Ένα ισχυρό σύστημα στύλων και δοκών που καινοτομεί σε πολλαπλά επίπεδα
Οι πιο αποτελεσματικές και οικονομικά αποδοτικές κατασκευές αποτελούνται από στύλους και δοκούς και είναι εξαιρετικά δημοφιλείς για την κατασκευή συγκροτημάτων γραφείων και εμπορικών χώρων, αλλά και κατοικιών. Επιτρέπουν μεγαλύτερη ευελιξία στο σχεδιασμό κάτοψης σε σχέση με τους τοίχους που φέρουν βαρύτερο φορτίο. Αυτή η πρακτική προσθέτει αξία σε ένα κτίριο, ιδίως όσον αφορά τη μακροχρόνια χρήση του.
Οι περισσότερες κατασκευές οικοδομικού σκελετού περιλαμβάνουν συνήθως ένα δομικό υλικό, όπως για παράδειγμα χάλυβα, οπλισμένο σκυρόδεμα ή ξυλεία. Ωστόσο, τα συστήματα που συνδυάζουν δύο ή περισσότερα υλικά γίνονται όλο και πιο δημοφιλή και το σύστημα BauBuche είναι από τους βασικούς πρωταγωνιστές αυτής της τάσης. Χάρη στην υψηλή αντοχή του στην πίεση, αυτό το πρωτότυπο υλικό αποτελεί βιώσιμο υποκατάστατο του οπλισμένου σκυροδέματος για την κατασκευή στύλων και δοκών, παρουσιάζοντας νέες προτάσεις σχεδιασμού στην κατασκευή οικοδομικών σκελετών.
Συνδυάζοντάς το με άλλα πιο συμβατικά υλικά, μπορούν να εξοικονομηθούν χρήματα και να μειωθούν τα υλικά υψηλής ενέργειας στις κατασκευές, αποκτώντας παράλληλα περεταίρω ευελιξία και ασφάλεια. Το BauBuche είναι επομένως ένα αποδοτικό υλικό που ανοίγει νέες παραμέτρους στην κατασκευή σκελετού.
Σύγκριση συστήματος BauBuche και οπλισμένου σκυροδέματος
Σε συνάρτηση με το πλέγμα στήριξης, τον αριθμό των ορόφων και την προβλεπόμενη χρήση του κτιρίου, ο σκελετός ενός κτιρίου πρέπει να είναι σε θέση να μεταφέρει πολύ βαριά φορτία. Αν η αντοχή φορτίου του υλικού είναι υψηλή επιτρέπει στις κολώνες να είναι λεπτότερες. Το σύστημα BauBuche για παράδειγμα, λανσάρει κολώνες με ιδιαίτερα μικρή διατομή, των οποίων όμως η αντοχή φορτίου είναι απόλυτα σύμφωνη με αυτήν του οπλισμένου σκυροδέματος. Μελέτες αποκαλύπτουν ότι οι στύλοι BauBuche έχουν πολύ μεγαλύτερη αντοχή φορτίου σε σχέση με τους στύλους ίδιας διατομής από οπλισμένο σκυρόδεμα, επιτρέποντάς τους να είναι πιο λεπτοί και ταυτόχρονα το βάρος τους να είναι μόλις το ένα τρίτο αναλογικά με έναν στύλο οπλισμένου σκυροδέματος των ίδιων διαστάσεων.
Στα κτίρια γραφείων και κατοικιών, η χαρακτηριστική αντοχή σε πίεση του BauBuche κυμαίνεται μεταξύ 59,4 N / mm² και 70 N / mm² και επομένως υψηλότερη από εκείνη του σκυροδέματος C50 / 60. Αυτό σημαίνει ότι οι στύλοι BauBuche με διατομή 20 cm x 20 cm ανταγωνίζονται επάξια τους δοκούς από οπλισμένο σκυρόδεμα των ίδιων διαστάσεων και – αν χρειαστεί – μπορούν να γίνουν ακόμη στενότερες. Από διατομές 40 cm x 40 cm, μπορούν ακόμη και να αντικαταστήσουν τους αντίστοιχους στύλους οπλισμένου σκυροδέματος ίσου μεγέθους C50 / 60 με αξιολόγηση πυραντίστασης 90 λεπτών.
Το BauBuche διατίθεται σε όλες τις τυπικές διατομές που χρησιμοποιούνται συνήθως σε πολυώροφες κατασκευές. Εκτός από τις τυπικές διαστάσεις, διατίθενται επίσης με τετράγωνες και με ορθογώνιες διατομές. Ένα ακόμα πλεονέκτημα του BauBuche είναι το γεγονός ότι οι στύλοι που κατασκευάζονται από αυτό το υλικό μπορούν εύκολα να συνδυαστούν με στοιχεία οπλισμένου σκυροδέματος, με τα αντίστοιχα σημεία σύνδεσης στο πάνω ή στο κάτω μέρος ενός στύλου να μπορούν να σχεδιαστούν σύμφωνα με τα καθιερωμένα πρότυπα κατασκευής.
Το προστατευτικό στρώμα άνθρακα εξασφαλίζει υψηλή πυρασφάλεια
Τα ξύλινα στοιχεία συγκεκριμένου πάχους έχουν υψηλή αντοχή στη φωτιά. Σε περίπτωση πυρκαγιάς, η επιφάνειά τους γίνεται κάρβουνο. Αυτό το στρώμα λειτουργεί ως μόνωση, προστατεύοντας το υπόλοιπο υλικό από την πλήρη καύση του. Ο ρυθμός καύσης επιβραδύνεται και η αντοχή φορτίου στον πυρήνα του ξύλου διατηρείται για εύλογο χρονικό διάστημα.
Μετά από 90 λεπτά έκθεσης σε φλόγες από όλες τις πλευρές, η ικανότητα φορτίου ενός στύλου BauBuche με μέσο μήκος 3,05 m και διατομή από 40 cm x 40 cm αντιστοιχεί επάξια σε εκείνον ενός οπλισμένου σκυροδέματος με τις ίδιες διαστάσεις. Σε πολλές περιπτώσεις, αποτελούν ένα βιώσιμο υποκατάστατο των στύλων από οπλισμένο σκυρόδεμα με διατομή 30 cm x 30 cm ή 35 cm x 35 cm. Σε τέτοιες κατασκευές, και μόνο για λόγους πυρασφάλειας, οι στύλοι BauBuche πρέπει να είναι ελαφρώς μεγαλύτεροι. Εναλλακτικά μπορούν να επενδυθούν με πυράντοχο υλικό, έτσι ώστε η διατομή να μπορεί να μειωθεί στις επιθυμητές διαστάσεις, αποφεύγοντας την υπερβολική διάσταση μόνο για λόγους πυρασφάλειας.
Προς το παρόν, το διαθέσιμο υλικό προσφέρεται σε διατομή 20 cm x 20 cm και 30 cm x 30 cm και μήκος 2,80 έως 10 m. Από το 2021, η Pollmeier σκοπεύει να επεκτείνει τη γκάμα των προϊόντων της ώστε να περιλαμβάνει διατομές έως 60 cm x 60 cm. Η εταιρεία εργάζεται επί του παρόντος σε ένα σύστημα που της επιτρέπει να αποστέλλει όλα τα υλικά με μηχανισμό ακριβείας, υδρόφοβης επεξεργασίας, πλήρως εξοπλισμένα με συνδέσεις βάσης και κορυφής και συσκευάζονται με ασφάλεια για προσωρινή αποθήκευση στο εργοτάξιο. Μέχρι να εφαρμοστεί αυτό το σύστημα, η Pollmeier προσφέρει μηχανική κατεργασία μόνο στις μεγαλύτερες διατομές, σε συνεργασία με παραγωγούς. Αυτό σημαίνει ότι, προς το παρόν, ο σχεδιασμός και η τοποθέτηση των συνδέσεων εξακολουθούν να αποτελούν ευθύνη των σχεδιαστών του έργου.
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με αυτό το θέμα, κατεβάστε το φυλλάδιο
Οι πρώτοι που εφάρμοσαν το σύστημα BauBuche ανοίγουν το δρόμο για καινοτομίες του μέλλοντος
Υπάρχει ένα πρωτοποριακό έργο στη Γερμανία, που χρονολογείται από το 2015, το τριώροφο συγκρότημα γραφείων Euregon στο Άουγκσμπουργκ, μια ξύλινη κατασκευή σκελετού στύλων και δοκών BauBuche. Αυτό που εξακολουθούμε να ψάχνουμε είναι μια δομή σκελετού από οπλισμένο σκυρόδεμα που να ενσωματώνει στύλους BauBuche. Οι πρώτοι που θα καταφέρουν ένα τέτοιο έργο θα καρπωθούν την καινοτομία της νέας αυτής τάσης. Η Pollmeier θα υποστηρίξει πιλοτικά έργα με όποιο τρόπο μπορεί, για να διασφαλίσει ότι η προηγμένη τεχνολογία της συνδυάζεται με τον καλύτερο δυνατό τρόπο με καθιερωμένα σχέδια και μεθόδους κατασκευής σκελετού από οπλισμένο σκυροδέμα.
Ένα άλλο πρωτοποριακό έργο ολοκληρώθηκε πρόσφατα στη Νορβηγία, όπου οι αρχιτέκτονες επέλεξαν το σύστημα BauBuche για το εντυπωσιακό νέο κτίριο της SR Bank στο Stavanger. Το μεγαλύτερο μέρος του συγκροτήματος γραφείων κατασκευάστηκε από ξύλο, ενώ οι στύλοι και τα δοκάρια BauBuche χρησιμοποιήθηκαν κυρίως στο ισόγειο, επιλύοντας πολλά προβλήματα δομικής αντοχής που θα ήταν σχεδόν αδύνατο να ξεπεραστούν χωρίς τη χρήση αυτού του εξαιρετικού υλικού.
Υβριδική κατασκευή με βλέμα στον ουρανό
Για πολλά χρόνια, τα πολυώροφα κτίρια ήταν μια απαγορευμένη περιοχή για κατασκευαστές ξυλείας. Το δεκαόροφο οικοδόμημα Suurstoffi 22 είναι συνεπώς ένα πρωτοποριακό έργο κατασκευής κατοικιών και εμπορικών κτιρίων. Βρίσκεται στο Risch, στο ελβετικό καντόνι Zug, μεταξύ Λουκέρνης και Ζυρίχης. Η Zug Estates AG κέρδισε την ανάθεση μετατροπής ενός πρώην εργοστασίου οξυγόνου σε ένα σύγχρονο αστικό κτίσμα με ουδέτερο αποτύπωμα άνθρακα από την κατασκευή έως τη λειτουργία, ακόμη και τις δημόσιες συγκοινωνίες. Το έργο αποτελεί το πρώτο πολυώροφο κτίριο με υβριδική κατασκευή ξυλείας. Το υψηλότερο σημείο του είναι το μπλοκ γραφείων ύψους 36 μέτρων που σχηματίζεται από δύο τεμνόμενες πτέρυγες, θέτοντας το ως πυρήνα για την ανάπτυξη της υπόλοιπης κατασκευής. Είναι προσβάσιμο μέσω δύο κεντρικών πυρήνων από οπλισμένο σκυρόδεμα που στεγάζουν τα κλιμακοστάσια και τους ανελκυστήρες και χρησιμεύουν επίσης ως οριζόντια ενισχυτικά στοιχεία για ολόκληρο το κτίριο. Για αυτό το έργο, απαιτήθηκαν νέες μέθοδοι κατασκευής και διαδικασίες που αναλύονται παρακάτω. Τα επιμέρους επίπεδα κατασκευάστηκαν ταυτόχρονα με τους κεντρικούς πυρήνες, κάτι που είναι μια καινοτόμα προσέγγιση δεδομένου ότι η κατασκευή ξυλείας και σκυροδέματος γίνεται γενικά από διαφορετικούς εργολάβους. Ακολουθώντας αυτήν τη πρακτική, κατέστη δυνατή η επιτάχυνση της κατασκευής και όλες οι εργασίες σκυροδέματος ολοκληρώθηκαν με την υψηλή ακρίβεια που απαιτείται για την κατασκευή ξυλείας.
Αυτή η σύνθετη κατασκευή από ξύλο-σκυρόδεμα μήκους 41,40 μ και πλάτους 20,40 μ. αποτελείται ουσιαστικά από έναν ξύλινο σκελετό κατασκευασμένο από στύλους και δοκάρια glulam σε συνδυασμό με δάπεδα από ξύλο και σκυρόδεμα μαζί. Οι δοκοί που εκτίθενται σε ιδιαίτερα υψηλά φορτία και οι διαστάσεις τους δεν μπορούσαν να ξεπεράσουν αυτές των υποστηριγμάτων glulam κατασκευάζονται από BauBuche.
Σύγκριση GL24 glulam με BauBuche GL70
| GL24 glulam | BauBuche GL70 | Difference | ||
| Αντοχή σε πίεση | fc,0,k59,4 N/mm² | 24 N/mm²+ 147 % | ||
| Δύναμη κάμψης | fm,k70 N/mm²+ 192 % | 24 N/mm² | ||
| Εγκάρσια αντοχή σε πίεση | fc,90,k 10 N/mm²+ 270 % | 2,7 N/mm² | ||
| Μέτρο ελαστικότητας | E0,mean | 11.600 N/mm² | 16.700 N/mm² | + 44 % |
BIM, λιτή κατασκευή και σχεδιασμός σε CAD
Δεδομένου του αυστηρού χρονοδιαγράμματος, οι σχεδιαστές επέλεξαν μια ολοκληρωμένη προσέγγιση, πράγμα που σήμαινε ότι τμήματα του έργου θα μπορούσαν να υλοποιηθούν χρησιμοποιώντας τη διαδικασία BIM (building information modelling). Συνδέοντας το σχεδιασμό με την προετοιμασία και την προκατασκευή της ξυλείας, οι διαχειριστές του έργου ακολούθησαν τις αρχές της λιτής κατασκευής, συντονίζοντας απόλυτα την παραγωγή με την εγκατάσταση. Χρησιμοποιώντας CAD, ο σχεδιασμός οπτικοποιήθηκε σε 3D και στη συνέχεια επεξεργάστηκαν και ολοκλήρωσαν τα μεμονωμένα εξαρτήματα με CNC απευθείας στο μοντέλο. Για τη διασφάλιση της ομαλής λειτουργίας, όλα τα στοιχεία επισημάνθηκαν και καταγράφηκαν σε BOM καθορίζοντας τη πραγματική ακολουθία εγκατάστασης. Ως αποτέλεσμα, όλα τα δομικά στοιχεία προκατασκευάστηκαν και συναρμολογήθηκαν επί τόπου. Αυτό μείωσε δραματικά τον χρόνο κατασκευής, καθώς χρειάστηκαν μόλις δέκα ημέρες για την κατασκευή ενός ορόφου – δηλαδή περίπου τέσσερις μήνες λιγότερο από ό, τι με τις συμβατικές μεθόδους κατασκευής.
Βέλτιστο ύψος χάρη στο BauBuche
Ο ξύλινος σκελετός αποτελείται από στύλους και δοκάρια BauBuche. Αυτά τα εμφανή υλικά καθιστούν σαφές ότι το Suurstoffi 22 είναι μια κατασκευή ξυλείας που δεν χρειάζεται να κρύβεται πίσω από μια διαφορετική πρόσοψη. Τα στοιχεία της πρόσοψης είναι επίσης εκτεθειμένα, όπως και εσωτερικά και είναι κατασκευασμένα από καπλαμά με επένδυση οξιάς 40 cm x 40 cm που συνδέει την ξύλινη κατασκευή με τον πυρήνα από σκυρόδεμα. Χάρη στις δοκούς BauBuche, κατέστη δυνατή η διατήρηση του μέγιστου ύψους δωματίου στα 2,80 m. Σε ένα κτίριο με τις ίδιες εξωτερικές διαστάσεις και συμβατικά δοκάρια από μαλακό ξύλο, τα δωμάτια θα ήταν πολύ χαμηλότερα, και τα δοκάρια θα έπρεπε να είναι σχεδόν διπλάσια από αυτά για να προσφέρουν την ίδια αντοχή. Ενώ το πρόβλημα θα μπορούσε να ξεπεραστεί με την εγκατάσταση περισσότερων στύλων, αυτό θα περιόριζε σημαντικά τους ενοίκους στο σχεδιασμό και τη χρήση των δωματίων. Με το BauBuche, μπορούν να απολαύσουν μεγάλους ανοιχτούς χώρους, οι οποίοι καθιστούν το κτίριο εξαιρετικά ελκυστικό. Λόγω της όμορφης εμφάνισης και του φινιρίσματος, το BauBuche δεν είναι μόνο ένα εξαιρετικό δομικό υλικό, αλλά και ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα από μόνο του. Το Suurstoffi 22 προσφέρει εξελιγμένους χώρους γραφείων για άτομα που εκτιμούν έναν ποιοτικό χώρο εργασίας.
Προκατασκευασμένο σύστημα δαπέδου TCC
Ο υβριδικός χαρακτήρας του κτιρίου Suurstoffi 22 αναδεικνύεται στη σύνθετη κατασκευή από ξύλο-σκυρόδεμα σε αυτό το έργο. Τα δάπεδα στηρίζονται σε δοκούς που είναι ενσωματωμένα σε σχήμα δακτυλίου στο σύστημα TCC έχουν μέγιστο μέγεθος 0,42 m (H) x 2,84 m (W) x 8,44 m (L) και ζυγίζουν 8 τόνους. Παραδόθηκαν στο εργοτάξιο ως ολοκληρωμένες μονάδες. Προκατασκευασμένο επίσης ήταν το στρώμα σκυροδέματος 12 cm που τοποθετήθηκε στην οροφή. Τα πολυεπίπεδα δάπεδα στεγάζουν όλο τον εξοπλισμό τεχνολογίας κτιρίων, όπως σωλήνες θέρμανσης και ψύξης, αγωγούς εξαερισμού και σύστημα ψεκασμού. Δεδομένου ότι κανένα από αυτά τα τεχνικά στοιχεία δεν είναι ενσωματωμένο στη βασική δομή στήριξης ή σε σκυρόδεμα, είναι εύκολα προσβάσιμο σε οποιοδήποτε σημείο για επιθεώρηση ή επισκευή. Τα προκατασκευασμένα στοιχεία TCC αναρτὠνται από το πλαίσιο ξυλείας του κτιρίου που κατασκευάζεται από δοκούς και στύλους BauBuche. Τα τσιμεντένια κεντρικά τμήματα του κτιρίου διαθέτουν δάπεδα που είναι σχεδιασμένα ως άκαμπτα πάνελ, τοποθετούνται σε εσοχές και στη συνέχεια ασφαλίζονται με προεξέχοντα ενισχυτικά τμήματα στον πυρήνα από σκυρόδεμα.
Όπως και με τις πλάκες TCC, τα στοιχεία εξωτερικού τοιχώματος που αποτελούνται από πάνελ ξυλείας και μόνωση από πετροβάμβακα 28 cm παρήχθησαν στο εργοστάσιο και στάλθηκαν ως πλήρεις μονάδες εξοπλισμένες με παράθυρα κ.λπ. στο εργοτάξιο. Συνολικά, το συγκρότημα γραφείων αποτελείται από 2.116 προκατασκευασμένα στοιχεία ξυλείας (362 στοιχεία τοίχου, 708 σύνθετες μονάδες από ξύλο-σκυρόδεμα και 1046 θέσεις & δοκάρια). Αυτό αντιστοιχεί σε περίπου 1.500 m³ ξυλείας. Καθώς το ξύλο αποτελείται από 50% άνθρακα, το κτίριο περιέχει έτσι 375 τόνους αυτού του χημικού στοιχείου, το οποίο ισοδυναμεί με 1.375 τόνους CO₂.
Το Suurstoffi με λεπτομέρειες
Ιδιοκτησία: Zug Estates AG , Zug
Αρχιτέκτονας: Burkard Meyer Architekten BSA
Μηχανικός κατασκευής: MWV Bauingenieure AG, Baden
Κατασκευαστής ξυλείας: Erne AG Holzbau, Stein
Σχεδιασμός πυροπροστασίας Makiol Wiederkehr AG, Beinwil am See
Φωτογραφίες: Markus Bertschi | Bernhard Strauss | Burkard Meyer Architekten |
ERNE AG Holzbau
