Дерево на высоте. Высотные здания из дерева и бетона

Проект небоскреба "Tratoppen" в Стокгольме // Илл. © Anders Berensson Architects 

 

Пятиэтажная пагода Хорю-дзи — храм Процветающей дхармы в префектуре Нара в Японии — одно из древнейших деревянных сооружений в мире. Пагода, построенная 1400 лет назад, выстояла под напором стихий, ветра, огня, пережила не одно землетрясение.  Анализ древесных колец в центральной колонне, поддерживающей 32-метровую конструкцию, говорит о том, что дерево, из которого выточена колонна, было срублено в 594 году. Считается, что храм был построен вскоре после этой даты. 

В эпоху стали и бетона японская пагода  напоминает нам о том, что дерево как строительный материал имеет долгую историю.  Однако в настоящее время новые технологии позволяют использовать дерево в куда более высоких сооружениях.

Примеры тому можно найти в разных городах мира, из них 14-этажный жилой комплекс «Treet» в норвежском городе Берген на сегодняшний день самый высокий. А к 2017 году в Канаде завершится строительство «Brock Commons» — 18-этажного общежития Университета Британской Колумбии. Тогда же начнется возведение 21-этажного дома «Haut» в Амстердаме. Сотрудники компании Arup, занятые в этом проекте, говорят, что при строительстве будет использована экоустойчивая древесина европейской пихты. Некоторые архитекторы разрабатывают даже проекты деревянных небоскребов, как, например, «Tratoppen» (что переводится как «верхушка дерева», см. иллюстрацию) — 40-этажная высотка, которой предлагают украсить Стокгольм.

Дерево как строительный материал имеет множество преимуществ, причем не только из-за своих эстетических качеств. Деревянное здание примерно на четверть легче аналогичной железобетонной конструкции, а это означает, что ему требуется меньший фундамент.  Древесина экологична и естественным образом «впитывает»  содержащуюся в воздухе окись углерода. Высокие здания из стали и бетона, как правило, оставляют значительный углеродный след в природе, отчасти из-за производства материалов для их строительства. Согласно данным исследований, использование древесины может уменьшить этот углеродный след на 60-75%.

Но есть две проблемы, связанные с использованием древесины в высотном строительстве. Во-первых, остается открытым вопрос прочности. В последние годы были достигнуты значительные успехи в изготовлении  композитных материалов на основе древесины, например поперечно-клееная древесина (CLT-панель), состоящая из перекрестно расположенных пиломатериалов хвойных и лиственных пород, с волокнами, склеенными под определенным углом. И точно так же как  композитный материал из углеволокна делает прочнее гоночные машины, самолеты и клюшки для игры в гольф, CLT добавляет надежности деревянным конструкциям.

Недавнее исследование, проведенное американским архитектурным бюро Skidmore, Owings & Merrill и Орегонским университетом, показывает, насколько крепким может быть композитный материал на основе древесины. Рассматривались свойства одной из ее гибридных  форм — пиломатериала с бетонным соединением. Это секция пола 11-метровой ширины с тонким покрытием из армированного бетона. Более толстый слой бетона добавили в местах, где перекрытие подпирается колоннами. В испытательной установке пол подвергался давлению гидравлического пресса, давившего на поверхность со все возрастающей силой. Исследователи хотели посмотреть, как конструкция реагирует на вес, но продолжали эксперимент, чтобы определить предел прочности. Плита начала давать трещины лишь под весом в 37 200 кг, примерно в восемь раз больше того показателя, на который она была рассчитана.

 

 

Бетонное покрытие пола в основном нужно для звукоизоляции, но оно помогает справиться со второй проблемой: пожаром. Бетон защищает перекрытия от огня. Как правило, большой массив древесины, как в CLT-панели, трудно поджечь, если нет длительного очага горения, — как в лесу трудно разжечь костер, если у вас есть только бревна. Даже если древесина снаружи обугливается,  внутри она не загорается. Большие городские пожары, такие как Лондонский, случившийся 350 лет назад, в основном возникали из-за небольших деревянных деталей, послуживших чем-то вроде растопки. Будущие жильцы деревянного высотного дома, разумеется, должны быть уверены в своей безопасности. «Но с учетом дополнительных огнезащитных слоев и современных систем пожаротушения деревянные высотки вполне соответствуют существующим нормам пожарной безопасности, и даже с лихвой», — уверяет Бентон Джонсон из архитектурного бюро Skidmore, Owings & Merrill.

По его словам, испытания показали, что дерево не только можно сделать достаточно прочным для использования в высотных домах — его определенно стоит использовать. Хотя кубический метр бетона дешевле, чем такой же объем древесины, деревянные здания возводятся быстрее. А внешний вид и экологичность этого материала делает его в коммерческом плане достаточно привлекательным для застройщиков.

 

Лондонский деревянный небоскреб, проект // Илл. © PLP Architecture 

 

Майкл Рамидж, руководитель Центра инноваций в области природных материалов при Кембриджском университете в Великобритании, проводит испытания деревянных материалов для использования в высотных зданиях, в том числе в 80-этажном 300-метровом деревянном небоскребе (см. иллюстрацию). Проект был предложен для Лондонского Сити архитектурным бюро PLP Architecture и инженерной компанией Smith and Wallwork. Если его построят, он станет вторым по высоте  Лондона после небоскреба «Осколок».

Для такого многолюдного города, как Лондон, есть и дополнительные резоны строить деревянные высотки. Во-первых, на стройплощадке будет намного тише без тяжелой техники, с помощью которой закладывают глубокий фундамент, закачивают бетонную смесь и устанавливают стальные опоры. Машин, снующих на стройку и обратно, тоже будет меньше. Майкл Рамидж подсчитал, что на один грузовик, подвозящий древесину для деревянного здания, при строительстве из железобетона пришлось бы пять грузовиков с цементом и сталью.

Андерс Беренссон, шведский архитектор, спроектировавший «Tratoppen», уверен, что композитная древесина в будущем станет самым дешевым материалом для строительства небоскребов. Еще одно преимущество дерева, говорит он, — то, что на нем можно вырезать. В его проекте номер каждого этажа вырезан прямо на внешней стене здания.

Но есть одно серьезное препятствие для возрождения деревянного зодчества — это строительные нормы и законодательство, а в разных странах строительные нормы заметно отличаются. В Америке строительство деревянных домов может быть ограничено пятью-шестью этажами (примерно до высоты лестницы пожарной машины).  Однако сторонники деревянной архитектуры надеются, что с появлением все более высоких деревянных зданий градостроители скорректируют нормы. Если так, то древняя ветвь архитектуры вновь возродится.

 

По материалам издания The Economist