją również skuteczne metody impregnacji m.in. poprzez zastosowanie olejów roślinnych.

CLT to poetycka opowieść o architekcie, który tworzy koncepcję, a jednocześnie jest konstruktorem z niezbędnym doświadczeniem technologicznym. Realizacja budynku z drewna CLT wymaga precyzyjnego projektu i dokładnej prefabrykacji. Możliwość wprowadzania zmian podczas realizacji jest zminimalizowana. Tak więc kiedy nasi architekci opracowują projekty z wykorzystaniem konstrukcji CLT, muszą się wykazać zaawansowaną wiedzą konstrukcyjną i ogromną dokładnością, tak by wyprodukowane elementy prefabrykowane było w praktyce doskonałe. Możemy stwierdzić, że pracując z CLT mamy do czynienia z marginesem błędu o wielkości około 2 milimetrów. Mając odpowiednią wiedzę i wykfalifikowany zespół jakim dysponujemy w Kuryłowicz & Associates, takie projekty nie stanową dla nas wyzwania. Trzeba dodać, że konsekwencją zastosowania CLT jest pojawianie się nowych możliwości redukcji kosztów realizacji. O ile faza projektu może trwać trochę dłużej, o tyle realizacja na budowie przebiega zdecydowanie szybciej, dzięki mniejszemu udziałowi siły roboczej (w porównaniu do betonu). Skrócenie czasu realizacji i redukcja personelu na budowie to wymierne oszczędności inwestycyjne.

Hybrydy to ciekawy kierunek, który jest obecnie popularnie praktykowaną formą kompromisu w przypadku, gdy ograniczenia techniczno-formalne nie pozwalają na zastosowanie w 100 proc. konstrukcji drewnianej. CLT możemy łączyć z takimi materiałami jak żelbet, szkło i stal. Architekci Kuryłowicz & Associates w swoich projektach wykorzystują tego typu hybrydy. Jednym z nich jest projekt „Loi 130”, który powstał w ramach dwuetapowego, międzynarodowego konkursu ogłoszonego przez Komisję Europejską, na projekt biurowców w centrum Brukseli. Kolejnym jest wspomniany już projekt konkursowy Budynku Nauk Społecznych Uniwersytetu Warszawskiego przy ul. Furmańskiej w Warszawie.

Każdy kraj posiada własne regulacje prawne, które pod względem normatywnym mogą ograniczać projekty z użyciem drewna CLT. Przepisy pozwalają obecnie na budowę budynków do 30 pięter w Kanadzie i do 40 pięter w Finlandii. W Polsce przepisy przeciwpożarowe ograniczają budowę wyższych i bardziej skomplikowanych budynków z użyciem konstrukcji drewnianej. Dlatego też projektanci by osiągnąć wyższe parametry budynku muszą korzystać z hybrydowych rozwiązań. Niemniej przyszłość polskich realizacji z użyciem konstrukcji CLT jest obiecująca. Trwają prace nad regulacjami, które będą bardziej sprzyjające inwestorom decydującym się na zastosowanie technologii drewnianych. Jesteśmy przekonani, że za kilkanaście lat w polskich miastach zaobserwujemy drewnianą rewolucję i osobiście doświadczmy uroku oraz piękna faktury naturalnego drewna. Specjaliści analizujący dynamikę produkcji drewna w CLT prognozują, że europejski rynek CLT osiągnie wartość 1,1 miliarda dolarów do 2023 roku.