Statybų pramonėje vis daugiau dėmesio skiriama projektams, kuriuos kuriant išmetama mažiau anglies dioksido, todėl vis dažniau ieškoma hibridinių konstrukcijų, kuriose mediena derinama su plienu ar kitomis medžiagomis. "Buro Happold" į tai atsižvelgia ir remia šį sprendimą.
Mediena pasižymi universalumu ir puikiomis seisminėmis savybėmis, o plienas - tvirtumu ir jungtimis. Abiejų medžiagų derinimas jūsų projekte dažnai yra veiksmingiausias būdas pasiekti optimalių rezultatų.
Prisitaikymas
Hibridinės konstrukcijos dažnai pasižymi aukštesniu našumo lygiu nei vien tik mediena, tačiau jų sėkmė dažnai priklauso nuo keleto veiksnių, įskaitant tai, kaip gerai sujungti komponentai ir ar jie buvo tinkamai išbandyti. Dėl tokio sudėtingumo ir laiko sąnaudų, susijusių su tokiais projektavimo procesais, kaip šis, projektuotojai turėtų skirti pakankamai laiko veiksmingai jungčių sistemai sukurti ir išbandyti apkrovas, su kuriomis jie susidurs realaus naudojimo metu.
Kadangi pastatų savininkai vis daugiau dėmesio skiria anglies dvideginio pėdsako mažinimui, statybos inžinerijos specialistai siekia, kad efektyvūs projektai su mažesniu įkūnytosios energijos suvartojimu taptų svarbiu konstrukcijų projektavimo tikslu. Vienas iš būdų šiam tikslui pasiekti yra kryžminio sluoksniuotojo medžio (CLT) grindų plokščių ir plieninio karkaso derinys. Siekiant padėti veiksmingiau siekti šio tikslo, šiame tyrime įvertinta, kurie CLT ir plieno mišrių grindų skerspjūvių pjūviai užtikrina optimalų efektyvumą, kai jie vertinami pagal kelis sprendimų priėmimo kriterijus, susijusius su šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijos mažinimu gamybos etape.
Kad tai veiktų efektyviai, hibridinių komponentų keliamoji galia turi būti maksimaliai padidinta. Todėl buvo išbandyti įvairūs metodai, siekiant padidinti medienos ir plieno sukibimą. Lyginant su kaištinėmis sąvaržomis ir perforuotomis metalinių plokštelių sąvaržomis (PMPF), klijai pasirodė esantys idealus šių medžiagų sujungimo būdas, o medžiagų sukibimo stiprumui įvertinti buvo naudojami mažos apimties bandiniai; klijai pasirodė esantys geresni iki 82%, palyginti su kaištinėmis sąvaržomis ir PMPF sąvaržomis, todėl maksimali hibridinio komponento laikomoji apkrova buvo 82% šlyties jėga!
Didėjant medienos ir hibridinių konstrukcijų paklausai, pastatų savininkai, projektuotojų grupės ir jurisdikciją turinčios institucijos greitai prisitaiko. Šiame iš anksto įrašytame internetiniame seminare bus nagrinėjami novatoriški projektai, kuriuose hibridinės medienos ir plieno sistemos maksimaliai išnaudoja kiekvienos medžiagos privalumus; taip pat bus aptarti kai kurie iššūkiai, susiję su hibridinių elementų įtraukimu į aukštus medinius pastatus, ir jų sprendimo būdai.
Energijos vartojimo efektyvumas
Naudojant mišrias konstrukcijas, kuriose mediena derinama su plienu ar kitomis medžiagomis, pastatai tampa energetiškai efektyvesni. Šis metodas suderina konstrukcinį efektyvumą su medžio teikiama šiluma ir lankstumu, taip pat didesniu atsparumu seisminiams ar vėjo pavojams. Hibridinės konstrukcijos taip pat padeda mažinti pastatuose išmetamo anglies dioksido kiekį.
Vienas iš hibridinio projektavimo metodų apima klijuotosios medienos derinimą su plieninėmis briaunomis, kad būtų suformuota hibridinė santvaros konstrukcija. Plienas užtikrina standumą ir stiprumą, reikalingą ploniems mediniams elementams išlaikyti. Hibridinė sistema - tai ekonomiškas sprendimas, kuris yra paprastas ir įvairiapusiškai pritaikomas. Mediena ne visada gali optimaliai derėti su plienu, todėl projektuojant būtina į tai atsižvelgti. Pavyzdžiui, labai svarbu, kad mediniai elementai būtų prie viršutinio kordo (gniuždant), o plienas liktų prie apatinio kordo (įtempiant). Be to, jungtys turėtų būti suprojektuotos taip, kad tarp komponentų nesusidarytų šiluminio plėtimosi tarpų. Taip pat labai svarbu bendradarbiauti su gamintojais, kurie išmano tiek medienos, tiek plieno gamybos procesus, nes jų jungčių detalės labai skiriasi nuo standartinių AESS standartų.
Inžinerinė mediena jau seniai naudojama statybų pramonėje, tačiau tik pastaruoju metu ji vis dažniau pasirenkama kaip medžiaga stambių konstrukcijų statybai. Šią tendenciją galima paaiškinti jos pranašumais, palyginti su betonu ir plienu: vienas iš šių pranašumų yra jos universalumas kuriant sudėtingas formas, tačiau nepadidinant sąnaudų. Inžinerinė mediena leidžia architektams įgyvendinti savo viziją ir kartu sutaupyti lėšų.
Mediena turi daug privalumų: ji kaupia anglies dioksidą ir yra atsinaujinančiųjų išteklių šaltinis; jos estetinės savybės pranoksta plieno ir betono savybes; tačiau medienai trūksta tam tikro standumo ir tvirtumo, kurio reikia aukštybiniams pastatams, todėl inžinieriai dažnai derina medieną su kitomis medžiagomis, kurios pasižymi didesniu standumu ar laikomąja galia, nei pačios medžiagos.
Labiausiai paplitęs medienos klijavimo prie plieno būdas - klijai. Buvo išbandyti įvairūs metodai, įskaitant kaištinius tvirtinimo elementus ir perforuotus metalinių plokštelių tvirtinimo elementus (PMPF). Neseniai atliktame tyrime padaryta išvada, kad klijų jungtys užtikrina geresnes medienos ir plieno hibridinių profilių eksploatacines savybes, palyginti su kaiščiais (tempiamasis stipris yra iki 9 kartų didesnis) ir PMPF (5,55 karto didesnė šlyties geba nei kaiščiai). Be to, hibridiniai plieno ir medienos pastatai gali sumažinti antstato įkūnytą anglies dioksido kiekį iki 5-35%, palyginti su plieniniais-betoniniais pastatais.
Lankstumas
Hibridinės konstrukcijos yra lankstesnės nei konstrukcijos iš vienos medžiagos, nes, kai reikia, išnaudojamos naudingosios medienos savybės, o kai reikia, naudojamos kitos medžiagos. CLT (kryžminio klijavimo medienos) grindys gali sumažinti anglies dioksido išmetimą, o plieninės santvaros - pagerinti seismines charakteristikas; vienu metu naudojant kelias medžiagas, hibridiniuose projektuose galima suderinti tvarumą ir tvirtumą - į tai būtina atsižvelgti ekologiškai sąmoninguose projektuose.
Hibridinės konstrukcijos yra sparčiai besivystanti statybos inžinerijos sritis, kurioje nuolat kuriami nauji techniniai sprendimai, atitinkantys rinkos poreikius. Neseniai "Peikko" išleido standartizuotą medienos ir plieno jungčių elementų asortimentą, skirtą supaprastinti hibridinių konstrukcijų projektavimą, todėl inžinieriams kur kas paprasčiau kurti patikimas hibridines konstrukcijas.
Tačiau daugelis ekspertų pripažįsta, kad yra sunkumų, susijusių su platesniu hibridinių konstrukcijų pritaikymu, ypač Australijoje, kur aukštybiniai pastatai iš medienos ir plieno nėra plačiai paplitę. Siekdami įveikti šiuos sunkumus, mokslininkai atlieka keletą eksperimentų, kuriais siekiama ištirti Australijos hibridinių medienos ir plieno konstrukcijų potencialą.
Vienas iš tokių eksperimentų yra susijęs su hibridinių plieno ir medienos sijų eksploatacinėmis savybėmis. Šias sijas sudaro radiata pušies ir duglaso eglės medienos lamelės, kurios buvo priklijuotos prie plieninių profilių, o atliekant šiuos tyrimus vertinamas jų atsparumas lenkimui, laikomoji galia ir klijų tipų, dydžio, vietos ir tipo poveikis ir t. t., siekiant sukurti veiksmingesnius hibridinių plieno ir medienos pastatų konstrukcinius projektus Australijoje.
Šis tyrimas gali turėti didžiulę įtaką aukštybinių pastatų projektavimui Australijoje. Tikslas - sumažinti jų visuotinio atšilimo potencialą (GWP) mažinant betono naudojimą.
Statybų pramonėje pastebimas tarptautinis perėjimas prie hibridinių plieninių ir medinių aukštuminių pastatų statybos metodų, kurį lemia įvairūs veiksniai, įskaitant dominuojančią geografiją, pastato funkciją, aukštį ir kitus kintamuosius.
Tvarumas
Kadangi statybų praktika plėtojama siekiant ekologiškesnių metodų, mediena tapo pageidaujama statybine medžiaga, kuri yra naudinga tiek aplinkai, tiek architektūrai. Deja, medienos tvirtumas ir ilgaamžiškumas riboja jos panaudojimo tam tikruose projektuose galimybes; kad tokiais atvejais ji būtų kuo geriau panaudota, daugelis projektuotojų komandų renkasi hibridines konstrukcijas, kuriose masinės medienos privalumai derinami su plieno ar betono tvirtumu, kad būtų sukurta tobula hibridinė konstrukcija.
Hibridinės konstrukcijos taip pat gali turėti didelių tvarumo privalumų. Naudojant įvairias medžiagas kartu, galima sumažinti bendrą anglies dioksido emisiją ir padidinti energijos vartojimo efektyvumą, kartu užtikrinant lankstumą, pritaikomumą ir sutaupant lėšų. Derinant medieną su betono konstrukcinėmis medžiagomis galima sumažinti statybos išlaidas ir pagreitinti statybos procesą; tačiau labai svarbu parinkti tinkamus medžiagų derinius, kad būtų apsaugotas pastatų konstrukcinis vientisumas.
Hibridiniai pastatai ne tik taupo anglies dioksido kiekį, bet ir pasižymi didesniu atsparumu seisminiams poveikiams, palyginti su tradicinėmis plieno-betono konstrukcijomis. Neseniai atliktame tyrime išnagrinėti šeši novatoriški hibridinių konstrukcijų, kuriose derinama plieninė karkasinė ir medinė santvarinė konstrukcija, atsparumo žemės drebėjimams tikslais, pavyzdžiai. Rezultatai rodo, kad hibridinės konstrukcijos yra ekologiškesnės alternatyvos ir kartu atitinka visus AEC kodekso seisminius reikalavimus.
Medinės statybos pradžia siekia tūkstantmečius, o pastaruoju metu jos atgimimą lemia tai, kad vis daugiau dėmesio skiriama tvariai praktikai ir mažesniam anglies dioksido išmetimui. Dabar vis daugiau statybos įmonių, siekdamos kovoti su klimato kaita ir kurti sveikesnę aplinką, renkasi medieną.
Bendrovės "Microsoft" ir "Gensler", bendradarbiaudamos su "Thornton Tomasetti", neseniai atliko tyrimą, kuris parodė, kad naudojant tvarią medieną galima gerokai sumažinti duomenų centro anglies dioksido pėdsaką, palyginti su įprastinėmis plieninėmis konstrukcijomis, ir 65 proc., palyginti su surenkamojo betono konstrukcijomis. Kartu su novatoriškais inžineriniais sprendimais ir kruopščiu komandos planavimu hibridinė statyba yra patraukli galimybė statytojams, siekiantiems sumažinti projekto poveikį aplinkai.
Mediena yra ideali medžiaga didelio efektyvumo pastatams, tačiau projektuojant reikia atidžiai atsižvelgti į jos stipriąsias ir silpnąsias puses. Prieš pradėdami naudoti medieną, inžinieriai turi suprasti jos stipriąsias (standumas, ilgaamžiškumas), silpnąsias (pralaidumas) ir poveikį aplinkai. Hibridinė statyba tampa vis populiaresniu sprendimu, kuris sujungia įvairius skirtingų medžiagų privalumus ir leidžia sukurti unikalias konstrukcijas, pasižyminčias ilgalaikiu vizualiniu patrauklumu ir funkcionalumu.
