Bulider - wstep do architektury drewnianej.pdf

(1040 KB) Pobierz

Drewno we współczesnej

architekturze

Część 1. Wstęp do architektury drewnianej

dr hab. inż. arch.

Jarosław Szewczyk,

prof. nzw. PB

ORCID – 0000-0002-2454-2934

Politechnika Białostocka, Wydział Architektury,

Pracownia Urbanistyki i Planowania Przestrzennego

w Zakładzie Architektury Mieszkaniowej

PA RT N E R T E M AT U

Przyzwyczajeni do antyczno-rzymskiego dziedzictwa oraz zachodnioeuropejskiej

perspektywy, kojarzących architekturę z trwałością kamienia i cegły, ze zdziwieniem

odkrywamy, że najszybciej wznoszone, najbardziej skomplikowane, a także jedne

z największych oraz najwyższych budowli dawnych epok i kultur powstawały w drewnie

oraz z drewna; że drewno bardziej niż inne budulce skłaniało naszych antenatów do

inżynierskiej pomysłowości, i że jego trwałość w budowlach może przekraczać 1300 lat

– tyle bowiem liczy drewniana świątynia Horyuji w japońskim mieście Nara.

Fot. J. Szewczyk

Jednak kilka ostatnich pokoleń archi-

Ostatnie dwie dekady przyniosły odrodzenie i rozwój idei drewnianej

tektów i krytyków architektury wynosiło

architektury w wymiarze estetycznym, konstrukcyjnym oraz krytycznym.

ponad drewno inne budulce, nienapięt-

Drewno stało się znów – po około stuletniej przerwie – bodajże

nowane tradycją: stal, aluminium, żel-

najpopularniejszym budulcem pawilonów Wystaw Światowych (EXPO).

bet, szkło. Lecz gdy w 2002 roku laure-

atem nagrody Pritzkera za twórczość ar-

chitektoniczną został projektujący

między innymi drewniane budynki Glenn

Murcutt, teoretycy i krytycy architektury

znów przyjrzeli się drewnu jako tworzy-

wu architektury współczesnej. Wkrótce

do grona laureatów tejże nagrody będą-

cych miłośnikami drewna dołączyli: Pe-

ter Zumthor (2009), Eduardo Souto de

Moura (2011), Wang Shu (2012) i Shige-

ru Ban (2014), a ku drewnu zwrócił się

też wcześniejszy pritzkerowski laureat

z 1998 roku, Renzo Piano. Co ciekawe,

wszystkich ich łączy nie tylko doskona-

łość projektowanej formy, lecz także po-

mysłowość w wykorzystaniu konstruk-

cyjnego potencjału drewna.

Drewno stało się znów – po około stu-

letniej przerwie – bodajże najpopularniej-

szym budulcem pawilonów Wystaw

Światowych (Expo), począwszy od Expo

2000 w Hanowerze, gdzie wzniesiono

szereg drewnianych obiektów: zaprojek-

towany przez Petera Zumthora pawilon

Szwajcarii, zaprojektowany przez Shige-

ru Ban pawilon Japonii, drewniany pawi-

lon Finlandii (arch. Sarlotta Narjus i Antti-

-Matti Siikala) czy też zaprojektowane

przez Thomasa Herzoga i wykonane

z drewna klejonego ogromne wsporniko-

Fot. 1. (na poprzedniej stronie) Pawilon Japonii na wystawie Expo 2015 w Mediolanie

we zadaszenie centralnej przestrzeni

Fot. 2. (powyżej) Pawilon Chin na wystawie Expo 2015 w Mediolanie – wspólny projekt Uniwersytetu

Tsinghua i Studio Link-Arcfot

spotkań. Kolejne wystawy coraz wyraź-

niej ukazywały twórczy potencjał drewna

(fot. 1., 2.), może za wyjątkiem pozba-

wionej architektonicznego pluralizmu wystawy w Astanie w roku 2017.

micznych metod strukturalnego ulepszania surowca i produkcja wy-

Ostatnie dwie dekady (2000–2019) przyniosły więc odrodzenie

robów drewnopochodnych: płyt pilśniowych, wiórowych oraz skle-

i rozwój idei drewnianej architektury w wymiarze estetycznym, kon-

jek. Znalazły one zastosowanie w meblarstwie, stolarstwie

strukcyjnym oraz krytycznym. Niniejszy artykuł i jego przyszłe konty-

budowlanym i w robotach wykończeniowych, ale sklejki, wytwarzane

nuacje są próbą naukowego ujęcia tego rozwoju oraz jego usyste-

już od lat sześćdziesiątych XIX wieku, a z czasem także płyty wióro-

matyzowania z perspektywy krytyki architektury (zatem z perspekty-

we, zaczęto wykorzystywać jako elementy konstrukcji budowlanych.

wy niejako historycznej), z uwypukleniem najciekawszych tendencji.

Również w roku 1860 zaczęto stosować tę samą zasadę łączenia

Tym poszczególnym tendencjom będą poświęcone kolejne części,

drewnianych warstw (obłogów, lamelli) w wielkogabarytowych czę-

zaś niniejszy streszcza całokształt zjawiska, ujmując je najpierw

ściach budowli, przy czym łączono znacznie grubsze niż w przypadku

w trzy kategorie: materiału, konstrukcji oraz estetyki (formy) i wska-

sklejki warstwy za pomocą gwoździ lub kleju kazeinowego, lub obu me-

zując te jego wytwory, które wyznaczają obecny stan oraz oczekiwa-

tod. W ten sposób powstała idea drewna klejonego, później spopulary-

ny (przyszły) horyzont rozwoju nowoczesnej architektury drewnianej.

zowanego pod nazwą

glued laminated timber

albo

glulam,

choć jej za-

powiedzią były już wcześniejsze próby łączenia drewnianych belek

Materiał

w rozmaitych konstrukcjach szeroko rozpiętych (w 1807 roku Carl Frie-

Surowiec drzewny od stuleci był przedmiotem handlu (także między-

drich Wiebeking stosował je w mostach, a w roku 1817 – Augustyn Be-

narodowego) i podlegał standaryzacji jakościowej oraz nazewniczej.

tancourt w stropach i dachach). Jednak dopiero po 1866 roku, kiedy

Dawne piśmiennictwo techniczne potwierdza, że już w połowie XIX wie-

dźwigary dachowe z takiego materiału zastosował Josiah George Poole

ku rozróżniano około stu kategorii drewna budowlanego i stolarskiego.

w jednym z budynków uniwersyteckich w Southampton, stopniowo za-

Później drewno budowlane objęto w większości krajów rozwiniętych

interesowały się nimi firmy tartaczno-ciesielskie. Otto Hetzer, właściciel

jeszcze precyzyjniejszą standaryzacją – jako drewno konfekcjonowane.

jednego z tartaków w Weimarze, opatentował w roku 1906 złożenie

Drewno jako takie – lekkie, wytrzymałe, łatwe w obróbce i monta-

dwóch słupów, belki stropowej i krokwi tworzących powtarzalny ele-

żu – ma jednak niedostatki. Może mieć wady ukryte, lecz nawet gdy

ment portalu architektonicznego, przy czym całość była wykonana z co

jest pierwotnie zdrowe, podlega korozji biologicznej oraz pozostaje

najmniej trzech równolegle połączonych warstw (obłogów) drewna.

podatne na deformacje (paczenie). Zapobiegano temu przez zabiegi

W roku 1909 patent na to rozwiązanie wykupiła szwajcarska firma Terner

impregnacyjne, lecz faktycznym przełomem w walce z wadami drew-

& Chopard i po zmodyfikowaniu zastosowała w kilku projektach; w ko-

na, zwłaszcza ze skłonnością do paczenia, był rozwój fizykoche-

lejnych dekadach wprowadzono też mocniejsze kleje kauczukowe, udo-

Fot. J. Szewczyk

Fot. 3. Przekrycie z drewna klejonego hali sportowej Richmond

Olympic Oval wykonane z drewna klejonego; proj. biuro Canon

Design (arch. Bob Johnston z zespołem, 2006–2008; rozpiętość 100 m

Źródło: Wikimedia Commons: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Richmond_Olympic_Oval_intern_View.

jpg na licencji Creative Commons Attribution 2.0 Generic, fot. Duncan Rawlinson, 2008

Później, w latach dziewięćdziesiątych XX w., kilka niemieckich

i austriackich firm tartaczno-budowlanych wprowadziło na rynek no-

wy rodzaj drewna klejonego – drewno klejone krzyżowo (cross-lami-

nated timber, CLT),

dość szybko upowszechnione w budownictwie

środkowo-zachodniej części Europy, to jest najpierw w północnych

Włoszech, Austrii, Szwajcarii i Niemczech, a także w krajach skandy-

nawskich. Na przełomie stuleci uznano je za najbardziej obiecujący

materiał budowlany, wręcz za „budulec XXI wieku”, pozwalający na

seryjne wytwarzanie elementów wielkogabarytowych i na szybki

montaż prefabrykowanych drewnianych budowli metodami podob-

nymi jak we wcześniejszym budownictwie żelbetowo-wielkopłyto-

wym, dzięki czemu postawienie kilkukondygnacyjnego budynku mo-

gło trwać zaledwie kilka tygodni. Aktualnie w wielu ośrodkach ba-

dawczych na całym świecie prowadzone są prace nad tańszymi

metodami produkcji CLT, nad polepszeniem jego parametrów wy-

trzymałościowych i nad optymalizowaniem jego użycia.

Za „materiały budowlane przyszłości” zaczyna się też uważać wy-

twarzane z udziałem drewna wyroby kompozytowe o strukturze zło-

żonej. Liczba ich rodzajów rośnie w postępie wykładniczym. Naj-

większe znaczenie mają obecnie:

• kompozytowe płyty TCC (ang.

timber-concrete composite)

z war-

stwy drewna połączonej z warstwą betonową, a także wykonane

z nich gotowe wielkogabarytowe panele konstrukcyjne, zwłaszcza

stropowo-podłogowe;

• kompozyty SIP (ang.

structural insulated panel)

z warstwą izolującą

i wykonane z nich panele ścienne;

• kompozyty WPC (ang.

wood-plastic composite)

z włókien drzew-

nych wzmacnianych tworzywami sztucznymi, stosowane jako okła-

dziny i elementy konstrukcyjne w miejscach narażonych na wilgoć.

Obecnie trudno jeszcze przewidzieć przyszłe wykorzystanie wielu

innych technologii kompozytowych, na przykład elementów z drew-

na klejonego zbrojonych prętami stalowymi lub poliestrowo-szklany-

mi. Na przyszłą sztukę budowlano-architektoniczną wpłyną też tech-

nologie optymalizujące drewniane budownictwo pod względem

kosztów. Do nich można zaliczyć drewno łączone warstwowo za po-

mocą drewnianych kołków (niem.

brettstapel, dübelholz,

ang.

dowel

laminated timber, dowellam, DLT),

która to technologia może w pew-

nej mierze zastąpić budowlane użycie droższego drewna klejonego.

Fot. 4. Pawilon wystawowy Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych

CERN w Meyrin (proj. arch. Hervé Dessimoz i Thomas Büchi, 2002

Źródło: https://pxhere.com/cs/photo/1353157, fot. na wolnej licencji)

Drewno klejone w przekryciach hal ułatwia nadanie

budynkom kształtów krzywoliniowych oraz

„organicznych”

skonalając techniki łączenia drewna. W roku 1934 drewno klejone za-

częto wytwarzać w USA (firma Unit Structures) i tam też po raz pierwszy

– w 1963 roku – objęto je standaryzacją normową. Lata sześćdziesiąte

XX wieku przyniosły przełom w budowlanym zastosowaniu drewna kle-

jonego, które wówczas zdobyło popularność w budownictwie halowym

jako budulec przekryć o wielkich rozpiętościach; serię odnośnych reali-

zacji zapoczątkowało wzniesienie w 1957 roku na terenie kampusu

Montana State University w Bozeman w USA kolistej hali Brick Breeden

Fieldhouse, przekrytej drewnianą kopułą o rozpiętości 90 m.

Ponadto w tej samej dekadzie wprowadzono do produkcji nowy rodzaj

drewna strukturalnie przetworzonego, mianowicie płyty wiórowe OSB

(ang.

oriented strand board)

opatentowane w 1963 roku przez Armina El-

mendorfa i dość szybko zaakceptowane jako relatywnie tani oraz wytrzy-

mały materiał konstrukcyjny, znacznie tańszy od drewna klejonego (bo

wytwarzany masowo z odpadów), chętnie stosowany w stropowych i da-

chowych belkach dwuteowych oraz do stężania konstrukcji.

Od lat sześćdziesiątych XX wieku drewno klejone stało się mate-

riałem z wyboru, a niekiedy preferowanym, do wykonywania mostów

i przekryć o dużych rozpiętościach. Dwa drewniane mosty o dwu-

dziestometrowej rozpiętości w Keyston Wye w północnoamerykań-

skim stanie Dakota (w tym jeden wsparty na masywnym drewnianym

łuku), oddane do użytku w roku 1968, zachęciły konstruktorów do

coraz częstszych prób użycia drewna klejonego w tego typu budow-

nictwie. Przy użyciu drewna klejonego wznoszono przęsła o coraz

większej rozpiętości, nawet ponad 85 metrów (kratownicowy most

Placer River Trail w Portage w USA; proj. i wykon. Western Wood

Structures w 2013 roku). W przypadku przekryć osiągano jeszcze

większe rozpiętości: drewniana kopuła geodezyjna nakrywająca halę

widowiskową w Tacoma niedaleko Seattle w stanie Waszyngton, za-

projektowana przez biuro McGranahan Architects i wzniesiona

w 1983 roku, nakrywa kolistą przestrzeń o średnicy 160 metrów,

a późniejsza o dekadę hala w Marquette w stanie Michigan – 163 m.

Wprowadzenie do budownictwa drewna krzyżowo klejonego

(CLT) zdezaktualizowało stosowane wcześniej koncepty konstrukcyj-

ne oparte na idei statycznie wyznaczalnych konstrukcji prętowych

i w praktyce zakładające komponowanie budynku z elementów no-

śnych, takich jak słup, belka – podciąg, belka – nadproże, dźwigar

dachowy oraz jego składowe (płatew, krokiew) i tym podobne. Drew-

no klejone krzyżowo można bowiem formować w elementy dowol-

nych kształtów oraz wielkości (fot. 5.), zachowując jednakową wy-

trzymałość na rozciąganie w dwu lub więcej kierunkach, toteż

Konstrukcja

Drewno klejone

krzyżowo można

formować

w elementy

dowolnych

kształtów oraz

wielkości.

Fot. 5. Elementy z drewna krzyżowo klejonego (CLT) jednego

z pawilonów firmowych na wystawie Expo 2015 w Mediolanie

BUILDER

SIERPIEŃ 2019

ARCHITECTURE DESIGN

KONSTRUKCJE DREWNIANE

Fot. J. Szewczyk

ARCHITECTURE DESIGN

KONSTRUKCJE DREWNIANE

Fot. 6. Polski pawilon na wystawę światową Expo 2020 w Dubaju (proj. Pracownia Architektoniczna WXCA)

w ostatniej dekadzie XX wieku niektóre przedsiębiorstwa wznoszące

z drewna klejonego budynki, zwłaszcza zaś domy jedno- i wieloro-

dzinne, odeszły od tradycyjnej typologii elementów konstrukcyjnych

i zaczęły wytwarzać wielkogabarytowe drewniane prefabrykaty bu-

dowlane, w tym monolityczne ściany z otworami okiennymi oraz

drzwiowymi, bezkrokwiowe połacie dachowe, stropy bezżebrowe,

a nawet całe budynki bądź to składane do transportu, bądź też – je-

śli były niewielkie – transportowane z fabryki na plac budowy w sta-

nie gotowym, surowym lub wykończonym. W kategoriach elementów

konstrukcji zaczęto wznosić drewniane budynki z tarcz i płyt zamiast

słupów oraz belek, jednak elastyczność budulca i zarazem sztyw-

ność połączeń skłania inżynierów do poszukiwania nowych sposo-

bów oceny wytrzymałości takich struktur, niemieszczących się w ra-

mach konstrukcji statycznie wyznaczalnych. Obecnie testuje się

dwie grupy metod: nowe metody analityczno-obliczeniowe oraz nie-

analityczne metody eksperymentalne oparte na pomiarach rzeczywi-

stych. Ta druga grupa obejmuje także laboratoryjne badania sejsmiki

drewnianych budynków, w tym także na modelach w skali 1:1.

DOI: 10.5604/01.3001.0013.2853

Artykuł

naukowy opublikowany w ramach projektu "Wsparcie dla czasopism naukowych"

dofinansowanego ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego (202/WNC2019/1).

Bibliografia

BUILDER

SIERPIEŃ 2019

[1] Crocetti P., Large-Span Timber Structures, Proceedings of the World Congress

on Civil, Structural, and Environmental Engineering (CSEE’16), Prague,

Czech Republic – March 30–31, 2016, paper No. ICSENM 124, DOI: 10.11159/

icsenm16.124.

[2] Horx-Strathern O., Varga C., Guntschnig G., The Future of Timber Construction:

CLT – Cross Laminated Timber. A study about changes, trends and

technologies of tomorrow, Zukunftsinstitut Österreich GmbH, Vienna 2017.

[3] Kozłowski W., Słownik leśny, bartny, bursztyniarski i orylski, z. 1-2, Redakcja

„Sylwana” + S. Orgelbrand, Warszawa 1846–1947.

[4] Podczaszyński K., Nomenklatura architektoniczna czyli Słowomiennik

cieśliczych polskich wyrazów, Drukarnia J. Jaworskiego, Warszawa 1854.

Poszukiwania nowej estetyki architektonicznej korelującej z własno-

ściami drewna wciąż trwają i są wielokierunkowe. Drewno klejone

w przekryciach hal ułatwia nadanie budynkom kształtów krzywolinio-

wych oraz „organicznych” (fot. 4.), zaś budynki niehalowe z wielkoga-

barytowych powtarzalnych elementów CLT bywają raczej utrzymane

w estetyce puryzmu i geometryzacji (fot. 6.). Komponowanie z ele-

mentów małogabarytowych skłania do poszukiwań inspiracji estetycz-

nej w tradycji i dawnej ciesiołce (celuje w tym japoński architekt Keng

Kuma), toteż powstają nowoczesne budynki nawiązujące w konstruk-

cji bądź w formie, bądź w ornamentyce do dawnych wernakularnych

konstrukcji, takich jak buksztelowa (staroangielska

cruck frame),

słu-

powo-klamrowa (starochińska

dougong),

wieńcowa (w tym staroja-

pońska

azekura-zukuri),

przysłupowa i różne rodzaje konstrukcji pod-

pierających się nawzajem czy też wzajemnie zakleszczonych (recipro-

cal structures),

czy też do dawnych rozwiązań wykończeniowych

�½

(japońska impregnacja drewna

yakisugi

albo

shosugiban).

I wreszcie wznoszenie drewnianych budynków wysokich – feno-

men ostatniej dekady – zaowocowało estetyką „kontenerową” rywali-

zującą z eksperymentami i poszukiwaniami progresywnymi.

W kolejnym numerze: Część II. Budownictwo szybkościowe z drewna

Estetyka architektoniczna

Streszczenie.

Niniejszy artykuł i jego przyszłe kontynuacje są próbą na-

ukowego ujęcia rozwoju architektury drewnianej i jego usystematyzowania

z perspektywy krytyki architektury, zatem z perspektywy niejako histo-

rycznej, choć skoncentrowanej na zjawiskach najnowszych, z uwypukle-

niem najciekawszych aktualnych tendencji. Tym poszczególnym tenden-

cjom będą poświęcone kolejne odcinki, zaś niniejszy ma charakter prope-

deutyczny i streszcza całokształt zjawiska, ujmując je najpierw w trzy

kategorie: materiału, konstrukcji oraz – pokrótce – także estetyki (formy),

i wskazując te jego wytwory, które wyznaczają obecny stan oraz oczeki-

wany (przyszły) horyzont rozwoju nowoczesnej architektury drewnianej.

Słowa kluczowe:

historia architektury współczesnej; architektura

drewniana; budownictwo drewniane

Abstract.

Wood in contemporary architecture. The article opens a se-

ries devoted to evolution of timber architecture, polite rather than ver-

nacular. The subject matter is taken under systematic examination in

terms of history and theory of architecture, with focus on the most re-

cent and most essential problems. The forthcoming articles of the se-

ries will refer to consecutive categories of the relevant problems, whilst

this issue is of propaedeutic nature, as it formulates general framework

for the subsequent examination of present-day timber architecture,

namely, in threefold terms of material, construction and aesthetics. The

milestones in the general development of timber-made architecture,

are observed and defined, as well as resultant prognosis is formulated.

Keywords:

history of contemporary architecture; timber architecture;

wooden architecture

Wizualizacja: VIVID VISION

Plik z chomika:

Roza1690

Bulider - wstep do architektury drewnianej.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: