Proizvodnja lesnega konstrukcijskega sistema je priložnost za panogo in Slovenijo – EOL 141

S strani Inženirske zbornice Slovenije ste prejeli nagrado Jožefa Mraka za inovativnost pri graditvi objektov 2019. Kaj je žirija ocenila kot posebno vrednost vašega inovativnega pristopa?

Ocenjuje se realizacija inovativne projektantske in tehnološke rešitve v gradbeništvu, za kar je bil izbran projekt nadgradnje hotela Terme Čatež. To je bil le eden od primerov naših CBD tehničnih rešitev razvoja inovativnih postopkov pri celovitih prenovah, rekonstrukcijah in nadgradnjah obstoječih objektov, kjer uporabljamo križno lepljene večslojne elemente. Posebnost konstrukcije je bila predvsem posebna dinamika konstrukcije. Za izračun dinamike konstrukcije je treba poznati togost in raznolikost različnih konstrukcijskih sistemov, da se ve, kakšen bo dinamični vpliv na njih pri potresnih obtežbah. Kot inovativna je bila prepoznana aplikacija lesene konstrukcije na zidano konstrukcijo in pri tem dokazana potresna odpornost celote hibridnega sistema.

Kako ste začeli s križno lepljenimi elementi?

V trajnostnem gradbeništvu se že več kot 15 let v okviru podjetja CBD (Contemporary Building Design), ki ga vodim, ukvarjam z uvajanjem lesene masivne gradnje iz križno lepljenih večslojnih elementov v konstrukcijske namene. Razvili, sprojektirali in izvedli smo mnogo aplikacij uporabe tovrstnega konstrukcijskega sistema za ojačevanje (metodi Xlam Jacket® in Xlam Inner-box®) in nadgradnje (Xlam City Top®) obstoječih objektov. Ko se je začela uvajati nova tehnologija gradnje s križno lepljenimi ploščami, sem začel pri tem sodelovati s tujimi podjetji in na tej osnovi naredil tudi doktorat. Tehnologijo križno lepljenih plošč smo tako v CBD pripeljali v Slovenijo, kjer jo tudi razvijamo in sodelujemo s tujimi proizvajalci, iščemo nove aplikacije v klasičnem gradbeništvu in spodbujamo našo lesno-predelovalno panogo, da se nekdo odloči in se začne konstrukcijski sistem proizvajati tudi v Sloveniji. Na žalost v Sloveniji še vedno ostajamo na nivoju žagarstva oziroma primarne predelave lesa. Če bo Slovenija še naprej tako razmišljala, ne vem, če bo kdaj na tem področju lahko parirala Avstriji.

Inovativne projektantske in tehnološke rešitve z uporabo veliko panelnega sistema iz križno lepljenih lesenih ploskovnih elementov XLAM pri nadgradnji zidane podlage z leseno konstrukcijo hotela Terme v Čatežu so bile torej razlog za nagrado. S kakšnimi izzivi ste se pri tem srečevali in za kakšno tehnološko rešitev gre?

Leta 2009 je v Termah Čatež investitor želel povečati kapacitete hotela Terme. Razmišljali so o gradnji novega objekta v neposredni bližini obstoječega hotela ali o nadgradnji obstoječega. Zaradi premišljene rabe prostora, manjših vplivov na okolje in obstoječe infrastrukture je bila veliko bolj smiselna in ekonomična nadgradnja obstoječega hotela. Težava pa je bila določiti obstoječo nosilnost zidanega objekta, ki je bil zgrajen pred letom 1981, ko še ni bilo sodobnih predpisov o potresno varni gradnji. Predhodna mnenja različnih statikov, ki so sodelovali pri projektu, so bila, da nadgradnja obstoječe konstrukcije ni možna zaradi starosti stavbe, načina gradnje in uporabljenih gradbenih materialov. V objektu so se zaradi različnih vzrokov po osvežitvi opleska vedno znova pojavljale diagonalne strižne razpoke predvsem na osrednjih nosilnih zidovih obstoječe konstrukcije objekta.

In kako ste prepričali odločevalce?

Leta 2009 sem s skupino projektantov in strokovnjakov v okviru CBD, kjer smo specializirani za projektiranje lesenih konstrukcij za potresno inženirstvo in za nadgradnjo obstoječih objektov v sodelovanju z dr. Samom Gostičem z inštituta GI ZRMK natančno preučil takratno stanje objekta. Določili smo napetosti v obstoječi konstrukciji, kvaliteto vgrajenih materialov ter analizirali statični in dinamični vpliv predvidene nadgradnje na obstoječo konstrukcijo. Za obstoječi zidan objekt in njegovo nadgradnjo je bilo treba dokazati, da nova mnogo višja konstrukcija na stari osnovi izpolnjuje vse potrebne kriterije varnosti v skladu z evropskimi predpisi, ki so stopili v veljavo leta 2008. Določiti je bilo treba interakcijo oziroma navzkrižno delovanje dveh popolnoma različnih konstrukcijskih sistemov, ovrednotiti medsebojni vpliv pri potresnem vzbujanju in določiti, kako bo zidana osnova objekta vzbudila leseno nadgradnjo in kako bo vplivala na obstoječi objekt. Tehnološka rešitev z nadgradnjo objekta je bila za investitorja izjemno ugodna s funkcionalnega, obratovalnega, predvsem pa finančnega vidika.

Kako odporna je lesena konstrukcija na vse bolj spreminjajoče se klimatske vplive, kot so neurja, potresi, poplave, požari idr.?

Vplivi okolja na stavbe in na infrastrukturo so definirani v standardih, ki jih uporabljamo za projektiranje, v okviru katerih se skladno z regionalnimi zahtevami določijo obtežne kombinacije. Vsaka država lahko dodatno v nacionalnih aneksih poda višje zahteve, kot so določene v splošnih zahtevah glede obtežnih vplivov na stavbe in na infrastrukturo. Pri leseni gradnji so predvsem križno lepljeni ploskovni elementi sodobno konstrukcijsko gradivo, ki ima visoko specifično nosilnost in togost glede na lastno težo. To izjemno pozitivno vpliva pri doseganju vedno višje odpornosti glede na spreminjajoče se klimatske vplive.

Je les primeren material za ekstremne razmere?

Bolj kot so ekstremne razmere, bolj je lesena gradnja primerna. Les je namreč naravni izolator. Ima velik temperaturni zamik, kar pomeni, da tudi vročine ne bo prepuščal 14 ur. Pozimi ne odvzema toplote, kar pomeni, da se notranji prostor lahko zelo hitro segreje. Naravni materiali imajo veliko boljše lastnosti, kar se tiče udobja in počutja kot nenaravni materiali. Les je sicer najbolj primeren za kontinentalna klimatska področja, kjer so mrzle zime.

Les je torej vse bolj popularen material, a kako se lahko kosa z drugimi gradbenimi materiali, kot sta jeklo, beton?

Les dolgo ni dosegal tega, kar se da narediti z jeklom, betonom. S križno lepljenimi ploščami pa smo prišli kar visoko v sistemu gradbeništva. S tehnologijo razreza, spajanja, lepljenja, stiskanja, obdelave so te konstrukcije danes tehnološko toliko napredne, da je trend njihove uporabe po celem svetu zelo velik. Prihodnost križno lepljenih plošč je v gradnji manjših večetažnih objektov. Na tem področju sledimo zunanjemu vzoru, to so Avstrijci.

Glede požarne varnosti je les material, ki je energent, vendar v masivni strukturi zoogleni. To pomeni, da se konstrukcija ne bo podrla, ampak bo do določene globine zooglenela. Zooglenela plast bo zaščitila ostalo plast in se gorenje ne bo nadaljevalo. Vseeno pa les prispeva pri požaru, ker je energent. Požarna varnost pri konstrukcijah pomeni, da se konstrukcija pri požaru ne zruši zaradi lastne teže, kot se npr. jeklo in armiran beton. Lesena konstrukcija se ne zruši. Je pa zaradi količine lesa energetska vrednost pri gorenju večja. Zato se morajo lesene konstrukcije večinoma oblačiti v negorljive materiale, kot so npr. mavčne plošče.

Gradbeništvo ima velik vpliv na okolje z vidika izkoriščanja naravnih virov, energetske porabe, gradbenih odpadkov idr. Združenje za trajnostno gradnjo si prizadeva v zakonodajne okvire vnesti kazalnike trajnostne gradnje. Kateri so po vašem mnenju ključni kazalniki, ki jih pri trajnostni gradnji ne smemo spregledati?

Mednarodna agencija za energijo (IEA) ocenjuje, da izgradnja in uporaba stavb v njihovem življenjskem ciklusu porabi 36 % svetovne energije in proizvede približno 40 % vseh emisij s toplogrednimi plini. Če upoštevamo še energijo, ki se porabi za proizvodnjo gradbenih materialov, je delež emisij na račun stavb še mnogo višji. Vsako leto se proizvede več kot 5 milijard ton cementa, kar prispeva še dodatnih 6 % emisij. Jeklarstvo, katerega polovica proizvodnje je namenjena gradbeništvu, predstavlja še dodatnih 8 %. Z odstranitvijo stavbe, zgrajene iz energetsko potratnih in okolju neprijaznih materialov, se sprosti še mnogo več energije za njeno predelavo. Teh podatkov bi se morali zavedati vsi akterji, ki ustvarjalno delujejo, narekujejo in sprejemajo strateške odločitve v gradbenem sektorju. Les je gradivo, ki ga po odsluženem življenjskem ciklu lahko še vedno uporabimo, predelamo ali izkoristimo kot energent. S trajnostno gradnjo bi mnogo manj obremenjevali okolje in zelo zmanjšali ogljični odtis, ki se danes šteje kot ključni kazalnik pri vrednotenju vplivov na okolje.

Toda kako pri projektiranju lesenih konstrukcij dosegate standarde trajnostne gradnje in minimalne vplive objekta na okolje v njegovi celotni življenjski dobi tudi z vidika proizvodnje, dobave lesa?

V primeru vrednotenja stavb po analizi življenjskega cikla (LCA = Life Cycle Assessment) lesena gradnja dosega daleč najboljše rezultate v smislu trajnosti in minimalnih vplivov na okolje. Les se kot naravno samoobnovljivo gradivo pojavlja v obliki najrazličnejših gradbenih produktov. Njegova uporaba pa pomeni prehod iz klasičnega v trajnostno gradbeništvo, saj v leseni konstrukciji namesto izpustov toplogrednih plinov CO₂ daljše časovno obdobje obstoja objekta celo skladiščimo. V okviru trajnostnega gospodarjenja z gozdom je smiselno les izkoristiti do količine letnega prirasta, izvor oziroma sečnjo pa obvezno izkazati s certifikatom FSC ali PEFC, ki izkazujeta sledenja lesa in lesnih proizvodov oziroma da je bil les pridobljen iz zakonitih virov.

Kateri les se uporablja za križno lepljene elemente?

Večinoma mehka vrsta lesa, kot so smreka, jelka, bor. Razvijajo se tudi nove tehnologije z drugimi vrstami lesa, kot so hitrorastoči les, trdi les idr. Danes je več razvoja na tem področju zaradi zahtev po uporabi naravnih trajnostnih materialov.

V gradbeništvu prihaja do digitalne revolucije. Slediti mora razvoju pametnih stavb in mest. Kako digitalizacija vpliva na načrtovanje, projektiranje objektov in kakšno vlogo ima pri zagotavljanju kakovostnih gradbenih materialov in storitev?

Digitalizacija se uvaja na področju gradbeništva, vendar trenutno le na področju projektiranja. Preostali segmenti, predvsem v klasični izvedbi, še dolgo ne bodo pripravljeni na to. Projektiranje, konstruiranje ter delavniški izris sodobnih lesenih konstrukcij iz lepljenih elementov je veliko bolj digitaliziran od preostalega dela gradbeništva. Za proizvodnjo in strojno obdelavo lesenih elementov se uporabljajo v digitalni obliki izdelani načrti, ki imajo vse parametre potrebnih strojnih obdelav zapisane v obliki strojnih kod. Vsekakor se s takšnimi postopki lažje dosega zahtevan nivo kvalitete, ki je pri predizdelanih konstrukcijah neprimerno višji kot pri klasični gradnji na gradbišču.

Vaše raziskovalno delo je usmerjeno tudi v gradnjo večetažnih lesenih objektov iz masivnega lesa. Kaj kažejo raziskave in kje so meje oziroma kakšne so omejitve?

Glede na to, da se po svetu že gradijo leseni objekti z več kot 20 etažami, pomeni, da je les v obliki sodobnih tehnoloških gradbenih produktov dosegel stopnjo armiranega betona in jekla. Kljub temu so smiselne višine lesenih objektov okoli 6 etaž, saj je potrebno objekt z leseno konstrukcijo tako pri gradnji kot v eksploatacijski dobi obravnavati drugače.

Lahko izpostavite kakšen dober primer lesene gradnje večjega objekta, objekta v ekstremnem okolju, posebnega po zahtevnosti gradnje?

Pri nas je primer kvalitetne lesene masivne gradnje 4 etažni večstanovanjski objekt Karantanika v Domžalah in največji lesen športni objekt na svetu za skvoš z imenom Squashland v Ljubljani, z igrišči na treh višinskih nivojih s skupno višino več kot 14 metrov. V ekstremnem okolju smo s pomočjo helikopterja postavili dva bivaka na Prehodavcih in na Kaninu.

Če primerjate rast lesene gradnje v Sloveniji in EU, kje smo? Koliko k leseni gradnji pripomorejo nepovratne finančne spodbude Eko sklada?

V Sloveniji v leseni gradnji ne zaostajamo bistveno za razvitimi državami v EU in po svetu. Pri višini oziroma večetažnosti lesenih objektov se moramo zavedati, da Slovenija tudi v klasični gradnji ni imela presežkov, kot so v večjih metropolah. Zato presežkov v tem pogledu ne moremo pričakovati na področju lesene gradnje. Vsekakor pa je Eko sklad s finančnimi spodbudami omogočil, da se je lesena gradnja razvila tudi v Sloveniji, kjer sta do nedavnega pri manjših objektih prevladovala beton in opeka. Kvalitetna lesena gradnja namreč ne more biti finančno konkurenčna klasičnemu zidanemu objektu, kjer so poleg klasične izvedbe konstrukcije uporabljeni energetsko potratni materiali, kot so plastična okna, stiropor izolacija in klasično izvedena kontaktna fasada.