1. Drewno laminowane odnośnie klejone – co trzeba wiedzieć?

Architekci, budowniczowie i zwolennicy zrównoważonego rozwoju są zachwyceni nowym materiałem budowlanym, który ich zdaniem może znacznie zmniejszyć emisje gazów w sektorze budowlanym, odpady, zanieczyszczenia i koszty budowy oraz stworzyć fizycznie, psychologicznie i estetycznie zdrowsze środowisko. Ten nowy materiał to – nie uwierzysz – drewno! Drewno było używane w budownictwie od czasów prehistorycznych, ale szczególnie po poważnych pożarach i innych wypadkach stało się jasne, że konstrukcja drewniana może być niebezpieczna i niestabilna w porównaniu z materiałami takimi jak beton i stal. Jednak nowe technologie po raz kolejny zwróciły uwagę na drewno. Cała uwaga skupiona jest teraz na tzw. drewno laminowane. W rzeczywistości drewno klejone lub laminowane, konstrukcyjne lub przemysłowe to różne nazwy tego samego produktu - listwy i panele, które uzyskuje się poprzez sklejanie lub kucie warstw drewna, co daje materiałowi lepsze właściwości niż beton czy stal, a jednocześnie jest trzykrotnie lżejszy od nich, a przy tym jest materiałem naturalnym. Dzięki tym właściwościom drewno klejone może łączyć większe przęsła, ponieważ jest bardzo stabilne, a co najważniejsze niepalne. Tak więc kawałki miękkiego drewna - zwykle iglastego, takiego jak sosna, świerk lub jodła, a czasem gatunków liściastych, takich jak brzoza, jesion i buk - są sklejane lub przybijane do siebie na kilka sposobów, aby uzyskać jak największe listwy lub panele. Drewno klejone to termin ogólny, który obejmuje produkty o różnych rozmiarach i funkcjach, takie jak belki klejone, drewno klejone fornirowane, drewno łączone na gwoździe lub kliny. Jednak najbardziej powszechną i znaną formą drewna klejonego, otwierającą nowe możliwości architektoniczne, jest drewno klejone krzyżowo (CLT).

1.1. Drewno klejone krzyżowo (CLT)

Drewno klejone krzyżowo powstaje poprzez sklejanie desek, które są cięte i suszone w piecu, a następnie sklejane ze sobą tak, aby włókna każdej warstwy były zwrócone pod kątem prostym do włókien kolejnej warstwy. Dzięki temu rodzajowi układania możliwe jest tworzenie dużych desek lub listew o grubości do 1 m i długości do 25 m. Średni rozmiar paneli to nieco ponad 4x10 m (obecnie rozmiar paneli jest w większości ograniczony możliwościami transportu, a nie produkcji). Tak duże drewniane panele przewyższają właściwości konstrukcyjne betonu i stali. CLT można wykorzystać do wykonywania podłóg, ścian, sufitów - w zasadzie całych budynków. Norwegia niedawno zbudowała najwyższą drewnianą konstrukcję na świecie z 18 piętrami; w Chicago w USA planowana jest 80-piętrowa drewniana wieża. Wielu ekspertów jest zachwyconych potencjałem przemysłowej produkcji takiego drewna, nie tylko ze względu na jego cechy architektoniczne, ale także ze względu na redukcję zanieczyszczeń i odpadów w budownictwie.

1.2. Historia drewna klejonego krzyżowo

Przyjrzymy się pokrótce historii przemysłowej produkcji drewna i zobaczymy, gdzie obecnie się ono znajduje. CLT po raz pierwszy pojawił się na początku lat 90. w Austrii, która obfituje w lasy iglaste. Został stworzony przez badacza Gerharda Schickhofera. Zarówno w Austrii, jak i ogólnie w Europie, CLT rozwinął się w 2000 latach i jest stosowany głównie w budownictwie mieszkaniowym. Jednak Europejczycy nie są zbyt entuzjastycznie nastawieni do drewnianej konstrukcji szkieletowej, która jest bardzo popularna w Stanach Zjednoczonych. Preferujemy mocniejsze materiały, takie jak beton czy cegła. Oczekuje się, że CLT sprawi, że budownictwo w Europie będzie bardziej zrównoważone.

1.3. Drewno laminowane, czyli klejone – zalety

1.3.1. Drewno klejone jest ognioodporne

Rzecz w tym, że duże, solidne, sprasowane kawałki drewna są dość trudne do spalenia. (Spróbuj przez chwilę trzymać zapalniczkę pod dużą belką.) W przypadku pożaru zewnętrzna warstwa listew przemysłowych nagrzewałaby się, ale nie zapaliła, chroniąc warstwy wewnętrzne. Dzięki temu warstwy wewnętrzne zachowują integralność strukturalną nawet przez kilka godzin w bardzo silnym ogniu. Ciekawostką, o której większość ludzi nie wie, jest to, że stal nie jest tak wytrzymała, jak się sądzi. Gdy osiągnie określoną temperaturę, staje się bardzo niestabilna i popuszcza, przez co budynek może się zawalić w każdej chwili. Najnowocześniejsze / najbezpieczniejsze drewniane budynki mają stalowe belki obłożone litym drewnem.

1.3.2. Drewno klejone zmniejsza emisję dwutlenku węgla

Około 11% globalnej emisji gazów cieplarnianych pochodzi z materiałów i konstrukcji budowlanych; kolejne 28% pochodzi z prac budowlanych, które wiążą się głównie z marnowaniem energii. W miarę jak energia staje się czystsza, materiały i konstrukcje budowlane będą coraz większym czynnikiem zanieczyszczenia. To jest to, co należy zredukować stosując drewno przemysłowe. Oszacowanie całkowitego wpływu drewna przemysłowego na emisje dwutlenku węgla w jednym cyklu życia jest bardzo złożone. Należy wziąć pod uwagę co najmniej trzy czynniki, które obejmują dwutlenek węgla.

Po pierwsze, sam łańcuch dostaw drewna uwalnia pewne emisje gazów cieplarnianych, począwszy od wylesiania. Cięcie uwalnia dwutlenek węgla z gleby, a także tworzy odpady roślinne i drzewne, które ostatecznie gniją i uwalniają więcej dwutlenku węgla, a emisja gazów jest generowana przez pojazdy i maszyny potrzebne do cięcia drewna i transportu do tartaków. Większość konwencjonalnych analiz cyklu życia pokazuje, że zapasy drewna są neutralne, zakładając, że pochodzą z lasów zarządzanych w sposób zrównoważony; jak zobaczymy później, bardzo rzadko jest to prawdą.

Po drugie, część dwutlenku węgla znajduje się w strukturze samego drewna, a tym samym staje się częścią budynków, w których drewno jest zastosowane i które mogą przetrwać od 50 do 100 lat. Chociaż dokładna ilość zależy od gatunku drzew, praktyk leśnych, kosztów transportu i wielu innych czynników, jeden metr sześcienny CLT zawiera około jednej tony CO2. (Jak zobaczymy, zależy to od pewnych założeń w leśnictwie.)

Po trzecie i najważniejsze, zastępując beton i stal drewnem, unikamy dwutlenku węgla wbudowanego w te materiały. Produkcja cementu i betonu odpowiada za około 8% światowych emisji gazów cieplarnianych, więcej niż jakikolwiek kraj z wyjątkiem Stanów Zjednoczonych i Chin. Światowy przemysł żelaza i stali emituje dodatkowe 5%. Aby wyprodukować tonę betonu, emitowane jest około pół tony CO2; produkcja tony stali, emituje 2 tony CO2. Dzięki CLT można uniknąć wszystkich tych konsekwencji.

To, jak dokładnie te trzy efekty dwutlenku węgla zostaną zrekompensowane, będzie zależeć od indywidualnych przypadków, chociaż badania pokazują, że dla wszystkich lasów, z wyjątkiem tych, które są bardzo słabo zarządzane, ogólny efekt zastosowania CLT zamiast betonu i stali będzie znaczną redukcją gazów cieplarnianych. Badanie opublikowane w 2014 roku w Journal of Sustainable Forestry szczegółowo przeanalizowało skutki szerokiego zastąpienia materiałów budowlanych produktami z drewna i doprowadziło do następującego wniosku: „Globalnie możliwe jest pozyskanie wystarczającej ilości dodatkowego drewna na długi czas dzięki dostatecznie wybudowanej infrastrukturze, obiektom i mostom, dzięki czemu roczna emisja CO2 zostanie zmniejszona o 14 do 31%; jednocześnie zużycie betonu i stali zmniejszyłoby się od 12 do 19%, gdyby przemysłowe, klejone drewno stanowiło pewną część tej konstrukcji.” Największy udział w redukcji emisji CO2 miałoby „unikanie nadmiernego zużycia energii z paliw kopalnych wykorzystywanych do budowy konstrukcji stalowych i betonowych”.

1.4. Drewno laminowane - wątpliwości

Architekci i budowniczowie są ogólnie entuzjastycznie nastawieni do drewna laminowanego produkowanego przemysłowo, podobnie jak firmy i społeczności zaangażowane w zrównoważony rozwój, a także „zieloni” politycy i urzędnicy miejscy, którzy szukają sposobów na przyspieszenie redukcji zanieczyszczenia. Jest to materiał, który można uprawiać obficie, tworzy miejsca pracy na terenach wiejskich, zmniejsza odpady budowlane i koszty pracy oraz spowalnia produkcję betonu i stali, co nie jest małą korzyścią.

Istnieją jednak uzasadnione wątpliwości dotyczące wykorzystania drewna przemysłowego, w szczególności w odniesieniu do łańcucha dostaw:

Po pierwsze, ochrona i właściwe gospodarowanie lasami jest ważną częścią walki ze zmianami klimatycznymi i zachowaniem dzikiej fauny i flory. Nienaruszone ekosystemy leśne nie tylko utrzymują emisje dwutlenku węgla pod kontrolą, ale także służą zachowaniu ekosystemów i biotopów roślin, siedlisk dzikiej przyrody, terenów rekreacyjnych, a ostatecznie samego piękna przyrody. Ekolodzy obawiają się, że lasy nie byłyby wystarczająco chronione w przypadku gwałtownego wzrostu zapotrzebowania na drewno.

Po drugie, niektórzy ekolodzy uważają, że korzyści z sekwestracji drewna jako materiału budowlanego są przeceniane. W ubiegłym roku Międzynarodowy Instytut na rzecz Ekorozwoju opublikował raport badający niedociągnięcia i słabości w analizie cyklu życia materiałów budowlanych, zwłaszcza drewna. Odkryli, że „istniejąca LCA (ocena cyklu życia) daje bardzo zmienne wyniki, nawet w przypadku podobnych obiektów”, że istnieje duża zmienność regionalna w charakterystyce obiektu, a przede wszystkim, że LCA ma tendencję do wyolbrzymiania znaczenia „wbudowanego dwutlenku węgla” w drewnie, zaniedbując szkodliwe emisje w innych częściach cyklu życia. Wiele grup ekologicznych wzywa do ostrożności podczas używania drewna przemysłowego. Twierdzą, że ze względu na dotychczasową złą praktykę leśną, korzyści klimatyczne są przeceniane.

2. Gdzie najczęściej stosuje się drewno klejone?

Przemysłowe drewno klejone jest w dużej mierze przejmowane przez branżę budowlaną. Ponieważ przepisy budowlane zmieniają się, aby umożliwić budowę wyższych drewnianych budynków i trwają rozmowy na temat zmian klimatycznych, wielu postrzega to drzewo jako przyszłość budownictwa. Produkty z drewna konstrukcyjnego oferują dziś więcej opcji niż kiedykolwiek wcześniej, częściowo ze względu na ulepszone właściwości materiału i efektywne wykorzystanie zasobów naturalnych w porównaniu z konwencjonalną tarcicą. Rezultatem jest większe wykorzystanie i mniej odpadów materiałowych. Oto 10 przykładów zastosowania drewna konstrukcyjnego klejonego:

2.1. Obiekty komercyjne

Wyeksponowane drewniane elementy konstrukcyjne budują ciepłą i atrakcyjną atmosferę w budynkach biurowych. Konstrukcję z drewna klejonego krzyżowo (CLT - Cross Laminated Timber), i z drewna klejonego gwoździami (NLT - Nail Laminated Timber) i innymi produktami z litego drewna można łączyć na kilka sposobów, tworząc przestrzeń, która będzie mogła się zmieniać wraz ze zmieniającymi się potrzebami najemców.

2.2. Domy studenckie

Budując akademiki (uważa się, że przestrzenie są mniejsze w stosunku do biurowych) drewno może być widoczne lub obłożone, możliwe jest zastosowanie różnych systemów konstrukcyjnych drewna klejonego.

2.3. „Plomby budowlane”

Na obszarach miejskich bardzo często jedyna dostępna działka pod nową budowę znajduje się pomiędzy istniejącymi budynkami. To może być bardzo ciekawe wyzwanie konstrukcyjne. Drewno klejone to doskonały wybór do takich lokalizacji, ponieważ komponenty, czyli moduły budujące są bardzo precyzyjnie wykonane na maszynach CNC, które mają bardzo małe odchyłki. Takie materiały montażowe dostarczane są na plac budowy bezpośrednio z produkcji.

2.4. Budynki mieszkalne

Mieszkania własne i nieruchomości na wynajem wymagają nieco innych systemów konstrukcyjnych niż biura i akademiki. Kwestie takie jak akustyka i wibracje mają duży wpływ na projekt tych budynków. W niektórych przypadkach drewno konstrukcyjne może pozostać widoczne, aby zapewnić najemcom korzyści zdrowotne i bezpośredni kontakt z naturalnymi materiałami.

2.5. Komercjalne budynki prefabrykowane i domy wakacyjne

Drewno budowlane bez obłogi jest atrakcyjne estetycznie i tworzy ciepłe i komfortowe środowisko. Koszt konstrukcji z drewna klejonego może być wyższy niż konstrukcji szkieletowej z drewna, chociaż laminowane elementy drewniane oferują opcję konstrukcji prefabrykowanej, co może być bardzo przydatne w odległych lub wymagających terenach lokalizacjach.

2.6. Parki

Drewno jest często używane na zewnątrz. Mądry dobór materiałów i detali może znacząco wpłynąć na trwałość drewna. Podłogi z litego drewna, jeśli są chronione dachem, są atrakcyjną alternatywą dla innych materiałów.

2.7. Sale lekcyjne

Badania wykazały, że wykorzystanie w salach lekcyjnych materiałów naturalnych, takich jak drewno, usprawnia naukę. Zastosowanie drewna klejonego w placówkach edukacyjnych tworzy ciepłe, atrakcyjne środowisko, które zachęca do nauki.

2.8. Kryte baseny i boiska sportowe

Drewno klejone warstwowo jest często wykorzystywane do budowy hal sportowych, basenów i krytych aquaparków, ponieważ jest w stanie łączyć duże przęsła, a jednocześnie jest atrakcyjne wizualnie. Płyty laminowane krzyżowo mogą pokrywać większe powierzchnie mniejszą liczbą dźwigarów, co również pozwala zaoszczędzić dużo czasu podczas budowy.

2.9. Sklepy detaliczne

Handlowcy odkryli, że ludzie spędzają więcej czasu w sklepach z elementami drewnianymi i z naturalnym światłem. W związku z tym drewno klejone warstwowo jest bardzo pożądane w sklepach.

2.10. Budowa na słabo nośnym terenie

Przedmioty wykonane z drewna klejonego krzyżowo są znacznie lżejsze niż betonowe czy metalowe. Dlatego w miejscach o słabo nośnych gruntach konstrukcja z drewna klejonego umożliwia zabudowę wielokondygnacyjną bez przekraczania nośności stropów.

3. Drewno laminowane - rodzaje

3.1. Drewno klejone krzyżowo (CLT)

Jak już wspomniano, CLT składa się z warstw drewna (zwykle trzech, pięciu lub siedmiu) ułożonych poprzecznie jedna na drugiej, a następnie sklejonych ze sobą, aby utworzyć panele strukturalne w porównaniu z wymiarami, niezwykle mocne, stabilne i sztywne. Panele są szczególnie opłacalne w przypadku budowy wysokich budynków i dużych budynków. Niektórzy architekci CLT postrzegają to jako samodzielny system lub jako produkt, który można stosować w połączeniu z innymi produktami z drewna; może być również stosowany w konstrukcjach hybrydowych i kompozytowych. CLT bardzo dobrze sprawdza się na podłogach, ścianach i dachach, a ze względu na swoją estetykę może być eksponowany również we wnętrzu. CLT mogą być produkowane w określonych wymiarach, a rozmiary paneli różnią się w zależności od producenta. CLT może być stosowany we wszystkich typach konstrukcji palnych.

3.2. Drewno laminowane gwoździami (NLT)

NLT składa się z pojedynczych drewnianych desek lub belek ułożonych obok siebie i mocowanych za pomocą gwoździ lub wkrętów, aby stworzyć większy element konstrukcyjny. Technologia NLT jest daleka od nowej — jest stosowana od ponad wieku — ale w tym procesie poczyniony jest postęp. Zwykle stosuje się go do podłóg, płyt nośnych i dachów. W zależności od sposobu układania i wzoru można uzyskać różne elementy konstrukcyjne i fakturowe. NLT stosuje się również do wykonywania szybów do wind i schodów w budynkach o konstrukcji drewnianej. Dzięki NLT można tworzyć unikalne zakrzywione kształty dachu. Zaletą NLT jest wykorzystanie lokalnie dostępnych gatunków drewna oraz fakt, że na ogół nie jest wymagany specjalistyczny sprzęt instalacyjny. Wykwalifikowani i zdolni cieśle mogą wykonać system NLT na miejscu.

3.3. Drewno klejone ( glulam)

Składa się z pojedynczych paneli z drewna klejonego, które są dobierane i montowane zgodnie z ich właściwościami, a następnie sklejane mocnymi klejami odpornymi na wilgoć. Włókna wszystkich warstw powinny być równoległe do długości płyty. Klej stosowany w tym procesie musi być wysokiej jakości i charakteryzować się wytrzymałością i sztywnością. Chociaż powszechnie stosuje się go do tworzenia belek i słupów, projektanci mogą również używać drewna klejonego do pokryć podłogowych lub dachów.

3.4. Drewno warstwowo kołkowane (DLT)

Panele drewniane to kolejna generacja produktów z litego drewna, które mają bardzo szerokie zastosowanie w Europie. Panele wykonane są z miękkiego drewna poprzez nałożenie kilku warstw w kanapkę i sklejenie ich ze sobą kołkami. Kołki są zwykle wykonane z twardego drewna i trzymają każdą deskę osobno, podobnie jak gwoździe trzymają deski NLT, więc tarcie nadaje desce pewną stabilność. Jedną z zalet DLT jest możliwość montażu listew akustycznych bezpośrednio na dolnej powierzchni panelu. Jest to pomocne dla architektów ze względu na izolację akustyczną, a widoczne panele drewniane umożliwiają wiele rodzajów obróbki powierzchni. Wraz ze wzrostem zainteresowania DLT pojawią się innowacje produktowe, które staną się bardziej dostępne.

3.5. Strukturalne drewno kompozytowe (SCL)

SCL to rodzina produktów drzewnych powstałych poprzez łączenie warstw forniru i wysuszonych włókien drzewnych lub kawałków drewna za pomocą kleju odpornego na wilgoć w większe bloki materiału, które następnie są cięte na określone rozmiary.

4. Jak budować z drewna klejonego?

Podobnie jak w przypadku każdego innego projektu budowlanego, podczas budowania z CLT, projekt budynku musi być poprawny i dokładnie naznaczony przed rozpoczęciem prac. Zmiana projektu jest znacznie łatwiejsza i tańsza niż jakiekolwiek zmiany na placu budowy. Jeśli jednak dokładnie przestudiujesz zmiany i skonsultujesz się z profesjonalnym zespołem, możliwe są drobne późniejsze zmiany projektowe podczas budowania z CLT. Ponieważ każda ściana ma odpowiadający jej rysunek techniczny, w tym przypadku łatwiej jest dokonać zmiany, gdy niektóre części budynku są jeszcze w produkcji.

W przypadku budowy z drewna klejonego krzyżowo nie będzie wymagana żadna specjalna okładzina końcowa - budynek z CLT można wykończyć materiałami zewnętrznymi i wewnętrznymi używanymi w każdym klasycznie zbudowanym budynku. Ponieważ większość budynków mieszkalnych z CLT będzie miała izolację (do 20 cm, w zależności od pożądanej wartości U), należy to wziąć pod uwagę przy wyborze sposobu mocowania okładziny. Najskuteczniejsze są lekkie powłoki (takie jak zaprawa cienkowarstwowa, płyty cementowe), które można mocować bezpośrednio do CLT za pomocą kotew lub łat.

Należy pamiętać, że tak jak w klasycznym budownictwie konieczne będzie zatrudnienie innych wyspecjalizowanych wykonawców okładzin podłogowych i ściennych w budynku oraz innych prac rzemieślniczych (instalacje urządzeń, instalacje elektryczne, itp.). Podobnie jak w przypadku wszystkich metod produkcji fabrycznej, w przypadku konstrukcji z drewna klejonego krzyżowo, należy zapewnić odpowiedni dostęp do placu budowy dla samochodów ciężarowych i dźwigów samojezdnych, którymi będą dostarczane i układane na swoich miejscach poszczególne elementy budynku.

4.1. Ile kosztuje konstrukcja z drewna klejonego?

Tutaj trudno jest podać dokładne oszacowanie dla konstrukcji CLT - wiele zależy od projektu - ale można spodziewać się, że za dom zbudowany z CLT 3+ do stanu deweloperskiego zapłacimy od 4000 do 4500 zł/m2 powierzchni wewnętrznej brutto.

Należy również wziąć pod uwagę koszty transportu – przeciętny dom potrzebuje około 40-50 m3 CLT, co odpowiada jednemu pełnemu obciążeniu. Pamiętaj, że początkowe koszty mogą wydawać się wysokie, ale zaoszczędzisz na szybkości w porównaniu z innymi metodami budowy. Firmy budowlane zajmujące się budową z CLT będą mogły złożyć trafną ofertę na wykonanie robót w oparciu o podane plany. Oferta zazwyczaj obejmuje zaprojektowanie, dostawę i budowę obiektu z CLT. Jednak oferty generalnie nie obejmują wszystkich innych prac budowlanych i rzemieślniczych wymaganych do ukończenia domu.