Cherestea poate fi folosită pentru clădiri înalte?

Introducere

Cherestea a fost un material de construcție esențial de milenii, apreciat pentru disponibilitatea, funcția și estetica naturală. În mod tradițional, utilizarea sa s-a limitat la structuri cu creștere scăzută din cauza limitărilor de forță și rezistență la factorii de mediu. Cu toate acestea, apariția produselor din lemn proiectate și a tehnicilor moderne de construcție a revoluționat potențialele aplicații ale cherestea. Întrebarea presantă pentru arhitecți, ingineri și constructori de astăzi este: Cherestea poate fi folosită pentru clădiri înalte? Acest articol se încadrează în fezabilitatea lemnului ca material principal în construcții înalte, explorând progresele tehnologiei din lemn, considerente structurale, provocări de reglementare și integrarea sistemelor complementare, cum ar fi Construcție de construcții cofrajează oțel.

Perspectiva istorică a lemnului în construcții

De -a lungul istoriei, cherestea a fost o piatră de temelie a construcției în diverse culturi. De la pagode tradiționale japoneze, care au rezistat cutremure de secole, până la casele încadrate din lemn din Europa, Wood a demonstrat o rezistență remarcabilă atunci când a fost utilizat în mod corespunzător. Aceste structuri istorice prezintă longevitatea și durabilitatea lemnului atunci când sunt proiectate și întreținute în mod corespunzător. Cu toate acestea, limitările cherestei tradiționale, cum ar fi susceptibilitatea la foc, descompunere și capacitate structurală limitată, au restricționat istoric utilizarea acestuia în aplicații înalte.

Avansuri în tehnologia cherestea

Secolul XXI a fost martor la progrese semnificative în tehnologia cherestea, în special cu dezvoltarea produselor din lemn proiectate. Aceste inovații abordează limitările tradiționale ale lemnului, îmbunătățindu -și capacitățile structurale și extinzându -și adecvarea pentru structuri mai mari și mai înalte.

Cherestea laminată încrucișată (CLT)

Cherestea laminată încrucișată este un produs revoluționar format din mai multe straturi de plăci de cherestea solide, stivuite încrucișat și legate împreună cu adezivi structurali. Această laminare încrucișată oferă stabilitate dimensională, rezistență și rigiditate, ceea ce face ca panourile CLT să fie ideale pentru pereți, podele și acoperișuri atât în ​​clădirile rezidențiale, cât și în cele comerciale. Studiile au arătat că panourile CLT prezintă performanțe seismice excelente datorită greutății ușoare și flexibilității lor, ceea ce le face potrivite pentru utilizare în regiunile predispuse la cutremur.

Performanța termică a CLT este un alt avantaj semnificativ. Proprietățile izolatoare naturale ale Wood contribuie la clădirile eficiente din punct de vedere energetic, reducând costurile de încălzire și răcire. În plus, panourile CLT pot fi prefabricate în afara site-ului cu o precizie ridicată, reducând timpul de construcție și costurile forței de muncă.

Cherestea laminată lipită (Glurulam)

Cherestea laminată lipită, cunoscută în mod obișnuit sub numele de Glurulam, este un produs din lemn proiectat cuprinzând mai multe straturi de cherestea dimensionată legată împreună cu adezivi durabili, rezistenți la umiditate. Grinzile de glulam sunt versatile și pot fi fabricate în diferite forme și dimensiuni, inclusiv curbe și arcade, oferind arhitecților o flexibilitate considerabilă a proiectării. Raportul de înaltă rezistență-greutate al lui Glulam permite întinderi mai lungi fără suporturi intermediare, ceea ce este avantajos în proiectele de plan deschis adesea observate în clădirile moderne înalte.

Cercetările indică faptul că grinzile de glulam pot obține o rezistență comparabilă cu sau chiar depășind cea a oțelului atunci când sunt măsurate din punct de vedere al rezistenței pe unitatea de greutate. Acest lucru face ca Glululam să fie o opțiune atractivă pentru elemente structurale în construcții înalte, în special atunci când este combinat cu alte materiale din sistemele hibride.

Proprietăți structurale și performanță

Viabilitatea cherestei în clădiri înalte, depinde de performanțele sale structurale în diferite sarcini și condiții. Proprietățile cheie includ rezistența, rigiditatea, rezistența la foc și durabilitatea.

Forță și rigiditate

Produsele din lemn proiectate oferă proprietăți mecanice îmbunătățite datorită reducerii imperfecțiunilor naturale. Defecte precum noduri și cereale inegale sunt minimizate prin procesul de fabricație, ceea ce duce la performanțe mai uniforme și previzibile. Tehnicile moderne de clasificare a rezistenței, inclusiv evaluarea stresului și evaluarea acustică a mașinii, asigură că componentele din lemn îndeplinesc standarde riguroase.

Studiile au demonstrat că CLT și GLULAM pot suporta eficient sarcinile asociate cu clădiri înalte. De exemplu, un studiu publicat în Journal of Structural Engineering a subliniat că panourile CLT prezintă o rezistență ridicată la plan și în afara planului, ceea ce le face potrivite pentru pereți și diafragme purtătoare de sarcină în structuri cu mai multe etaje.

Rezistență la foc

Spre deosebire de percepțiile comune, cherestea poate performa bine în condiții de incendiu din cauza comportamentului său previzibil de charring. Când este expus la foc, un strat de char se formează pe suprafață, izolând lemnul interior și încetinind rata de ardere. Această caracteristică permite membrilor din lemn mari să mențină integritatea structurală mai lungă decât oțelul neprotejat, ceea ce poate pierde rezistența rapid la temperaturi ridicate.

Rezistența la foc poate fi îmbunătățită în continuare prin strategii de proiectare, cum ar fi supradimensionarea elementelor structurale pentru a ține cont de Charring sau aplicarea tratamentelor Retardant. Respectarea codurilor de incendiu se realizează prin efectuarea testelor de rezistență la foc și aderarea la cerințele de proiectare prescriptive prezentate în reglementările de construcție.

Durabilitate și rezistență la mediu

Durabilitatea cherestei este influențată de factori precum umiditatea, insectele și ciupercile. Produsele din lemn proiectate sunt fabricate în condiții controlate, reducând conținutul de umiditate și inhibând creșterea organismelor de descompunere. Acoperirile de protecție și conservanții pot spori rezistența la factorii de mediu, extinzând durata de viață a structurilor de cherestea.

În plus, detaliile corecte ale proiectării, cum ar fi încorporarea ventilației adecvate și evitarea capcanelor de apă, sunt esențiale în prevenirea problemelor legate de umiditate. Utilizarea barierelor de umiditate și a sistemelor de drenaj controlate protejează în continuare componentele din lemn în clădirile înalte.

Studii de caz ale clădirilor de lemn înalt

Mai multe proiecte de pionierat din întreaga lume au utilizat cu succes cherestea în construcții înalte, demonstrându-și fezabilitatea și beneficiile.

Mjøstårnet, Norvegia

Stând la 85,4 metri, Mjøstårnet este o clădire cu o utilizare mixtă de 18 etaje în Brumunddal, Norvegia, finalizată în 2019. Deține distincția de a fi una dintre cele mai înalte clădiri de lemn din lume. Structura utilizează coloane și grinzi Glurulam, pereți CLT și podele, prezentând capacitățile Timberului într-un context înalt. Clădirea îndeplinește toate cerințele structurale și de siguranță a incendiilor, încorporând sisteme de stropire și materiale rezistente la incendiu plasate strategic.

Turnul Hoho, Austria

Turnul Hoho din Viena este o clădire de 24 de etaje care atinge 84 de metri înălțime, finalizată în 2019. Cu un sistem de construcție hibrid, combină cherestea cu beton pentru a optimiza performanța. Aproximativ 75% din structură este lemnul, reducând semnificativ amprenta de carbon a clădirii. Utilizarea modulelor de lemn prefabricate a permis construcția rapidă, cu un etaj fiind finalizat la fiecare șase zile.

Brock Commons Tallwood House, Canada

Situată la Universitatea din Columbia Britanică, Brock Commons Tallwood House este o reședință a studenților de 18 etaje finalizată în 2017. Clădirea folosește un sistem hibrid cu plăci de podea CLT și coloane Glurulam, susținute de un nucleu concret pentru stabilitatea laterală. Procesul de construcție a fost remarcabil de rapid, cu structura de cherestea ridicată în doar 70 de zile. Proiectul a demonstrat reduceri semnificative ale emisiilor de gaze cu efect de seră în comparație cu construcția tradițională de beton.

Provocări și limitări

În ciuda progreselor și a proiectelor de succes, mai multe provocări trebuie abordate pentru a realiza pe deplin potențialul cherestei în construcții înalte.

Obstacole de reglementare

Codurile și reglementările de construcție pot reprezenta provocări semnificative, deoarece multe au fost dezvoltate cu materiale tradiționale în minte și este posibil să nu se adapteze tehnologiilor inovatoare din lemn. Lipsa de orientări standardizate pentru clădirile înalte din lemn necesită aprobări specifice proiectului, care pot consuma mult timp și costisitoare. Se depun eforturi pentru actualizarea codurilor, cum ar fi includerea Codului internațional de clădiri a clădirilor de lemn de masă mai înalte, dar adoptarea pe scară largă este treptată.

Percepția și acceptarea pieței

De multe ori există scepticism în ceea ce privește performanțele Timberului, în special în ceea ce privește siguranța și durabilitatea incendiilor. Educarea părților interesate despre proprietățile lemnului proiectat și rezultatele studiilor științifice este crucială. Demonstrarea studiilor de caz de succes și furnizarea de date transparente poate ajuta la schimbarea percepțiilor și să încurajeze o acceptare mai largă în cadrul industriei.

Lanțul de aprovizionare și disponibilitatea materialelor

Disponibilitatea produselor din lemn proiectate de înaltă calitate depinde de un lanț de aprovizionare bine dezvoltat. În regiunile în care astfel de industrii nu sunt stabilite, materialele de aprovizionare pot fi dificile. Investițiile în instalații locale de fabricație și instruirea forței de muncă calificate sunt necesare pentru a sprijini creșterea construcției din lemn înalt.

Integrare cu cofraje din oțel pentru construcții de construcții

Construcția clădirilor înalte beneficiază adesea de o abordare hibridă, combinând cherestea cu alte materiale precum oțelul și betonul. Utilizarea Construcția de construcții cofranțele din oțel sunt integrale în acest proces. Cofrajul din oțel oferă suportul necesar pentru turnarea componentelor de beton, cum ar fi nucleele și fundațiile, care completează structura de cherestea.

Avantajele cofrajului din oțel în clădirile de lemn

Cofrajul din oțel oferă rezistență, durabilitate și precizie, care sunt esențiale pentru finisaje concrete de înaltă calitate și integritate structurală. Natura sa modulară permite flexibilitate în proiectare și asamblare eficientă și demontare. Atunci când construiți clădiri hibride, cofrajul din oțel asigură formarea exactă a elementelor concrete care interfață perfect cu componentele din lemn.

De exemplu, utilizarea cofrajului din oțel în formarea nucleelor ​​de beton îmbunătățește stabilitatea laterală a clădirii, ceea ce este deosebit de important în structurile înalte, supuse forțelor de vânt și seismic. Combinația dintre proprietățile ușoare ale lemnului cu masa și rigiditatea betonului are ca rezultat performanțe structurale optimizate.

Studiu de caz: tehnici de construcție hibridă

În construcția casei Brock Commons Tallwood, integrarea lemnului cu beton și oțel a fost pivotantă. Nucleele de beton au fost construite folosind sisteme avansate de cofraj din oțel, asigurând precizia și robustetea structurală. Pardoselile și coloanele din lemn au fost apoi instalate eficient, valorificând viteza componentelor prefabricate din lemn.

Colaborarea dintre diferite sisteme de construcție evidențiază importanța cofrajului din oțel în realizarea toleranțelor necesare și alinierea necesară în clădirile înalte. De asemenea, demonstrează cum Construcții de construcții cofrajează oțel contribuie la integrarea cu succes a lemnului și a betonului.

Considerații de mediu și economice

Beneficiile de mediu ale utilizării cherestea în construcții sunt semnificative. Lemnul este o resursă regenerabilă, iar pădurile gestionate durabil pot sechestra dioxidul de carbon din atmosferă. Clădirile de lemn acționează ca depozite de carbon, blocând carbonul pentru viața structurii.

Reducerea amprentei de carbon

Studiile de evaluare a ciclului de viață au arătat că clădirile de lemn pot avea o amprentă de carbon substanțial mai mică în comparație cu cele construite cu materiale convenționale. Producția de oțel și beton este intensiv în energie și generează emisii semnificative de gaze cu efect de seră. Înlocuirea acestor materiale cu cherestea unde fezabil poate contribui la eforturile globale de atenuare a schimbărilor climatice.

Eficiență economică

Prefabricarea componentelor din lemn duce la timpi de construcție mai rapide și la reducerea costurilor forței de muncă. Fabricarea de precizie în medii controlate minimizează deșeurile și îmbunătățește calitatea. Programele de construcții mai scurte reduc costurile de finanțare și permit ocuparea anterioară, îmbunătățind viabilitatea economică generală a proiectului.

Mai mult decât atât, greutatea mai ușoară a structurilor de cherestea poate reduce cerințele fundației, ceea ce duce la economii de costuri, în special în siturile cu condiții slabe ale solului. Ușorile de modificare și adaptabilitatea clădirilor de lemn poate, de asemenea, să-și extindă viața utilă, oferind beneficii economice pe termen lung.

Perspective viitoare și inovații

Viitorul lemnului în construcții înalte arată promițător, cu cercetări în curs și dezvoltări tehnologice în curs de a depăși provocările existente. Inovațiile în știința materialelor, cum ar fi dezvoltarea produselor din lemn modificate cu proprietăți îmbunătățite, extind posibilitățile de utilizare a lemnului.

Progrese tehnologice

Tehnologiile emergente precum compozitele din lemn hibrid și materialele nano-celuloze oferă o rezistență îmbunătățită, durabilitate și rezistență la foc. Instrumentele de proiectare digitală și modelarea informațiilor pentru construcții (BIM) facilitează planificarea și coordonarea complexă a structurilor din lemn, reducerea erorilor și optimizarea utilizării resurselor.

Politică și standardizare

Eforturile de a actualiza codurile de construcție și de a dezvolta standarde internaționale pentru construcția din lemn înalt, câștigă impuls. Colaborarea dintre părțile interesate din industrie, cercetătorii și organismele de reglementare este esențială pentru a stabili linii directoare care asigură siguranța în timp ce promovează inovația.

Educație și formare

Investiția în programe de educație și formare pentru arhitecți, ingineri și profesioniști în construcții este crucială. Îmbunătățirea cunoștințelor și abilităților legate de proiectarea și construcția din lemn va sprijini creșterea industriei și va încuraja adoptarea celor mai bune practici.

Concluzie

În concluzie, Cherestea a apărut ca un material viabil pentru construcții înalte, datorită progreselor semnificative ale produselor din lemn proiectate și tehnologiilor de construcție. În timp ce provocările rămân, în special în ceea ce privește cadrele de reglementare și acceptarea pieței, proiectele de succes la nivel mondial demonstrează potențialul cherestea. Integrarea sistemelor complementare, cum ar fi Construcții de construcții cofrajează oțel , îmbunătățește eficiența construcțiilor și performanța structurală.

Beneficiile de mediu și economice ale lemnului, combinate cu capacitățile sale de performanță, îl fac o opțiune atractivă pentru dezvoltarea urbană durabilă. Pe măsură ce industria continuă să inoveze și să abordeze provocările existente, Cherestea este pregătită să joace un rol semnificativ în modelarea Skylines of the Future.