В чем преимущества деревянного небоскреба перед традиционными высотками?

В России восприятие деревянного строительства до сих пор находится на очень низком традиционном уровне – низком в прямом смысле этого слова. Считается, что из дерева может быть построен дом не выше 2-3 этажей, как правило, для семейного проживания. Однако во многих странах деревянное строительство берет одну высоту за другой.

Второе в мире по высоте

В Вене построено высотное здание «HoHo» – сокращенно от немецкого «деревянная высотка». Оно находится в районе с романтичным названием Приозерный город. Собственно говоря, это сооружение состоит из трех частей: 6-этажного здания (HoHoNext) и двух башен 18 и 24 этажей (HoHoVienna (Вена), все состыкованы друг с другом. Максимальная высота – 84 м. Это всего на 1,4 м меньше самого высокого деревянного здания мира, недавно возведенного в Норвегии. Напомним, высотное строительство начинается с 75 м, но традиционные высотки строятся из железобетона. Небоскребы  из дерева пока остаются редкостью.

Проект разработан и реализован австрийской компанией «Woschitz Group».Сначала было построено 6-этажное здание «HoHoNext». Это дало возможность опробовать способы строительства и усовершенствовать их. В этом здании размещены главным образом офисы и магазины.

На верхних этажах «HoHoVienna» расположены апартаменты, под ними гостиницы. На нижних этажах находятся офисы, салоны красоты, спортивный комплекс и оздоровительный центр, рестораны. Башни строились три года – с осени 2016 по осень 2019 года.

Стоимость проекта ориентировочно составила 75 млн евро. Проект сугубо коммерческий, государство не вложило ни цента.

Ассоциация деревянного домостроения России провела видеоконференцию с Кристофом Бауэром, руководителем отдела исследований и разработок компании «Woschitz Group». Как и другие авторы проекта, он молод, дипломированным специалистом стал в 2014 году, но уже успел защитить кандидатскую диссертацию. Теперь работает над докторской диссертацией по теме моделирование комбинированных (гибридных) деревобетонных элементов. Кристоф Бауэр рассказал об особенностях здания и ответил на многочисленные вопросы российских специалистов.

Зачем здесь бетон

У высотных деревянных зданий есть огромное преимущество, считает г-н Бауэр, их можно строить из сборных конструкций и тем самым сокращать сроки строительства.

Здание состоит из железобетонного сердечника (лифтовая шахта и лестничные пролеты) и деревянных конструкций. Сердечник обеспечивает жесткость и устойчивость сооружения. Кроме того, в Австрии в аварийных выходах запрещено использовать огнеопасные материалы. Поэтому лестницы, так или иначе, нельзя было делать деревянными.

Железобетонный ствол окружают деревянные конструкции. Внешний каркас состоит из деревянных колонн и железобетонных балок. Из клееной древесины сделаны колонны, а стены, перекрытия, разнообразные перегородки и другое -  из плит CLT (поперечно-склеенная древесина).

Александр Погорельцев, руководитель лаборатории деревянных конструкций ЦНИИСК им. Кучеренко, выступавший на видеоконференции в качестве эксперта, отметил «ноу-хау» проекта – комбинированные перекрытия из дерева и бетона. Это позволяет использовать плиту CLT не очень большой толщины. Тем самым снижается стоимость перекрытий и устраняется их зыбкость, а также обеспечивается звукоизоляция.

Фасады здания «Next» и 18-этажной башни выполнены из лиственницы. Фасад 24-этажной башни сделан из цементно-древесный композита - этернита. В итоге здание состоит из дерева на 75%.

Многие задаются вопросом: а зачем здесь бетон? Нельзя ли сделать здание чисто деревянным?

Австрийские специалисты старались увеличить долю древесины. Но не получилось – снижалась огнестойкость и устойчивость здания. В норвежском небоскребе доля древесины выше. Там даже лифтовая шахта сделана из дерева. И все-таки и в Норвегии не обошлись без железобетона. Комбинированные деревобетонные перекрытия установлены на верхней половине этажей.

И дерево, и железобетон имеют свои преимущества. Если вы их объедините, получите материал, который сочетает оба преимущества, говорит г-н Бауэр.

Как конструктор Лего

Авторы проекта сравнивают процесс строительства со сборкой конструктора Лего. На слайдах краны аккуратно складывают стены – панель к панели. Действительно, похоже на детский конструктор. Здесь используются комплектующие, изготовленные промышленным способом и доставленные на стройплощадку в готовом виде. «Благодаря высокой степени стандартизации комплектующих мы смогли повысить качество строительства и понизить его стоимость», - говорит докладчик.

Железобетонный сердечник строится практически одновременно с монтажом деревянных конструкций. Главное, чтобы железобетонная часть опережала деревянную на 5 этажей.

Здание состоит из четырех основных элементов – стеновых панелей, деревянных колонн, сборных железобетонных балок и комбинированных перекрытий. Стеновые панели и колонны поднимаются на нужный этаж, где крепятся с помощью временных ребер жесткости. Каждая колонна соединяется с плитой перекрытия стальной деталью. Благодаря этому удалось добиться надежного соединения колонн от первого до последнего этажа.

После того, как на этаже смонтированы все панели с колоннами и проверена правильность монтажа, устанавливаются комбинированные плиты перекрытия. А зазоры между элементами заполняются строительным раствором, обеспечивающим их устойчивость.

Специалистов интересовало, как обеспечивается связь между деревом и бетоном в комбинированной плите? Оказывается, на верхней грани плиты перекрытия из CLT устанавливаются винты и укладывается монолитный бетон. Таким образом, как бы навинчивается одна панель на другую.

Монтаж сборных комбинированных плит требует почти в три раза меньше времени, чем из монолитного железобетона. По словам Кристофа, вес комбинированной конструкции на две трети меньше, чем железобетонной. Кроме того, сроки строительства сокращаются на 25 - 50%.

Для устойчивости и безопасности здания используются сборные железобетонные балки, выполняющие роль обвязок наружных стен. Они очень важны и устанавливаются горизонтально на торцы колонн. Железобетонные балки позволяют предотвратить прогрессирующее разрушение здания - если даже разрушится какая-то колонна, здание устоит.

Отдельно надо сказать о звукоизоляции здания. Звукоизоляционные свойства дерева не очень хороши из-за его низкой плотности, поэтому пришлось устанавливать дополнительные элементы противошумовой защиты как внутри здания, так и снаружи. Все принятые меры в данной статье мы описать не в состоянии. Но скажем, что должную межэтажную звукоизоляцию обеспечивают упомянутые выше комбинированные плиты. Рядом с башней проходит метро. Чтобы защититься от его шума, увеличили массу навесных панелей фасада.

В процессе строительства приходилось отслеживать деформацию здания, прежде всего вертикальную, – никто не знал, как поведет себя дерево на такой высоте. Деревянные колонны изначально были сделаны на 12 см длиннее необходимого размера. Горизонтальная деформация составила 62 см – это в допустимых пределах.

В огне не горит?

Как всегда в разговорах о высотном строительстве, активно обсуждались меры пожарной безопасности. Тем более что европейские требования к ним намного либеральнее российских. И проект «HoHo» не является исключением.

В здании есть железобетонные элементы – лестничные пролеты и шахта лифта. Там, где находятся деревянные конструкции, смонтирована спринклерная система. Многочисленные испытания подтвердили, что этого достаточно, говорит Кристоф Бауэр. Огнестойкими смесями дерево обрабатывать незачем.

Даже если по каким-то причинам загорится фасад, во внутрь здания огонь не перекинется. Как уже говорилось выше, фасад из негорючего материала – этернита – не воспламенится не при каких условиях. Для защиты лиственничных панелей опять-таки использована система спринклеров.

Спринклер находится внутри помещения, чтобы предотвратить распространение огня с одного этажа на другой. А снаружи панели имеют между собой некий разрыв, и он заполнен стальными пластинами, которые призваны предотвратить распространение огня по фасаду.

Австрийские специалисты ожидали вопросы по пожарной безопасности и подготовили слайд об огневых испытаниях. Но россиян не убедили.

В России есть требования по огнестойкости и по классу пожарной опасности (раньше это называлось «предел распространения огня»). В Австрии второго требования нет. В башне «HoHo» предел огнестойкости хорошо обеспечивает плита CLT. Массивная древесина долго прогорает. Люди успеют выйти на лестничную клетку, в железобетонный пролет. А железобетон не горит. Необходима лишь надежная система дымоудаления.

Конечно, в Европе понимают, что надо бороться и с распространением огня. Вот для этого используют спринклерную систему. В трубах спринклеров вода находится под давлением, и в случаях высокой температуры она выпускается и гасит огонь.

Но даже самое совершенное техническое устройство может в самый ответственный момент не сработать. Вероятность этого составляет 5%. В Европе рассчитывают, что не попадут в эти 5% . А в России спринклеры рассматриваются только как дополнительная защита конструкций. Если бы башню «HoHo» строили у нас, внутри помещений все стены и потолок пришлось бы обшить негорючим материалом, например, гипсокартоном,  фасад из лиственницы пропитать огнезащитным составом. Гипсокартон скрыл бы деревянную фактуру внутренних помещений, которая так украшает интерьер башни. Кстати, многие отечественные архитекторы не хотят проектировать деревянные здания. Гипсокартон их не вдохновляет.

И вот что интересно: при таких либеральных нормах в Европе массовых пожаров не наблюдается.

В России все только начинается

Сейчас компания «Woschitz Group» строит высотное здание из дерева в Амстердаме. В мире появилось много аналогичных проектов. В Токио в ближайшие годы планируют возвести деревянный небоскреб 350 м.

Высотное строительство вырастает из опыта массового деревянного строительства. Во многих странах ценят жилище из древесины за тот комфортный микроклимат, который она позволяет создавать в доме. Тем более что современный деревянный дом внешне таковым не выглядит. Это 5-10-этажное здание с навесным фасадом или с облицовкой плиткой. Он стоит на бетонном фундаменте, имеет всю современную инфраструктуру, в том числе лифты.

В США, которые стандартно ассоциируются с каменным небоскребами, свыше 80% домов построены из дерева. Широко распространено деревянное строительство в Канаде, странах Скандинавии, Германии, Австрии, интерес к нему проявляют в Сербии и Хорватии.

В России ничего подобного не наблюдается. Но и у нас через несколько месяцев должно начаться проектирование 12-16-этажного деревянного здания. Оно будет построено в Москве.

– Высотный дом – это отдельный уникальный объект. Мы получим хороший     опыт, – говорит Александр Погорельцев. – Но нам все-таки важнее наладить массовое строительство 4-7—этажных деревянных домов. К сожалению, сегодня наша нормативная база позволяет строить здания с незащищенной от огня древесиной только в пределах двух этажей.

Необходимость совершенствования нормативной базы по пожарной безопасности для строительства многоэтажных домов из древесины обсуждается в профессиональных и правительственных кругах, наверно, последние пять-шесть лет. Но до сих пор не найдены источники финансирования этой работы.

Наиболее экономически эффективным строительство из древесины было бы в Карелии, на севере Европейской части, на Урале, в Сибири. Оно важно уже тем, что могло бы повлиять на экономику государства в целом.

Мы – лесная, таежная страна. Для жилищного строительства используются сосна и ель. Сейчас большое количество таких деревьев погибает, отжив свой срок, а могли бы приносить пользу. Дело в том, что вблизи доступных трасс сосна и ель вырублены. Их избыток наблюдается в местах, куда добраться трудно. Потребуется древесина – придется прокладывать новые дороги, создавать транспортную инфраструктуру, осваивать новые территории.

Многоэтажное деревянное строительство повлечет промышленное производство комплектующих. Любопытно, что новые предприятия появляются уже сейчас, не дожидаясь, пока утрясется вопрос с нормами.

Построен Сокольнический деревообрабатывающий комбинат в Вологодской области, начинается строительство Ладожского комбината под Санкт-Петербургом. Будет ли востребована их продукция? Говорят, ее уже сейчас ждут в Западной Европе. Возможно, для тех же высотных зданий.