Efortul de construcție durabilă atinge noi culmi cu zgârie-nori din lemn

La Universitatea din Toronto, chiar vizavi de stadionul de fotbal, muncitorii construiesc o clădire cu 14 etaje, cu spațiu pentru săli de clasă și birouri ale facultății. Ceea ce este neobișnuit este modul în care o construiesc – prin înșuruburi de grinzi, stâlpi și panouri uriașe din plăci de lemn fabricate.

Pe măsură ce fiecare element din lemn este livrat cu platformă, o macara înaltă îl ridică la loc și îl menține în poziție în timp ce lucrătorii îl atașează cu conectori metalici. În starea sa pe jumătate finisată, clădirea seamănă cu mobilierul plat în proces de asamblare.

Turnul folosește o nouă tehnologie numită cherestea de masă. În acest tip de construcție, elementele masive din lemn manufacturat, care se pot extinde pe mai mult de jumătate din lungimea unui teren de fotbal, înlocuiesc grinzile de oțel și betonul. Deși încă relativ neobișnuit, este în creștere în popularitate și începe să apară în orizonturile din întreaga lume.

Astăzi, cea mai înaltă clădire din lemn masiv este zgârie-nori Ascent cu 25 de etaje din Milwaukee, finalizat în 2022. Începând cu acel an, existau 84 de clădiri masive din lemn de opt etaje sau mai mult construite sau în construcție în întreaga lume, cu alte 55 propuse. Șaptezeci la sută din clădirile existente și viitoare au fost în Europa, aproximativ 20 la sută în America de Nord, iar restul în Australia și Asia, potrivit datelor. un raport al Consiliului privind clădirile înalte și habitatul urban. Când includeți clădiri mai mici, cel puțin 1.700 de clădiri din lemn în masă au fost construite numai în Statele Unite până în 2023.

Lemnul în masă este o alternativă atrăgătoare la betonul și oțelul consumatoare de energie, care împreună reprezintă aproape 15% din emisiile globale de dioxid de carbon. Deși experții încă dezbat rolul lemnului în masă în combaterea schimbărilor climatice, mulți pariază că este mai bun pentru mediu decât abordările actuale ale construcțiilor. Se bazează pe lemn, până la urmă, o resursă regenerabilă.

Cheresteaua de masă oferă, de asemenea, o estetică diferită, care poate face ca o clădire să se simtă specială. „Oamenii se îmbolnăvesc și se obosesc de oțel și beton”, spune Ted Kesik, om de știință în domeniul construcțiilor la Institutul Mass Timber de la Universitatea din Toronto, care promovează cercetarea și dezvoltarea în masă a lemnului. Cu aspectul său cald și liniștitor și variațiile naturale, lemnul poate fi mai plăcut din punct de vedere vizual. „Oamenilor le place să privească lemnul.”

Același lemn, structură mai puternică

Folosirea lemnului pentru clădiri mari nu este nouă, desigur. Industrializarea în secolele al XVIII-lea și al XIX-lea a condus la o cerere pentru fabrici și depozite mari, care erau adesea construcții „cărămidă și grinzi” – un cadru din grinzi grele de lemn care susțin pereții exteriori de cărămidă.

Cu toate acestea, pe măsură ce clădirile au devenit din ce în ce mai înalte, constructorii au apelat la beton și oțel pentru sprijin. Construcția din lemn s-a limitat în mare parte la case și alte clădiri mici realizate din cheresteaua „dimensională” de dimensiuni standard pe care o vedeți stivuită la Home Depot.

Dar acum aproximativ 30 de ani, constructorii din Germania și Austria au început să experimenteze tehnici de fabricare a elementelor masive din lemn din acest cherestea ușor disponibil. Au folosit cuie, dibluri și lipici pentru a combina bucăți mai mici de lemn în mase mari, puternice și solide, care nu necesită tăierea copacilor bătrâni mari.

Inginerii, inclusiv Julius Natterer, un inginer german cu sediul în Elveția, au fost pionier în noi metode de construcție cu materialele. Și arhitecți, inclusiv austriacul Hermann Kaufmann, au început să atragă atenția pentru proiectele de masă din lemn, inclusiv apartamentele Ölzbündt din Austria, finalizate în 1997, și Brock Commons, o reședință studențească cu 18 etaje la Universitatea din Columbia Britanică, finalizată în 2017.

În principiu, lemnul de masă este ca placaj, dar la o scară mult mai mare: piesele mai mici sunt stratificate și lipite împreună sub presiune în prese mari specializate. Astăzi, grinzile de până la 50 de metri lungime, de obicei făcute din ceea ce se numește cherestea laminată cu lipici, sau glulam, pot înlocui elementele din oțel. Panourile cu grosimea de până la 50 de centimetri, de obicei lemn stratificat încrucișat, sau CLT, înlocuiesc betonul pentru pereți și podele.

Aceste compozite din lemn pot fi surprinzător de puternice – mai puternice decât oțelul în greutate. Dar un element din lemn masiv trebuie să fie mai voluminos pentru a obține aceeași rezistență. Pe măsură ce o clădire se ridică, suporturile din lemn trebuie să devină mai groase; la un moment dat, pur și simplu ocupă prea mult spațiu. Deci, pentru clădirile mai înalte din lemn masiv, inclusiv zgârie-nori Ascent, arhitecții apelează adesea la o combinație de lemn, oțel și beton.

Din punct de vedere istoric, una dintre cele mai evidente preocupări legate de utilizarea lemnului în masă pentru clădirile înalte a fost siguranța la incendiu. Până de curând, multe coduri de construcție limitau construcția din lemn la clădirile joase.

Deși nu trebuie să fie complet ignifuge, clădirile trebuie să reziste la prăbușire suficient de mult pentru a oferi pompierilor șansa de a controla flăcările și pentru ca ocupanții să iasă. Materialele utilizate în zgârie-nori convenționale, de exemplu, sunt necesare pentru a-și menține integritatea într-un incendiu timp de trei ore sau mai mult.

Pentru a demonstra rezistența la foc a lemnului în masă, inginerii au plasat elementele din lemn în camere cu gaz și le monitorizează integritatea. Alte teste au incendiat machetele clădirilor din lemn masiv și înregistrează rezultatele.

Aceste teste au convins treptat autoritățile de reglementare și clienții că lemnul în masă poate rezista arderii suficient de mult pentru a fi protejat la foc. Acest lucru se datorează parțial pentru că un strat de carbon tinde să se formeze devreme la exteriorul lemnului, izolând interiorul de mare parte din căldura focului.

Cheresteaua în masă a primit o ștampilă majoră de aprobare în 2021, când Consiliul Codului Internațional a schimbat Codul Internațional al Construcțiilor, care servește drept model pentru jurisdicțiile din întreaga lume, pentru a permite construcția în masă a lemnului cu o înălțime de până la 18 etaje. Odată cu această schimbare, se așteaptă din ce în ce mai multe localități să-și actualizeze codurile pentru a permite în mod obișnuit clădirile înalte din lemn, în loc să le solicite aprobări speciale.

Există însă și alte provocări. „Umiditatea este adevărata problemă, nu focul”, spune Steffen Lehmann, arhitect și cercetător în sustenabilitatea urbană la Universitatea Nevada, Las Vegas.

Toate clădirile trebuie să controleze umiditatea, dar este absolut esențial pentru masa de lemn. Lemnul umed este vulnerabil la deteriorarea cauzată de ciuperci și insecte precum termitele. Constructorii au grijă să prevină udarea lemnului în timpul transportului și construcției și implementează un plan cuprinzător de gestionare a umidității, inclusiv proiectarea sistemelor de căldură și ventilație pentru a împiedica acumularea umidității. Pentru o protecție suplimentară împotriva insectelor, lemnul poate fi tratat cu pesticide chimice sau înconjurat de plasă sau alte bariere fizice acolo unde se întâlnește cu solul.

O altă problemă este acustica, deoarece lemnul transmite atât de bine sunetul. Designerii folosesc materiale de izolare fonică, lasă spațiu între pereți și instalează podele înălțate, printre alte metode.

Potențiale avantaje ale masei de lemn

Combaterea încălzirii globale înseamnă reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră din sectorul construcțiilor, care este responsabil pentru 39% din emisiile la nivel global. Diana Ürge-Vorsatz, om de știință de mediu la Universitatea Central Europeană din Viena, spune că lemnul în masă și alte materiale pe bază de bio ar putea fi o parte importantă a acestui efort.

Într-o 2020 hârtie în Revizuirea anuală a mediului și a resurselorea și colegii citează o estimare din industria cheresteacă conform căreia Brock Commons, cu 18 etaje, din Columbia Britanică, a evitat echivalentul a 2.432 de tone metrice de CO₂ emisii comparativ cu o clădire similară din beton și oțel. Din aceste economii, 679 de tone au provenit din faptul că sunt generate mai puține emisii de gaze cu efect de seră la fabricarea lemnului. față de beton și oțel. Alte 1.753 de tone metrice de CO₂ echivalente au fost încuiate în lemnul clădirii.

„Dacă utilizați material pe bază de bio, avem un câștig dublu”, spune Ürge-Vorsatz.

Dar o mare parte din entuziasmul actual față de beneficiile climatice ale lemnului în masă se bazează pe câteva ipoteze mari. Contabilitatea presupune adesea, de exemplu, că orice lemn folosit într-o clădire din lemn masiv va fi înlocuit cu creșterea de noi copaci și că acei copaci noi vor consuma aceeași cantitate de CO₂ din atmosferă de-a lungul timpului. Dar dacă copacii vechi sunt înlocuiți cu plantații de copaci noi, copacii noi s-ar putea să nu ajungă niciodată la aceeași dimensiune ca copacii originali, susțin unele grupuri de mediu. Există, de asemenea, îngrijorarea că creșterea cererii de lemn ar putea duce la mai multe defrișări și la mai puține terenuri pentru producția de alimente.