Câteva cuvinte despre rezistența structurilor de lemn
Studiu de caz: Clădirea Stadthaus din Hackney, Londra
Pentru a nu discuta numai pe marginea unor date aparent sterile, hai să aruncăm un ochi asupra unui caz concret de construcție realizată din panouri prefabricate.
Stadthaus, cunoscută și sub numele de Turnul din lemn, este o clădire rezidențială cu nouă etaje din Hackney, Londra. În acest moment este a doua cea mai înaltă structură rezidențială din lemn din lume, după complexul de apartamente Forte din Melbourne, Australia. Deasemenea, este cea mai înaltă clădire ridicată din panouri prefabricate realizate din OSB (Oriented Strand Board).
Suprafața amplasamentului este de 17m x 17m, iar înălțimea de nouă etaje a fost stabilită, prin planul de urbanism, ca limită maximă, înainte ca umbrirea vecinătăților să devină o problemă.
Patru dulgheri au asamblat structura de opt etaje în douăzeci și șapte de zile.
Clădirea a fost finalizată în 49 de săptămâni, durată care a inclus realizarea fundației, instalațiilor, finisajelor interioare și exterioare. A fost estimată o economie de timp de cel puțin cinci luni față de o construcție pe cadre din beton.
Viteza construcției într-un mediu atât de dens populat este deosebit de relevantă, la fel ca și lipsa zgomotului și a deșeurilor, creând mult mai puțină intruziune în comunitatea locală decât o construcție tradițională de beton.
Pentru ca lucrurile să fie și mai clare, amintim că toți pereții și plașeurile portante, scările interioare, precum și casa lifturilor au fost realizate integral din lemn și produse derivate.
Prin utilizarea lemnului și a derivatelor din lemn ca și materiale principale de construcție a fost obținută o reducere a costurilor finale mai mult decât semnificativă.
Adevărul despre rezistența la foc și structurile din lemn
Combustibilitatea materialului de încadrare al unei clădiri are puțin de-a face cu siguranța la incendiu. Statisticile arată că riscul de incendiu nu este mai mare pentru casele cu structură din lemn decât pentru cele construite cu alte materiale structurale. Factorii determinanți sunt mai mult combustibilitatea mobilierului și a decorațiunilor interioare, prezența detectoarelor de fum funcționale și conștientizarea siguranței la incendiu a ocupanților.
Capacitatea unui element structural de a rezista focului depinde în esență de comportamentul componentelor sale la temperaturi ridicate. Pe lângă arderea cu o rată de 0,7 mm pe minut (4,2 cm pe oră), structurile din lemn rămân stabile chiar dacă un incendiu durează mult.
Materialele izolatoare și plăcile de gips-carton sunt, de asemenea, utilizate pentru a proteja structurile din lemn de temperaturi periculoase. Deasemenea, în funcție de designul și alegerea materiale, elementele cadrului din lemn pot fi proiectate astfel încât să asigure un grad de rezistență la foc de până la la 2 ore.
Într-un incendiu, un perete de lemn stratificat beneficiază de protecția unui strat carbonizat și, prin urmare, nu arde în același mod ca un singur strat. În Stadthaus, panourile din lemn stratificat sunt utilizate pentru a obține o protecție împotriva incendiilor care permite structurii să-și păstreze integritatea timp de cel puțin 90 de minute. Acest lucru este semnificativ mai lung decât în cazul oțelului, care își pierde proprietățile fizico-mecanice și se deformează la temperaturi ridicate.
Cât de rezistente sunt clădirile din panouri prefabricate la seism
Prima întrebare pe care o primim, legată de siguranța construcțiilor prefabricate din lemn, este aceea dacă clădirile rezistă sau nu unui potențial seism.
Dincolo de existența unor anumite prejudecăți, problema este foarte serioasă și trebuie tratată cu responsabilitate deplină. Răspunsul implică, de fapt, o discuție destul de lungă.
Cutremurele nu omoară oameni, dar clădirile prăbușite da. Plecând de la acest truism, vă sugerăm să urmăriți un test spectaculos realizat de specialiști recunoscuți în mediul academic și industrial care își propune să găsească un răspuns la această întrebare mai mult decât actuală.
Proiectul NEES (Network for Earthquake Engineering Simulation) a fost rezultatul unei colaborări între cinci universități împreună cu reprezentanți din zone diferite ale industriei, condus de van de Lindt de la Colorado State University, împreună cu Institutul Politehnic Rensselaer, Cal-Poly Pomona, Western Michigan University și Clemson University. Van de Lindt împreună cu profesorul George Abell în infrastructură la CSU College of Engineering, a obținut grantul de 1,24 milioane de dolari de la National Science Foundation pentru cercetare, cu sprijin suplimentar oferit de Laboratorul de produse forestiere din SUA.
Cel mai mare test seismic din lume a fost derulat pe parcursul mai multor luni în Japonia și a avut ca obiect de studiu comportamentul unei clădiri cu șapte etaje, construită pe cadre de lemn, în cazul unor cutremure modelate pe baza cutremurului din Northridge, California, cu magnitudinea 6,7 din 1994.
Folosind masa de simulare a mișcării seismice, clădirea a fost supusă la patru cutremure care au avut o magnitudine cuprinsă între aprox. 3,5 și 6,5.
„După două simulări de amploare mai mică și două semnificativ mai mari, clădirea a fost avariată, dar încă suficient de stabilă din punct de vedere structural pentru utilizare”, a declarat John van de Lindt, coordonatorul testului și profesor de inginerie civilă la Universitatea de Stat din Colorado.
Suplimentar, în testul final și cel mai puternic, intensitatea seismică a fost mărită la 180% din cutremurul Northridge, aproximativ un cutremur cu magnitudinea 7,5.
„Am văzut mici fisuri la colțurile ferestrelor și ușilor. Ultimul test a arătat doar o creștere ușoară a numărului de fisuri în gips-carton și a apărut un joc minimal în elementele de prindere. Frecvența vibrațională a clădirii nu s-a modificat, ceea ce indică că sistemul structural fundamental din clădire nu a suferit daune apreciabile.”
Citind și văzând declarațiile specialiștilor implicați în derularea celui mai important test de rezistență seismică la care a fost supusă o clădire construită din cadre de lemn și panouri din lemn și derivate ale acestuia, credem că vă puteți răspunde singuri la întrebarea legată de rezistența la cutremure.
Mai multe detalii legate de desfășurarea și rezultatele acestui test uimitor găsiți pe www.strongtie.com