Lesena gradnja pri nas lahko seže do pet nadstropij

Začenjamo z dr. Brunom Dujićem, ki je strokovnjak na področju potresne in požarne varnosti lesenih in kompozitnih konstrukcij. Do lani je predaval na fakulteti za gradbeništvo in geodezijo v Ljubljani, potem pa je dobil evropska sredstva za prenos znanj v gospodarstvo, kjer deluje zdaj. Ohranil je svoje raziskovalno delo, pri katerem se ukvarja z razvojem potresnih metod za lesene konstrukcije, da bodo te računsko preverljive. Sodeloval je pri načrtovanju najvišje lesene stavbe na svetu, s svojo projektantsko skupino pa je načrtoval in izvedel več večjih lesenih objektov pri nas in svetoval pri projektih slovenskih proizvajalcev v tujini.

Sodelovali ste pri gradnji najvišje lesene stavbe na svetu, osemnadstropne stanovanjske hiše v Londonu. Kaj je bila vaša naloga pri tem projektu?

Moja glavna odgovornost je bila svetovanje za stabilnost pri potresih in računsko dokazovanje horizontalne stabilnosti. London sicer ni potresno ogrožen, vendar smo morali zaradi višine stavbe potresni varnosti nameniti veliko pozornosti. Z avstrijskim statikom, v skupini so bili tudi statiki iz Londona, sva morala ugotoviti, kakšne deformacije so mogoče. Upoštevati je bilo treba spremembo vlažnosti v lesu: v konstrukcijo je namreč nemogoče vgraditi povsem suh les – vlažnost je od 12 do 16 odstotkov, vgrajen pa se posuši tudi na osem odstotkov –, pri tankih slojih medetažnih plošč pa to pomeni precejšnjo deformacijo. Največje so pri vznožju stavbe. Največji problem se pojavi pri stopnišču in jašku za dvigalo. Ugotovili smo, da deformacija doseže štiri centimetre. Vprašanje je bilo, ali to izvesti v armiranobetonski konstrukciji, vendar se logistika izvedbe te stavbe potem čisto spremeni, ker bi to pomenilo mokro gradnjo in s tem se poruši sistem hitre suhe montaže. Torej smo morali najti takšno rešitev, da je vse lahko narejeno iz istega lesenega sistema. Dokazati je bilo treba tudi robustnost ali zanesljivost stavbe; ali se na primer zgornja struktura obdrži, če eksplodira jeklenka in popolnoma uniči eno od notranjih sten. Poleg tega je tamkajšnja regulativa zelo ostra, saj so pristojne službe zahtevale zelo veliko dokazil, ki jih pri klasični gradnji običajno kar spregledajo. Za vse analize in teste smo potrebovali pol leta, nekaj smo jih opravili na fakulteti za gradbeništvo in geodezijo v Ljubljani.

Kako se je zgodba sploh začela, kdo vas je povabil k sodelovanju?

Že pred šestimi leti sem se v okviru fakultete vključil v raziskovalni projekt in razvoj avstrijskega podjetja KLH, ki je pionir na področju razvoja križno lepljene strukture lesa. Raziskovali smo predvsem potresno odpornost, to pomeni horizontalno stabilnost tega sistema na vpliv vodoravnih obtežb. Poleg potresa je vodoravna obtežba tudi veter. Podjetje se je prijavilo na razpis angleškega podjetja, ki gradi stanovanja za trg. Želeli so stavbo na zelo specifični lokaciji in majhni parceli, zato je bila izbira tehnologije gradnje zelo pomembna. Odločili so se za leseno, vendar je bilo veliko vprašanje, kako dokazati, da je osemnadstropna stavba, grajena iz lesa, lahko stabilna in ustreza vsem zakonskim predpisom. Ker sem bil svetovalec podjetja za posebne primere gradnje, so me povabili k sodelovanju.

Stavba je zgrajena. Ali je bila investitorjeva odločitev, da postavi leseno, pravilna?

Prepričan sem, da je bila, saj so vsa stanovanja prodali v eni uri. Poleg tega je investitor najprej izračunal, da bo naložba 10 odstotkov višja od naložbe v klasično gradnjo, potem pa so naredili celotno analizo stroškov, upoštevajoč tudi čas, v katerem so se obrestovala finančna sredstva, in izračunali, da je bila pet odstotkov cenejša. Predvsem zaradi hitre gradnje – stavbo so štirje delavci postavili v 20 dneh.

Kako je z večnadstropno leseno gradnjo pri nas, ste sodelovali pri kakšnih večjih projektih?

Menim, da smo pri nas sposobni graditi štiri- ali petnadstropne lesene stavbe. S sodelavci sem za zdaj načrtoval nekaj večjih projektov. V Rogaški Slatini smo na armiranobetonskem portalu iz betonskih stebrov projektirali in izvedli leseno konstrukcijo hotela. Drug primer je nadgradnja obstoječega hotela v Olimju, grajenega iz AB, ki smo ga nadgradili z dvema lesenima etažama. Tu je bilo predvsem zanimivo analiziranje povezave dveh konstrukcij iz različnih materialov in vpliv ene na drugo pri potresu. Standardov za tako kombinacijo ni, naredili smo nekaj analiz in ugotovili dve skrajni stanji vplivov. Zdaj projektiramo nadgradnjo klasično zidanega hotela na Čatežu, dve leseni etaži in mansardo, kar bo menda največja nadgradnja objekta v Evropi. Projekt ima svoje posebnosti zaradi velikosti, zato smo v okviru diplomskih nalog na fakulteti začeli parametrično študijo vplivov konstrukcij. Na podlagi tega projekta smo napisali znanstveni članek, ki bo predstavljen na svetovni konferenci lesenih konstrukcij letos v Italiji, da tudi svetovno strokovno javnost seznanimo s svojimi ugotovitvami. Kot svetovalci sodelujemo tudi pri večjih projektih, ki jih slovenski proizvajalci lesenih hiš izvajajo v tujini.

Kako visoko lahko seže lesena gradnja?

V Nemčiji gradijo dve osemnadstropni, v Avstriji 14- in v Italiji 15-nadstropno leseno stavbo. V Sloveniji projektiramo 25 metrov visok stolp pod Krvavcem, ki bo imel v svojem jedru tudi kakšno sobo za goste, vsaj ideja je takšna.

Zakaj kljub znanju, ki ga očitno imamo pri nas, ni tako drznih projektov, kot ste jih omenili?

Težava so standardi za potresno odpornost, ki jih še nimamo. Sledimo evrokodom, vendar so na področju lesenih konstrukcij pomanjkljivi. Razlog je, da smo v potresno ogroženih državah gradili večinoma klasično, z betonom, jeklom in opeko, za kar imamo zelo dobre standarde. Na področju lesene gradnje pa smo še v razvoju. Pri raziskovalnem delu se že 11 let ukvarjam z razvojem potresnih metod za lesene konstrukcije, da bodo te računsko preverljive. Sodelujemo z italijanskimi in nemškimi raziskovalci, povezali smo se z Japonci, Novozelandci, Kanadčani in Američani. Vse je treba spraviti v standarde in menim, da bomo imeli v petih letih tudi že dodatke k tem, kar bo izjemno poenostavilo projektiranje v praksi. Dokler jih ne bo, projektanti orjemo ledino na podlagi znanja, izkušenj in izsledkov raziskav, vendar za to prevzemamo polno odgovornost. Veliko je treba tudi spremeniti, da bomo lahko gradili večstanovanjsko leseno gradnjo.

Kaj je treba spremeniti?

Poleg splošne miselnosti je treba predvsem pri razpisih najprej spremeniti merilo najnižjih cen. Dokler lahko zaradi najnižje cene projektiranja projekte dobijo podjetja z nepopolno ali ne dovolj kakovostno projektno dokumentacijo, enako velja za izbiro izvajalca, se kaj dosti ne bo spremenilo. Zgled bi bila lahko zelena javna naročila, pri katerih je treba to merilo odpraviti. Kakovostne reference in cena skupaj morajo biti merilo, da podjetje dobi naročilo.

Kako je to povezano z leseno gradnjo?

Lesena gradnja cenovno skoraj ne more konkurirati zidani, ker je to v procesu projektiranja zelo natančno načrtovana gradnja. Do zadnje podrobnosti mora biti vse določeno na papirju, saj se leseni elementi vsi obdelujejo računalniško v delavnicah, zato tu ne sme biti približkov in improvizacije, s tem pa tudi ne dampinških cen, ki so značilne za zidano gradnjo.

Potresna varnost je vse bolj pomembna. Kako se pri potresu odzivajo lesene hiše?

Lesena hiša na potresno obtežbo zaradi majhne mase reagira zelo dobro, ker je vztrajnostna sila majhna. Če ni bila narejena kakšna osnovna napaka, na primer preslabo dimenzionirani elementi, na katere se steče večja obtežba med potresom, ali slaba ležišča, ki se lahko snamejo, ali napačno dimenzionirane mehanske povezave, ki lahko povzročijo cepilno porušitev lesa, se ne bo porušila. Pri potresih se vedno pokaže, kaj v konstrukciji ni bilo pravilno narejeno. Obstajata dva izrazito različna porušna mehanizma: duktilni, povezan z velikimi deformacijami, ki običajno rušilen; drugi je krhek ali trenuten, lesena struktura se na primer razcepi ali pa v okolici kakšne grče lesen element eksplozijsko poči. V potresnem inženirstvu je treba paziti, da se to ne zgodi. Nekoč so lesene hiše gradili tako, da so nalagali elemente v strukturo in se je obtežba prenašala po stikih. V teh primerih ni bilo velikih porušitev, nastale so le deformacije. Zaradi sodobnih arhitekturnih zasnov, ki so na severni strani zelo zaprte, na južni pa precej odprte, se objekt nesimetrično obnaša in rotira. Zato je treba celo strukturo res pravilno povezati, da zagotovimo potresno odpornost. To med drugim naredimo s pravilnim načrtovanjem in povezovanjem posameznih konstrukcijskih elementov. Zelo dobra rešitev so križno vezane plošče, ki smo jih uporabljali tudi pri prej omenjenih projektih.

V čem je posebnost teh plošč?

Ideja je zelo preprosta. Drevo raste v višino, zato je les material, ki ima v smeri vlaken izjemno stabilnost in nosilnost. Pravokotno na vlakna pa je izredno mehek. Če ga obremenjujemo pravokotno na vlakna, se pojavijo deformacije, povezane z velikostjo obremenitve in vlago, saj se struktura pri spremembi vlažnosti izrazito krči pravokotno na vlakna. Brunarice se posedajo, ker je les položen leže. Podobno je pri lepljenih nosilcih. Kot stebri prenašajo izredno velike obremenitve, pravokotno vgrajeni pa ne. Najti je bilo treba sistem, ki bo v zgradbi stabilen. Smiselno je bilo iz linijskega nosilca narediti ploskovni element čim večje površine, da lahko s takšno medetažno konstrukcijo, podobno kot AB-plošča, povežemo vse stene in enakomerno porazdelimo obremenitve. Križno vezana plošča je kompozitni material, pri kateri se deske najprej položijo v vzdolžni, nato v prečni in spet v vzdolžni smeri. Tako ena smer stabilizira drugo. Gre za sendvični sistem, ki ima lahko tri, pet, sedem, devet plasti. Nekateri sloji so lahko dvojni, odvisno od zahtevnosti konstrukcije stavbe. Podjetja, ki proizvajajo te plošče, naredijo polizdelek, projektanti smo tako rekoč krojači, ki material ukrojimo glede na napetostno stanje v posameznem projektu.

Ali se kompozit uporablja le pri zahtevnih projektih ali tudi za individualno gradnjo?

Ta material omogoča tudi gradnjo zahtevnih objektov, kar pomeni, da je absolutno primeren za individualno gradnjo, ki je precej bolj preprosta. Uporabimo ga lahko za stene, medetažne plošče in strehe.

Sistemi montažne panelne in skeletne gradnje so drugačni.

Pri sistemih lesenih okvirnih sten, ki jih z obeh strani zaprejo z različnimi ploščami, je količina vgrajenega lesa zreducirana. Ena plošča je konstrukcijska, z drugo naredijo prekat, da lahko vgradijo toplotno izolacijo. Kombinacija plošč mora biti zaradi zavetrovanja premišljeno izbrana, lesen okvir namreč nima nobene vodoravne stabilnosti. Plošča ima veliko togost v svoji ravnini, če jo povežemo z mehanskimi veznimi sredstvi, zelo dobro stabilizira objekt, ki je seveda fiksiran tudi v tla. Podobno je pri skeletni gradnji, le da so leseni elementi, med katere vgradijo še diagonalne povezave, masivnejši.

Kateri elementi torej prenašajo obtežbe v takšnih lesenih hišah?

Osnova je okvir, sestavljen iz nosilnih stebričev iz vzdolžno lepljenega lesa, po katerem se prenese vertikalna obtežba. Horizontalno obtežbo prenašajo plošče. Vsak proizvajalec ima svoj sistem stenskih elementov, po katerem je prepoznaven. V medetaži pa so do zdaj vsi uporabljali med seboj ločene stropnike, ki so jih poploščili, da so zagotovili nekakšno povezanost. Pri tem so se pogosto pojavile težave, če je bila notranja stena načrtovana prav na enem stropniku in ga je bolj obremenila kot druge. Poiskati je bilo treba rešitve z dodatnimi povezovalnimi elementi, da so obtežbo zaradi predelne stene porazdelili. Večina proizvajalcev se že zaveda, da imajo križno lepljene plošče v medetaži izrazito prednost. Predvsem zaradi večjih in novih zahtev potresne varnosti lesenih hiš.

Ali to pomeni, da lesene hiše brez križno vezanih plošč potresno niso dovolj varne?

Nikakor. Kakor sem že povedal, so leseni objekti, kar zadeva stabilnost, so zelo varni. Ločiti pa je treba potresno varnost, torej stabilnost, ki pomeni, da se objekt ob močnem potresu ne bo zrušil. S tem so zavarovana življenja njegovih uporabnikov in to je najbolj pomembno. Drugo pa je, koliko se bo zaradi močnega potresa deformiral. Pri nas so leseni objekti varni pred porušitvijo, ne pa nujno pred deformacijami. V višini etaže se objekt lahko ob močnem potresu nagne tudi za nekaj centimetrov. Posledica je materialna škoda na zidnih oblogah, stavbnem pohištvu, fasadi, tudi na inštalacijah. Pri projektiraju je treba mogočo deformacijo omejiti in to izkazati z računom. Če to na nivoju tri metre visoke etaže omejimo na 1,5 centimetra, se objektu zaradi potresa ne bo nič zgodilo.

Ali so lesene hiše bolj ali manj potresno varne od zidanih?

Tudi pri zidanih nastanejo poškodbe. Prav tako se deformirajo, objekt strižno razpoka, zaradi česar zidovje ni več povezano. Vprašanje je le, kje je točka kolapsa. Lesena konstrukcija ima toliko veznih sredstev, da prenese veliko več obremenitev in se bo porušila pozneje kot zidana. Po merilu porušitve je zato lesena hiša bolj odporna kot zidana.

Eden večjih predsodkov o leseni gradnji je požarna varnost.

Predsodek je povezan s tradicijo. Nekoč so hiše gradili iz lesenih elementov manjših prerezov, saj je treba les za vgradnjo razrezati, da ga lahko posušimo. Vsi vemo, da je treba poleno, preden ga zakurimo, razsekati. Manjši elementi oziroma prerezi so torej nestabilni pri razvoju ognja. Zdaj vgrajujemo elemente z večjimi prerezi, kar omogoča tehnologija lepljenja lesa. Prav tako ga najprej razrežemo in posušimo, potem pa ga postavimo v novo lepljeno strukturo, s čimer ga uravnotežimo. Tak ima visoko stabilnost in ognjevarnost. Če uporabljamo masivne lesene elemente, smo varni pred razvojem ognja. Kot dokaz s kolegi v Centru lesene gradnje uporabljamo lesen vrtni žar, na katerem smo pekli več kot 20 ur. Žar je v celoti lesen, tudi kurišče je šestcentimetrska lesena masivna plošča, na kateri zakurimo. Doslej je na mestu ognja pogorela do globine dva ali tri centimetre. Masivni les je skoraj nemogoče zanetiti, ko bo zagorelo kaj drugega v notranjosti hiše, se bo le odzval na ogenj. Plamen bo začel najedati njegovo strukturo, vendar ko bo debelina zoglenelosti dva centimetra, ogenj zaradi pomanjkanja kisika ne bo prodrl v notranjo strukturo. Na Japonskem smo s kolegi naredili preizkus. Namerno smo zažgali eno sobo v leseni hiši. Vanjo smo dali veliko energenta, da se je ogenj sploh razširil, potem pa smo dogajanje opazovali eno uro. Les je na stenah odgorel dva centimetra, konstrukcijo pa bi lahko celo sanirali.

Vendar montažne hiše niso v celoti iz masivnega lesa. Kako prenašajo ogenj?

Res je, vendar je prva prepreka mavčna plošča, ki ima ognjevarnost 30 minut. Če se ogenj razvije in pride do nosilne konstrukcije, bo ta začela odgorevati. Če je ognjeodporna tudi toplotna izolacija v steni, bodo leseni nosilci odgorevali le z ene strani, če izolacija ni ognjeodporna, pa s treh in njihova debelina se bo hitreje manjšala. Stabilnost hiše bo v prvem primeru daljša. Tako kot pri potresni je treba tudi pri požarni varnosti zagotoviti čas, v katerem se ljudje lahko rešijo iz stavbe, in čas, da se lahko odzovejo gasilci. Požarna odpornost je zagotovilo, da se konstrukcija ne bo porušila. Pri stanovanjskih objektih je ta 30 minut in pri lesu ga je zelo preprosto zagotoviti zaradi prej navedenega odziva masivnega lesa na ogenj. Vedeti pa je treba, da bo vsaka konstrukcija, če jo ogenj v celoti zajame in gori dalj časa, propadla.

Naredimo še primerjavo požarne varnosti lesenih in zidanih hiš.

Les pri požaru daljši čas ohranja stabilnost kot beton, jeklo in opeka. Na primer pri AB-konstrukcijah bo v prostoru v petih minutah pod stropom 400 stopinj Celzija, potem pa traja še nekaj minut, da se temperatura razširi skozi beton do jekla, ki se bo začelo raztezati in po 15 minutah zgubljati svoje mehanske lastnosti in velik del nosilnosti. Čas mogoče rušitve je lahko že 15 minut. Konstrukcija se zaradi lastne teže začne sesedati sama vase. Gasilci so v takšnem objektu lahko bistveno krajši čas kot v lesenem. Zato je treba tudi betonske konstrukcije ustrezno načrtovati.

Delo in dom, 2. junij 2010