Bài báo gần đây của Archi.ru về ngôi nhà gỗ 8 tầng của kiến trúc sư Gert Wingord ở Stockholm (9 tầng, nếu tính cả tầng áp mái) đã gây ra phản ứng sôi nổi từ độc giả của chúng tôi. Chúng tôi quyết định phát triển chủ đề này và nói về các tòa nhà làm bằng gỗ cao từ tám tầng trở lên - về cách chúng được xây dựng và về việc liệu gỗ có thể cạnh tranh với bê tông cốt thép hay không.
Công nghệ
Các công trình nhà gỗ nhiều tầng được lắp dựng bằng công nghệ Gỗ ghép thanh hay còn gọi là X-lam - từ các tấm ghép khổ lớn (tấm CLT), làm tất cả các công việc của hệ thống cột, dầm, vì kèo truyền thống. Gỗ vân sam thường được sử dụng để sản xuất chúng. Các tấm lam gỗ khô dày từ 10 đến 45 mm dưới áp suất ít nhất 0,6 N / mm2 được dán chéo với nhau bằng chất kết dính không chứa nhựa phenol-formaldehyde. Do sự sắp xếp vuông góc của các thớ gỗ, tính dị hướng của gỗ được san bằng, hiệu quả của quá trình sấy giảm xuống gần như tối thiểu và khả năng chịu lực tăng lên đáng kể. Thông thường, tấm được sử dụng dày từ 3 đến 7 lớp.
Ở cùng một nơi, trong quá trình sản xuất, từ các yếu tố kết quả phù hợp với các bản vẽ được phát triển cẩn thận, các tấm được cắt ra cùng với tất cả các lỗ cần thiết, trong một số trường hợp, thậm chí có cả các kênh để đi dây điện và thông tin liên lạc. Kích thước tối đa có thể là 16,5 m x 2,95 m x 0,5 m, nhưng chúng thường bị giảm chiều dài: giới hạn kích thước đòi hỏi nhu cầu vận chuyển.
Sau đó tất cả các tấm được đánh dấu và vận chuyển đến công trình cùng với sơ đồ lắp ráp chi tiết. Đây là một trong những công đoạn dài nhất, vì các vật liệu gỗ thường có kích thước lớn không chỉ đi từ quốc gia này sang quốc gia khác mà còn vượt qua đại dương: ví dụ, đối với một tòa nhà dân cư ở Melbourne, các cấu trúc hỗ trợ được làm ở Áo.
Tại công trường, tất cả những gì còn lại là lắp ráp tất cả các phần tử theo đúng trình tự - và đây là một nhiệm vụ khá khó khăn, các kỹ sư thừa nhận: hầu hết các sai lầm đều mắc phải trong quá trình lắp ráp. Nhưng nếu chúng có thể tránh được, thì quá trình này sẽ dễ dàng và nhanh chóng hơn nhiều so với việc xây dựng các tòa nhà cao tầng bằng bê tông cốt thép truyền thống. Bốn người thợ xây và một chiếc cần cẩu đã cùng nhau lắp ráp một tòa nhà bằng gỗ 8-10 tầng trong 9-10 tuần, làm việc vài ngày một tuần. Những khoảng thời gian nghỉ làm này có liên quan đến việc cung cấp các tấm theo từng giai đoạn: nếu toàn bộ bộ được đưa vào cùng một lúc, một nhà chứa máy bay riêng biệt sẽ được yêu cầu để lưu trữ vật liệu xây dựng. Kết quả là khoảng 3 ngày làm việc cho mỗi tầng - đây là cách mà việc xây dựng tòa nhà trên Murray Grove ở London đã diễn ra. Ngoài tốc độ, việc xây dựng các tòa nhà bằng gỗ nhiều tầng còn được phân biệt bởi sự sạch sẽ của công trường và sự im lặng tương đối của quá trình lắp đặt.
Tải trọng lớn nhất trong kết cấu phát sinh tại các mối nối giữa các tấm tường và tại các điểm tiếp giáp với tường trần. Các tấm được kết nối với nhau bằng cách sử dụng ghim, tấm thép và một loạt vít đan chéo, đôi khi có chiều dài lên đến 550 mm.
Một trong những ưu điểm không thể chối cãi của các cấu trúc hiện đại làm bằng tấm CLT là độ nhẹ so sánh được với khả năng chịu lực cao: trọng lượng thấp tạo thuận lợi cho việc vận chuyển, giảm tải trọng cho nền móng và đẩy nhanh quá trình lắp đặt. Tính cả thời gian dành cho sản xuất và thời gian lắp ráp trực tiếp tại công trường, mọi thứ cùng nhau ra đời nhanh hơn gấp đôi so với việc xây dựng các hệ thống truyền thống.
Tấm dán có chất lượng âm thanh cao: chúng có mật độ cao hơn đáng kể so với gỗ đặc và dung sai để lắp trên công trường không vượt quá +/- 5 mm, trong khi ở bê tông cốt thép là 10 mm. Sự phù hợp chặt chẽ này làm tăng độ kín khí, giảm thất thoát nhiệt và tạo điều kiện thuận lợi cho việc ghép các phần tử kết cấu.
Trong số những điều khác, các nhà sản xuất và kiến trúc sư nhấn mạnh tính thân thiện với môi trường của công nghệ này. Gỗ là tài nguyên thiên nhiên được tái tạo nhanh hơn tiêu thụ. Cây cối hấp thụ carbon dioxide, và trong suốt cuộc đời của cây, nó tích tụ (chất cô lập) cho đến khi cây bắt đầu thối rữa, phân hủy hoặc cháy: sau đó CO2 được thải trở lại đất và vào khí quyển. Do đó, nếu một cây khỏe mạnh với lượng carbon tích lũy trong nó được sử dụng trong xây dựng, thì việc trả lại dioxide cho môi trường sẽ không xảy ra. Một mét khối gỗ sẽ lưu trữ một tấn CO2, và một cây mới sẽ mọc lên thay cho cây bị chặt. Vào cuối vòng đời của chúng, các tòa nhà bằng gỗ rất dễ tháo rời và tái chế, tái sử dụng hoặc thậm chí trở thành nguồn năng lượng, ví dụ như nhiên liệu hóa thạch. Thay thế gỗ cho một số khối lượng thép hoặc bê tông cốt thép hiện đang được sử dụng trong xây dựng - những vật liệu sử dụng rất nhiều năng lượng trong sản xuất - có thể dẫn đến giảm đáng kể lượng khí thải CO2.
Khả năng chống cháy
Nhiều người đặt câu hỏi về độ an toàn cháy nổ của các công trình kiến trúc nhiều tầng bằng gỗ. Tất nhiên, gỗ cháy, nhưng thép thì không, nhưng mức độ dễ cháy không phải là chỉ số đánh giá khả năng chống cháy. Gỗ có độ dẫn nhiệt thấp và có thể duy trì tính toàn vẹn của cấu trúc trong một thời gian dài. Rất khó đốt lửa vào một khúc gỗ, thanh xà hoặc tấm gỗ dày, nhưng nếu bắt lửa, nó sẽ cháy rất chậm và theo kiểu có thể đoán trước được.
Khi gỗ nóng lên từ khoảng 280 ° C, một lớp than cháy hình thành trên bề mặt của gỗ, lớp này sẽ âm ỉ và cách nhiệt với lõi, làm phức tạp dòng chảy của oxy bên trong, làm chậm quá trình cháy. Lò luyện gỗ rắn với tốc độ khoảng 0,5–0,8 mm mỗi phút: ví dụ, 30–50 mm lớp ngoài sẽ cháy hết từ chùm 200 mm trong 60 phút. Nguy cơ sụp đổ xảy ra ở khoảng 500 ° C, vì ở nhiệt độ này, lớp carbon bảo vệ trở nên nóng và bốc cháy. Giới hạn chịu lửa - khoảng thời gian mà kết cấu bằng gỗ vẫn giữ được khả năng chịu tải - phụ thuộc vào kích thước mặt cắt và kích thước của nó: kích thước càng lớn thì càng khó bắt lửa và càng chậm. quá trình đốt cháy là.
Ở cùng nhiệt độ, thép không cháy nhưng dẫn nhiệt nóng chảy, biến dạng theo các hướng khác nhau và ở khoảng 450–500 ° C thì mất khả năng chịu lực. Một kết cấu thép không được phòng cháy chữa cháy xử lý sẽ sụp đổ trong vòng 15 phút sau khi đám cháy bắt đầu, và không thể tính toán chính xác vị trí sụp đổ sẽ xảy ra. Do đó, lợi thế chính của việc xây dựng bằng gỗ trong trường hợp hỏa hoạn là tăng khả năng chống cháy và khả năng dự đoán hành vi.
Tại sao nó lại quan trọng? Nếu đám cháy bắt đầu xảy ra và không thể vô hiệu hóa nguồn của nó, cần phải đưa mọi người ra khỏi tòa nhà: để việc sơ tán thành công, cần biết chính xác cấu trúc sẽ duy trì tính toàn vẹn của nó trong bao lâu và nơi nó sẽ sụp đổ.. Khi đốt các công trình kiến trúc bằng gỗ, thời gian này được tính toán và có thể đoán trước được vị trí sụp đổ của chúng. Ngoài ra, gỗ cháy tạo ra một lượng khói vừa phải hiếm khi độc hại. Những đặc tính tự nhiên này, cùng với công nghệ chịu lửa hiện đại, cho thấy kết quả tốt.
Để ngăn ngừa hỏa hoạn, các cấu trúc được nhà máy xử lý bằng chất chống cháy, và để trung hòa nguồn, hệ thống cảnh báo và hệ thống phun nước được lắp đặt.
Những ngôi nhà gỗ cao nhất
8 tầng: Bridport House, London
Bridport Pl London
Karakusevic Carson Architects
Khi chọn loại khung đỡ, các kiến trúc sư đã được hướng dẫn bởi các tiêu chí về trọng lượng của kết cấu: một đường ống thoát nước từ thế kỷ 19 chạy dưới công trường, phải được bảo tồn. Một tòa nhà bê tông cốt thép truyền thống sẽ nặng đến mức không thể chấp nhận được, vì vậy các tấm nhiều lớp được lựa chọn.
Bridport House đã thay thế ngôi nhà 5 tầng những năm 1950 cũ. Có 41 căn hộ trong tòa nhà, cư dân tầng 1 có lối đi riêng ra đường và sân, cư dân 33 căn hộ còn lại có ban công rộng rãi. Mặt tiền được ốp bằng gạch, các ban công nhô ra được lợp bằng tấm đồng. Khung cấu trúc của tòa nhà, được làm bằng các tấm nhiều lớp, được lắp ráp trong 12 tuần.
9 tầng: Stadthaus
24 Murray Grove London
Waugh Thistleton Architects
24 Murray Grove của London có chín tầng gồm 29 căn hộ thuộc hai loại khác nhau: đơn vị thương mại thuộc sở hữu của người thuê và các đơn vị thuê của Metropolitan Housing Trust. Khối xã hội chiếm 4 tầng đầu, khối thương mại chiếm 5 tầng cuối, các khối này hoàn toàn biệt lập với nhau.
Sự chuyển đổi từ khối này sang khối khác được thể hiện qua bản vẽ mặt tiền: ở tầng 4, các mảng màu xám được thay thế bằng các mảng màu trắng. Mặt tiền được ốp bằng 5000 tấm (1200 mm x 230 mm), 70% trong số đó là chất thải tái chế từ ngành công nghiệp chế biến gỗ. Bản vẽ của họ giống như trò chơi của ánh sáng và bóng râm được tạo ra vào ban ngày trên mặt tiền của các tòa nhà và cây cối xung quanh.
Mặc dù thực tế là công nghệ xây dựng từ các tấm dán đắt hơn bê tông cốt thép truyền thống, nhưng nó giúp tiết kiệm diện tích xây dựng. Ví dụ, sẽ mất khoảng 72 tuần để lắp dựng một cấu trúc tương tự bằng bê tông cốt thép, trong khi tòa nhà này được hoàn thành vào năm 49. Trong trường hợp này, bản thân cấu trúc hỗ trợ được lắp ráp bởi bốn người xây dựng trong 27 ngày làm việc, làm việc 9 tuần, 3 mỗi ngày. Ngoài ra, không cần phải sử dụng một cần trục tháp đắt tiền: họ đã xoay sở với việc nâng và giàn giáo di động cho công việc trên tấm ốp mặt tiền.
Bạn có thể đọc thêm về quy hoạch không gian và thành phần môi trường của dự án.
đây.
9 tầng: Via Cenni, Milan
Hiệp hội Rossiprodi s.r.l.
Lần đầu tiên, một cấu trúc nhà cao tầng làm bằng các tấm nhiều lớp được sử dụng ở khu vực dễ xảy ra động đất: ở ngoại ô Milan, khả năng xảy ra động đất không cao lắm, nhưng vẫn tồn tại, và công nghệ X-Lam đáp ứng được. tất cả các yêu cầu xây dựng trong các lĩnh vực đó.
Khu dân cư phức hợp có tổng diện tích 17.000 m2 bao gồm 4 tòa tháp cao 9 tầng được nối với nhau bằng một khối nhà 2 tầng. Khu phức hợp có 124 căn hộ có diện tích từ 2 đến 4 phòng (từ 50 đến 100 m2). Các tòa tháp có kế hoạch 13,6 x 19,1 m và cao 27,95 m là cùng một loại, nhưng không giống nhau: hình dáng riêng lẻ được hình thành bởi hoa văn của các ban công.
Độ dày cấu trúc của các bức tường giảm 20 mm sau mỗi hai hoặc ba tầng: tầng đầu tiên là 200 mm, tầng thứ chín - 120 mm. Sàn - 200 và 230 mm (7 lớp). Các nhịp nhỏ hơn 5,8 m được phủ bằng panel 5 lớp 200 mm, và các nhịp dưới 6,7 m được phủ bằng bảng 7 lớp 230 mm. Các tấm được nối bằng vít kết nối đặc biệt dài từ 200 đến 550 mm.
Khu vực nơi tòa nhà tọa lạc một mặt là dãy nhà trang trại truyền thống của Ý, mặt khác là khu phức hợp các tòa nhà hành chính, kinh doanh, công nghiệp và thương mại đô thị. Ý tưởng của dự án là kết hợp hai loại hình phát triển này và tạo ra một không gian biên giới - sự chuyển đổi từ kiểu hình thành thị sang nông thôn. Do sự hiện diện của các căn hộ với nhiều loại khác nhau (từ 65 m2 đến 125 m2) và các không gian công cộng cho nhiều mục đích khác nhau, các kiến trúc sư muốn tạo ra một môi trường phù hợp cho sự xuất hiện của cộng đồng địa phương và tạo ra một trung tâm thu hút toàn bộ khu vực.
10 tầng: Forté, Melbourne
807 Phố Bourke, Cảng Victoria
Nhà phát triển - Cho thuê
Với chiều cao 32,17 m, Forté được coi là tòa nhà bằng gỗ cao nhất thế giới: nó có 10 tầng, được dựng lên chỉ trong 11 tháng và mất 38 ngày làm việc để lắp đặt cấu trúc đỡ bằng gỗ. Ngôi nhà có 23 căn hộ: 7 căn một phòng (59 m2), 14 căn hai phòng (80 m2) và 2 căn hộ áp mái hai phòng (102 m2).
Phần móng và tầng 1 được làm bằng bê tông cốt thép: ngoài việc truyền tải trọng xuống đất, nó còn bảo vệ phần gỗ bên trên khỏi vấn đề điển hình của khu vực - sự tấn công của mối mọt. Tất cả các yếu tố khác được làm bằng các tấm nhiều lớp - từ tường và trần nhà đến trục thang máy và cầu thang bộ. Tường - tấm 128 mm 5 lớp với thạch cao chịu lửa 13 mm ở cả hai mặt. Sàn - tấm 146 mm với lớp thạch cao chịu lửa 16 mm. Giới hạn chịu lửa của các cấu trúc này là 90 phút. Bức tường bên ngoài, gần với khu vực lân cận 6 mét, được làm dày thêm để bảo vệ thêm khỏi hỏa hoạn theo hướng này. Việc gắn chặt kim loại của các tấm vào tường được che bằng lớp láng. Thang máy và buồng thang bộ được làm bằng tường kép: theo tính toán của các nhà thiết kế, trong trường hợp một phần của công trình bị sập, chúng sẽ vẫn giữ được nguyên vẹn và khả năng chịu lực.
Mặt tiền được ốp bằng các tấm nhôm, ban công, là phần tiếp nối của các tấm sàn, được phủ một lớp màng chống thấm polyurethane, sau đó sẽ ốp gạch dọc theo lớp vữa. Các tấm CLT bằng gỗ chỉ được để mở trên trần của các lôgia và trên một bức tường trong nội thất của mỗi căn hộ.
Trong các lôgia có một nơi dành cho các khu vườn nhỏ, và lượng mưa được thu thập và sử dụng cho các nhu cầu kỹ thuật, bao gồm cả trong hệ thống phun nước.
14 tầng: Treet, Bergen
Damsgårdsveien 99
ARTEC Arkitekter / Ingeniører
Đang xây dựng ở thành phố Bergen của Na Uy
Ngôi nhà gỗ 49 mét - cao nhất thế giới hiện nay. Một nửa trong số 62 căn hộ tương lai đã được bán và vào tháng 10 năm 2015, khách thuê sẽ định cư trên 14 tầng của nó.
Tất cả tải trọng thẳng đứng được vận chuyển bằng giàn gỗ thẳng đứng gluelam (cột có tiết diện 495 x 495 mm và 405 x 650 mm, nẹp - 406 x 405 mm), và cầu thang, trục thang máy, tường và trần được lắp dựng từ các tấm CLT. Thời gian chịu lửa của hệ chịu lực chính (giàn) là 90 phút, của hệ phụ (tấm CLT) - 60 phút.
Một trong những mục tiêu chính của dự án là tìm ra cách chống lại các cấu trúc gỗ nhẹ trước tải trọng gió lớn của thị trấn ven biển. Để tăng thêm khối lượng cho tòa nhà, để tăng độ cứng bằng cách kết nối các giàn với nhau và giảm biên độ lắc lư, ba tấm bê tông đã được thêm vào làm tấm - ở tầng thứ năm và tầng mười và làm mái nhà. Do đó, độ võng ngang tối đa của các giàn trên đỉnh tòa nhà là 71 mm, bằng 1/634 chiều cao của tòa nhà: điều này thỏa mãn tiêu chuẩn 1/500 của Na Uy.
Thời tiết gió và ẩm ướt không chỉ ảnh hưởng đến giải pháp xây dựng, mà còn ảnh hưởng đến diện mạo của ngôi nhà: mặt tiền phía bắc và phía nam được lắp kính, mặt phía tây và phía đông được ốp kim loại.
Tương lai có thể
Giá thành của các công trình làm bằng tấm CLT còn khá cao. Điều này chủ yếu là do số lượng công ty trên thị trường có hạn: chỉ có 2-3 nhà sản xuất lớn trên thế giới và một phần lớn chi phí rơi vào việc vận chuyển nguyên vật liệu từ Áo - nhà cung cấp chính - trên toàn thế giới.. Trớ trêu thay, ngoài chi phí tài chính, điều này còn "cung cấp" một lượng khí thải CO2 đáng kể - thứ vốn rất cần được tránh bằng cách biến gỗ thành vật liệu xây dựng.
Nhưng những người ủng hộ công nghệ CLT không nản lòng: họ tin tưởng rằng tương lai thuộc về những tòa nhà chọc trời bằng gỗ. Bằng cách kết hợp lõi bê tông cốt thép với hệ thống hỗ trợ thứ cấp bằng gỗ, hoặc ngược lại, các trụ và dầm bằng gỗ với trần nguyên khối, các tòa nhà từ 25-30 hoặc thậm chí 40 tầng có thể được lắp dựng. Nhiều tính toán kỹ thuật được thực hiện, khả năng xây dựng một tòa nhà kiểu này chỉ trong một tuần đã được chứng minh, các công trình khoa học được giới thiệu trước công chúng và các giải pháp kiến trúc khả thi cho các tòa nhà cao tầng bằng gỗ đang được phát triển.
Kiến trúc sư người Canada Michael Green, một trong những người nổi tiếng nhất về ý tưởng xây dựng nhà cao tầng bằng gỗ, hy vọng rằng Vancouver quê hương của ông sẽ trở thành người dẫn đầu về số lượng nhà cao tầng bằng gỗ, và kỷ nguyên của bê tông cốt thép sẽ kết thúc sau đó. thế kỷ 20: "Tôi chưa bao giờ thấy mọi người bước vào một trong các tòa nhà của tôi, họ ôm một cột thép hoặc bê tông, nhưng họ đã làm điều đó với một cột gỗ!"
