Czas realizacji standardowych konstrukcji z drewna klejonego wynosi od 3 tygodni do 1,5 miesiąca od rozpoczęcia prac konstrukcyjnych do rozpoczęcia montażu na placu budowy.
Jeszcze do niedawna najczęściej stosowanym materiałem do budowy konstrukcji przestrzennych były stal i żelbet. Jednak w wyniku rosnących wymagań inwestorów – dotyczących funkcjonalności obiektów magazynowych oraz silnego nacisku na stosowanie materiałów bardziej ekologicznych i przyjaznych środowisku – drewno wróciło do łask.
Obecnie technologie, które oferuje rynek, pozwalają na dostarczenie nowoczesnego materiału budowlanego, jakim jest drewno klejone, różniące się nieco od drewna tradycyjnego litego.
Fot. 1 Konstrukcja z drewna klejonego. Budynek kościoła parafii im. Stefana W. Frelichowskiego w Toruniu (źródło: archiwum firmy WMS, www.wmsbudownictwo.pl)
Drewno klejone warstwowo powstaje w wyniku sklejenia cienkich warstw tarcicy świerkowej lub sosnowej wysokiej jakości. Wykonana w ten sposób konstrukcja zbliżona jest do monolitycznej, nie wymaga jednak żadnych łączników mechanicznych oraz umożliwia zaprojektowanie i wykonanie przekrojów najkorzystniejszych pod względem wytrzymałościowym i ekonomicznym.
Konstrukcje z drewna klejonego posiadają niewątpliwe zalety, dzięki którym górują nad konkurencyjnymi materiałami budowlanymi. Plastyczność drewnianych lameli pozwala na łatwe ukształtowanie łuków, których uzyskanie z innych materiałów (np. stali) byłoby znacznie bardziej kosztowne lub niemożliwe. Giętkość umożliwia takie zaprojektowanie konstrukcji nośnych, aby obciążenia były przenoszone od fundamentów głównie przez siły ściskające. Pozwala to nadać konstrukcji kształtu optymalnego ze względu zarówno na wytrzymałość, jak i na koszty. Dodatkowo drewno jest materiałem znacznie podnoszącym estetykę obiektu oraz jego bezpieczeństwo. Kolejnymi cechami konstrukcji drewnianych klejonych jest ich trwałość, lekkość i wysoka izolacyjność cieplna. Pozwalają one na zmniejszenie masywności fundamentów oraz na posadowienie budynków w miejscach o niezbyt korzystnych warunkach gruntowych. Dzięki małemu ciężarowi własnemu drewna w porównaniu do jego sztywności (dodatkowo zwiększonej przez klejenie i eliminację wad na etapie produkcji) można osiągnąć rozpiętości umożliwiające budowę dużych, jednoprzestrzennych budynków, takich jak hale przemysłowe, magazyny, baseny, zadaszenia obiektowe. Maksymalna możliwa do osiągnięcia rozpiętość elementów z drewna klejonego może wynieść nawet 200 m. Stosunek porównawczy wag materiałów zamiennych jest następujący: drewno/beton 1:4; drewno/żelbet 1:4,5; drewno/stal 1:14.
Oszczędności ujawniają się także podczas eksploatacji obiektów, w których zastosowano konstrukcje z drewna klejonego warstwowo – nie wymagają one żadnych bieżących konserwacji czy renowacji. Odpowiednio zaprojektowana i wykonana konstrukcja jest elementem długowiecznym w budynkach. Dla porównania przypomnę, że konstrukcje stalowe wymagają co kilka lat bieżącej konserwacji, np. odnowienia powłok przeciwkorozyjnych czy przeciwogniowych, co powoduje dodatkowe niepotrzebne koszty i często wymaga wyłączenia całego obiektu z eksploatacji.
Fot. 2, 3 Kościół pw. św. Jakuba Apostoła w Łebie (źródło: www.andrewex.pl)
Jedną z ważniejszych cech konstrukcji z drewna klejonego jest jego ognioodporność. Ze względu na rosnące wymagania przepisów pożarowych w budynkach użyteczności publicznej i przemysłowych cecha ta ma istotny wpływ na wybór budulca głównych konstrukcji dachowych. Drewno klejone o pełnym przekroju ma niemal monolityczną konstrukcję, przez co płomień na belkach klejonki gaśnie samoczynnie (jeżeli elementy nie są wystawione na bezpośrednie działanie ognia). Zwęglona zewnętrzna powłoka chroni przed zniszczeniem wewnętrzne warstwy elementu konstrukcyjnego, a tym samym zapewnia długą odporność na działanie ognia. Drewno klejone pod wpływem temperatury nie pęka jak beton czy żelbet i nie uplastycznia się jak stal. Instytut Techniki Budowlanej sklasyfikował elementy klejone jako:
– SRO (słabo rozprzestrzeniające ogień) przy grubościach poniżej 12 cm,
– NRO (nie rozprzestrzeniające ognia) przy grubościach powyżej 12 cm (przy cieńszych elementach należy zastosować impregnat ogniochronny).
Konstrukcje drewniane wielkogabarytowe projektuje się do odporności R90, w tym celu wykorzystując specjalne impregnaty do drewna oraz stosownie do klasyfikacji, pogrubiając przekrój belki. Współczynnik przewodnictwa cieplnego drewna w porównaniu z pozostałymi materiałami konstrukcyjnymi przedstawia się następująco: drewno – 0,3; beton – 1,5; stal – 50.
Ma to istotne znaczenie zarówno dla zastosowania w środowiskach niskich i wysokich temperatur, jak i ze względów izolacji termicznej.
Fot. 4, 5 Konstrukcja drewna klejonego zadaszenia budynku dydaktycznego dla uniwersyteckiego Centrum Innowacji i Nanotechnologii w Rzeszowie (źródło: www.andrewex.pl)
Montaż konstrukcji klejonej odbywa się znacznie szybciej niż konstrukcji stalowej przy niższych kosztach sprzętu.Ponieważ elementy – jak już wspomniano – są znacznie lżejsze niż stalowe, do montażu można użyć dźwigu samochodowego lekkiego. Ze względu na prostotę montażu polegającego najczęściej na skręceniu i stężeniu konstrukcji przestrzennych czas potrzebny na wykonanie prac znacznie się skraca. Ponadto przy zachowaniu ostrożności podczas transportu konstrukcji oraz jej rozładunku nie ma potrzeby (jak często się zdarza przy konstrukcjach ze stali) dokonywania poprawek malarskich ani ponownego zabezpieczania antykorozyjnego. W przypadku powierzchni giętych, kształtowych, jak łuki czy kopuły, alternatywnie wykonanych z żelbetonu, cena metra sześciennego konstrukcji drewnianej jest kilkakrotnie niższa od ceny konstrukcji żelbetowej. Ponadto czas wykonania całości konstrukcji klejonej jest znacznie krótszy ze względu na to, że całość konstrukcji może zostać prefabrykowana w zakładzie produkcyjnym i dostarczona na budowie w fazie finalnej, co znacznie minimalizuje koszty i skraca czas realizacji budowy.
Drewno klejone ma bardzo szerokie zastosowania, niemniej najczęściej można je zaobserwować w obiektach sportowych, takich jak: hale sportowe, baseny, zadaszenia boisk i amfiteatrów, a także obiektach sakralnych, halach magazynowych itp.
Mimo stosunkowo wysokiej ceny gotowego wyrobu w porównaniu do konstrukcji ze stali, która daje również szerokie możliwości zastosowania, jest to konstrukcja tania, jeśli weźmie się pod uwagę:
– koszty i tempo montażu, a co za tym idzie koszty stałe budowy;
– koszty konserwacji konstrukcji (jak wspomniano wcześniej, drewno klejone zastosowane w środowisku wewnętrznym nie wymaga ponownej impregnacji ani konserwacji);
– koszty zabezpieczenia pożarowego budynku.
Bardzo istotne są walory estetyczne konstrukcji drewnianej nadające budynkom i wnętrzom szczególnego charakteru i ciepła.
Fot. 6 Zadaszenie basenu olimpijskiego Domu Sportu w Szczecinie (źródło: www.wmsbudownictwo.pl)
Jedną z ciekawych realizacji wykonanych z drewna klejonego jest konstrukcja zadaszenia kościoła parafii im. Stefana W. Frelichowskiego w Toruniu. Pierwotny projekt przewidywał konstrukcję nośną płytowo-żelbetową ukształtowaną na łukach o promieniu 18 m tworzonych od nasady słupów – uzyskując formę sklepień gotyckich. Zwieńczenie obiektu stanowić miały belki żelbetowe w poziomie góry łuków. W nowym projekcie dokonano zamiany na konstrukcję nośną składającą się z promieniście rozłożonych dźwigarów z drewna klejonego wspartych dołem na słupach żelbetowych, a górą na stalowym zworniku. Zwornik zwieńczony jest wieżyczką z karylionem. Pomiędzy dźwigarami mocowane są płatwie w rozstawie 60 cm. Stanowią one podparcie dla górnych warstw pokrycia oraz ruszt dla sufitu podwieszanego. Zastosowana zmiana pozwoliła na znacznie szybsze zamontowanie konstrukcji dachu, niż gdyby to była konstrukcja żelbetowa, a ponadto pozwoli na wyeksponowanie ważnych w obiektach sakralnych detali architektonicznych. Ilość zastosowanego drewna wyniosła 105 m3.
Drewno klejone zastosowano także w kościele pw. św. Jakuba Apostoła w Łebie. Konstrukcja drewniana dachu wykonana jest w formie dźwigarów łukowych osadzonych na konstrukcji żelbetowej ścian zewnętrznych budynków, usztywniona płatwiami i stężeniami systemowymi. Dzięki wysokim, ale stosunkowo cienkim dźwigarom centralnym sprawia wrażenie bardzo lekkiej. Rozstaw dźwigarów łukowych wynosi 15,6 m, a środkowych – ok. 30 m. Ciekawe w tego typu konstrukcjach jest to, że czas montażu ok. 80 m3 przez 4-osobową brygadę montażową (przy użyciu jednego dźwigu 20 T oraz podnośnika nożycowego) wyniósł zaledwie trzy tygodnie.
Fot. 7 Dach hali sportowej, kompleks sportowy w Kwidzynie (źródło: www.andrewex.pl)
Odmienny rodzaj konstrukcji stanowi zadaszenie budynku dydaktycznego dla uniwersyteckiego Centrum Innowacji i Nanotechnologii w Rzeszowie. Jak przedstawiono na fot. 4 i 5, układ konstrukcji dachu stanowią dźwigary z drewna klejonego w układzie fali drewnianej. Konstrukcja została zaimpregnowana fabrycznie środkiem przeciwko niekorzystnym oddziaływaniom biologicznym w kolorze dobranym do wymagań architekta. Dźwigary oraz rygle spełniają odporność ogniową R30 wg klasyfikacji ogniowej dla elementów z drewna klejonego warstwowo. Wszystkie wbudowane elementy łączeniowe (podstawy dźwigarów, łączniki, wkręty, stężenia połaciowe itp.) są ocynkowane ogniowo. Dźwigary o łącznej objętości 200 m3 montowano za pomocą dźwigu i pasów parcianych zabezpieczających konstrukcję przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz zawiesi stalowych. Łączniki płatwi zamocowano przed podniesieniem dźwigarów. Komplety dźwigarów podnoszono i montowano w okuciu podporowym, zabezpieczając przed ewentualnym obrotem odciągami linowymi mocowanymi do konstrukcji żelbetowej. Niezwłocznie po montażu dźwigarów powstałe pola zabezpieczano płatwiami i stężano stężeniami prętowymi systemowymi. Całkowita objętość konstrukcji drewnianej klejonej wyniosła 280 m3, a waga stalowych elementów okuć i stężeń 6 t. Konstrukcja w całości została sprefabrykowana w zakładzie produkcyjnym w Cierpicach w ciągu zaledwie dwóch tygodni, natomiast montaż przez 8-osobową brygadę na placu budowy trwał 1,5 miesiąca.
Przedstawiona na fot. 6 konstrukcja zadaszenia basenu olimpijskiego Domu Sportu w Szczecinie to konstrukcja z ok. 250 m3 drewna klejonego spełniająca wymagania odporności pożarowej R30. Dźwigary zaprojektowano o stałym przekroju po długości 1360 mm i grubości 220 mm. Rozpiętość dźwigara w osiach podpór wynosiła 52 m. Ze względów transportowych dźwigar podzielono na trzy elementy i scalano go na placu budowy. Połączenie poszczególnych elementów zaprojektowano w postaci blach o grubości 12 mm i sworzni f16 mm. Dźwigary oparto na słupach żelbetowych poprzez stoliki stalowe. Stężenie dachu zapewniono przez tężniki kratowe z drewna klejonego w rozstawie ok. 2,4 w osiach. Dodatkowym zabezpieczeniem są elementy drewniane pomostu o przekroju poprzecznym 160 cm x 320 cm połączone z dźwigarem drewnianym przez indywidualnie projektowane okucia.
Ostatnią prezentowaną konstrukcją jest dach hali sportowej będącej częścią kompleksu sportowego w Kwidzynie (fot. 7). To konstrukcja z ok. 330 m3 dźwigarów drewnianych klejonych warstwowo, montowanych na placu budowy w okresie zimowym przez blisko 2,5 miesiąca. Główny szkielet kopuły o średnicy 50 m tworzą dźwigary łukowe promieniowe oparte przegubowo na pierścieniu żelbetowym i złączone za pomocą stalowego zwornika. Dźwigary są wykonane z drewna w klasie GL28h o szerokości 200 cm, wysokości zmiennej na długości od 100 cm do 80 cm przy zworniku oraz promieniu wewnętrznym 40 m i długości ok. 25 m. Pomiędzy dźwigarami łukowymi głównymi znajdują się płatwie z drewna klejonego rozmieszczone w rozstawie ok. 134 cm. Zgodnie z obliczeniami statycznymi płatwie mogłyby mieć przekroje od 180/240 do 120/240 mm, niemniej ze względu na konieczność zastosowania wytrzymałości ogniowej R30 na podstawie klasyfikacji ogniowej producenta przyjęto wszystkie płatwie nie mniejsze niż 160/240 mm.
Konstrukcje z drewna klejonego warstwowo montowane w naszym kraju są produkowane w zakładach zarówno polskich, jak również za granicą, np. na Litwie, w Niemczech, Austrii. Jakość i terminy realizacji oraz cena konstrukcji rodzimych i importowanych są bardzo zbliżone. Czas realizacji standardowych konstrukcji niewymagających gruntownego przeprojektowania wynosi od 3 tygodni do 1,5 miesiąca od momentu rozpoczęcia prac konstrukcyjnych do momentu rozpoczęcia montażu na placu budowy. Montaż rozpoczyna się od przygotowania konstrukcji na placu budowy przez okucie materiałami stalowymi niezbędnymi podczas montażu. Dzięki temu koszty wynajmu dźwigów są ograniczone do minimum. Przy standardowych konstrukcjach (nieskomplikowane hale magazynowe czy sale sportowe) dźwig wykorzystywany jest jedynie do podniesienia cięższych fragmentów konstrukcji, natomiast montaż płatwi oraz stężeń może się odbywać bezpośrednio z podnośników bądź rusztowań.
Koszty zakupu konstrukcji z drewna klejonego warstwowo zależą od stopnia jej skomplikowania (np. elementy wymagające dłutowania mogą być nawet o 20% droższe od standardowych) oraz wymagań środowiska (zewnętrzne elementy są droższe o ok. 5% ze względu na dodatkową impregnację). Ponieważ każda konstrukcja jest projektowana indywidualnie i często sprawdzana pod kątem konstrukcyjnym przez producenta, istnieje możliwość znaczącego wpłynięcia na jej koszty poprzez optymalizację konstrukcji. Głównym składnikiem wpływającym na cenę jest koszt drewna (w tym szerokość deski) i jego klasa oraz dostęp do miejsca montażu na placu budowy. Wpływ na koszty ma również logistyka, co ma znaczenie zwłaszcza w przypadku konstrukcji wielkogabarytowych, których przewiezienie wiąże się często z kosztami usuwania przeszkód drogowych na trasie transportu.
mgr Lilianna Homa
