LEPLJENO LAMELIRANO DRVO U ARHITEKTURI

DEFINICIJA

Lepljeno lamelirano drvo je građevinski materijal dobijen od tankih drvenih lamela, (dasaka, talpi), podjednake širine, postavljenih jedna preko druge, međusobno slepljenih određenim vrstama lepila pod određenim uslovima i najčešće predstavlja štapasti elemenat konstrukcije praktično neograničenih dimenzija poprečnog preseka i dužine. Ovako dobijeni materijal ima mehaničke karakteristike ujednačenije od mehaničkih karakteristika masivnog drveta - materijala od koga je lepljeno lamelirano drvo nastalo.

Izrada elemenata konstruktivnog sklopa ili cele konstrukcije arhitektonskih objekata je strogo kontrolisan tehnološki postupak.Odvija se u fabrikama lepljenih konstrukcija, tako da su elementi od lepljenog lameliranog drveta industrijski proizvod standardnog kvaliteta.

Estetski efekat struktura u lepljenom lameliranom drvetu je izvanredan i daje poseban ton danasnjoj arhitekturi. Objekti izvedeni u ovoj tehnici nameću se svojim izgledom, skladnosću forme i toplinom enterijera.

Za razliku od drugih industrijskih proizvoda drvene industrije, pod pojmom lepljenog lameliranog drveta podrazumeva se isključivo proizvod nastao međusobnim lepljenjem drvenih lamela čija drvna vlakanca ostaju medjusobno paralelna.

OSNOVNE KARAKTERISTIKE KONSTRUKCIJA OD LEPLJENOG LAMELIRANOG DRVETA

Savremeno doba sa pravom nosi naziv veka betona i čelika .Čelik i posebno beton se vrlo rado koriste u savremenom građevinarstvu, zahvaljujući najviše odličnim tehničko-tehnoloskim karakteristikama.Tu i leži opasnost zloupotrebe armiranog betona.Činjenica je da je nase građevinarstvo orijentisano ka masovnoj izgradnji i da

betona ima u našim objektima toliko mnogo da preti opasnost od izolacije kiseonika – čoveka od njegove životne sredine.

U ovakvoj situaciji kada su, takoreći, iscrpljene inače velike estetske mogućnosti i vrednosti u izgradnji betonom i čelikom, povratak drvetu može da znači zaokret u otuđivanju arhitekture od prirodne sredine. Funkcionalne mogućnosti, koje arhitekturi pružaju konstrukcije u lepljenom lameliranom drvetu, su takve da se može smatrati da je drvo materijal koji najviše obećava u budućnosti. Elegancija forme, harmonija oblika i istinska toplina ambijenta su atributi koji s pravom stoje uz moderna ostvarenja u drvetu. Drvo nije ni skup ni luksuzan materijal, ali, posmatrajući ostvarenja koja je čovek izveo u modernoj tehnici lepljenog drveta, ono je svakako zaslužilo naziv plemenitog materijala. Fleksibilnost primene omogućava da se konstrukcije u lepljenom lameliranom drvetu sreću u objektima različite namene:

javni i industrijski objekti: fabričke hale, skladišta,garaže, supermarketi, montažne sajamske hale, tržnice, aerodromi, železničke stanice, prodajni saloni nameštaja ...

poljoprivredni objekti: farme za uzgoj krava, farme za uzgoj ovaca, peradske farme, skladišta veštačkog đubriva, hangari za poljoprivredne mašine ...

Farma krava

sportski objekti: tribine na stadionima, pokriveni plivački bazeni, sportske dvorane, univerzalne dvorane, teniske dvorane i pokrivena klizališta ...

sakralni objekti: crkve,kapele ...

razni elementi konstrukcije: stepeništa, pešački mostovi, pasarele, nadvoznjaci ...

Mehaničke karakteristike drveta - osnovni preduslov za uspešnu eksploataciju materijala u konstrukcijama, odavno su poznate po svojim visokim vrednostima. Ako se ovome doda izvanredno mala sopstvena težina drveta i činjenica da ono ne mora da bude deficitaran građevinski materijal, jer se može uzgajati i planirati proizvodnja osnovne sirovine, jasno je da uticaj drveta na naše arhitektonsko stvaralaštvo ne može da bude bez značaja. Kao potvrda ovoj tezi mora se napraviti malo poređenje između drveta i betona:

Drvo je materijal koji može da podnese, paralelno svojim vlaknima, izvanredna naprezanja. Naponi pri kojima dolazi do loma usled pritiska u pravcu vlakana jednaki su naponima loma najviših marki betona koje se danas upotrebljavaju u građevinarstvu. Normalni naponi loma drveta kreću se u granicama od 40 MPa do 80 MPa, zavisno od vrste drveta (četinari i lišćtari). Kada je, pak, u pitanju zatezna čvrstoća, onda se drvo može porediti i sa nekim metalima. Rezultati ispitivanja pokazuju da do loma epruvete od drveta bez grešaka dolazi i pri naponu od 180 MPa. Zapreminska masa ugrađenog drveta je oko 600 kg/m3. Zapreminska masa armiranog betona je 2.500 kg/m3, što jasno pokazuje da je udeo iskorišćenja naprezanja poprečnog preseka usled sopstvene težine najmanje četiri puta manji kod drveta u odnosu na beton u štapovima istih dimenzija. Ovo može biti vrlo značajan podatak kada su u pitanju sistemi velikih raspona i malog pripadajućeg opterećenja, naročito sa ekonomskog aspekta. Kako je već pomenuto, razvojem tehnologije lepkova problem ograničenih dimenzija elemenata konstrukcije od drveta prestaje da postoji.

Tehnologija je drvnoj industriji ponudila vrlo kvalitetne lepkove, uz čiju se pomoć danas može napraviti greda od drveta dužine i preko pedesetak metara, sa poprečnim presekom čija visina uveliko prelazi meru od jednog metra. Takvo drvo, koje ima odlike dobrog masivnog materijala i sasvim nove dimenzije, se sa mnogo uspeha može upotrebiti pri realizaciji savremeno koncipiranih objekata različite namene.

Lepila koja se danas upotrebljavaju za izradu sistema inženjerskih drvenih konstrukcija moraju da zadovolje veći broj izvanredno teških uslova, kako za vreme proizvodnje konstruktivnih elemenata tako i u toku eksploatacije takve konstrukcije. Lepilo mora, najpre, da ima čvrstoću koja mora da bude veća od čvrstoće drveta i mora trajno da osigura vezu između dve susedne lamele. Ne sme da bude podložno uticaju agresivne sredine u kojoj se nalazi element konstrukcije. Ne sme da bude podložno uticaju vlage, gljivica i insekata i mora da bude otporno u požaru i ne sme da dozvoli da dođe do raslojavanja nosača pri povišenim temperaturama. Te uslove danas sa uspehom ispunjavaju lepila rađena na bazi fenol-formaldehida, rezorcin-formaldehida, melamin-formaldehida, urea-formaldehida i epoksi-smole. Izbor vrsta lepila mora da bude veoma precizan, u zavisnosti od uslova u kojima će služiti jedan konstruktivni sistem, jer, na primer ,u uslovima gde drvo može imati vlažnost i veću od 15% upotreba urea-formaldehidnih lepila može biti opasna.

Rezultati ispitivanja probnih uzoraka lepljenog drveta pokazuju da u izvanredno visokom procentu do smicanja, kome je izložen uzorak, dolazi po drvetu, a ne po lepljenom spoju.

TEHNOLOŠKI PROCES PROIZVODNJE ELEMENATA KONSTRUKCIJE OD LEPLJENOG LAMELIRANOG DRVETA

Rezana četinarska građa podjednakih širina i visina poprečnih preseka, prinudnim putem osušena u sušarama, sa procentom vlage od 10% do 14%, nastavljena podužnim zupčastim spojem u elemenat potrebne dužine naziva se lamelom. Po pravilu, lamela, dužine do pedesetak metara, širine poprečnog preseka do 22 cm i visine do 4cm, ima u svakom poprečnom preseku ujednačene mehaničke karakteristike. Zapravo, greške u drvetu (koncentracija čvorova i ostala slaba mesta) se jednostavnim isecanjem odstranjuju i lamela nastaje od zdravih ujednačenih komada građe spojenih podužno zupčastom vezom i lepljenjem. Ovako oblikovane lamele se obostrno rendišu kako bi se dobile besprekorno ravne površine i potpuno ujednačila njihova debljina. Ređanjem lamela jedne preko druge, uz predhodno nanošenje sloja lepila po dodirnim ravnima, i poprečnim utezanjem po posebnom tehnološkom postupku, dobija se greda čija dužina odgovara dužinama lamela, širina širini lamela, a visina poprečnog preseka je proizvod broja lamela i debljine jedne lamele. Tako se relativno jednostavnim postupkom stvara jedan novi građevinski materijal, industrijski proizvod sa svim karakteristikama, čak poboljšanim, osnovnog materijala od koga je nastao.

Dom kulture i sportova u Obrenovcu

ZAŠTITA I ODRŽAVANJE KONSTRUKCIJE

U pripremi građe, sušenjem veštačkim putem u sušarama, kada se vlažnost drveta svodi na neophodni minimum, stvara se takva sredina u kojoj, iako su postojali bilo kakvi oblici živih parazita ili mikroorganizama, ne može doći do razvoja gljivica i mikroorganizama, ni insekata, koji su inače glavni uzročnici propadanja drveta.

Razna impregnaciona sredstva, premazi i lakovi, koji se danas upotrebljavaju kao oplemenjivači drveta, štite ga u isto vreme i od novih napada insekata i gljivica, a uspešno sprečavaju povećanje vlažnosti drveta u sredinama gde je vlažnost nestalna ili povišena, pa je i ovaj treći uzrok propadanja drveta sveden na minimum.

Naravno, treba istaći i činjenicu da, pored hemijskih zaštitnih sredstava, vrlo važnu ulogu igraju pravilno koncipiran konstruktivni sistem, pravilno projektovani detalji, savesno izveden objekat, bez grešaka u materijalu, bez oštećenja u samoj konstrukciji ili pokrivaču i fasadi. Ne smeju se pojaviti vlažni i nedovoljno provetreni uglovi niti mesta na kojima se može skupljati nečistoća ili industrijska prašina. Na ovakav način obezbeđen objakat biće praktično neograničenog veka, uz izvanredno male troskove odrzavanja i u najagresivnijim sredinama. Na primer, u plivačkim bazenima, u skladištima veštačkih đubriva, u industrijskim stajama za krave, gde je povećana vlažnost vazduha, gde su amonijačna isparenja značajna ,gde je, jednom rečju, sredina agresivna -drvo se pokazalo kao materijal koji uz najmanje troškove održavanja u eksploataciji ima najduži vek trajanja. Naša iskustva na tom planu su već vrlo velika i pozitivna. Pored izvedenih staja za industrijski uzgoj krava u Senti, Bečeju i Karađorđevu i pokrivenih plivačkih bazena u Ivanjici, Beogradu i Donjem Milanovcu, sve je veći zahtev projektanata i investitora za izgradnjom u ovoj tehnici, a to je izvanredna potvrda kvaliteta već izvedenih konstruktivnih sistema.

PROTIVPOŽARNA OTPORNOST I PROTIVPOŽARNA ZAŠTITA DRVETA

Slobodno se može reći da su u pojedinim slučajevima konstruktivni sistemi u drvetu neuništivi u požaru.Ova na prvi pogled apsurdna tvrdnja dobija svoj puni smisao ako se ponašanje ovog građevinskog materijala u požaru podrobnije sagleda. Protivpožarnu otpornost građevinskih konstrukcija karakterišu dva kriterijuma: zapaljivost materijala i njihovo ponašanje u požaru. Delovanje ekstremnih požarnih temperatura izazvanih sagorevanjem uskladištenog materijala u jednom industrijskom skladištu, sa tehničkog gledišta, razara sve materijale. Međutim razlika u materijalima

postoji samo u njihovom ponašanju u periodu koji prethodi pojavi kritičnih razornih temperatura, pri temperaturama koje ne razaraju materijal. Tako ,na primer, čelik već na temperaturi od 550°C, koja je daleko niza od njegove tačke topljenja, znači pre potpunog razaranja agregatnog stanja, gubi sve svoje mehaničke karakteristike i prestaje da bude građevinski materijal: moduo elastičnosti naglo pada, pojava velikih deformacija je očigledna i usled toga dolazi do urušavanja objekta iako čelik nije zapaljiv materijal, a nije došlo ni do njegovog razaranja. Armirani beton, takodje nesagoriv materijal, pri povišenoj temperaturi počinje da puca, da se kruni usled smanjenja čvrstoće i da se jako deformiše usled gubljenja moći nošenja armature.Drvo u požaru gori. Međutim, drvo pri gorenju ne menja bitno svoje mehaničke karakteristike i to je kvalitetna razlika u odnosu na beton i čelik. Pri nastajanju kritičnih požarnih temperatura, drvo je stabilan materijal i u tome je njegova prednost nad drugim građevinskim materijalima.Ovaj kvalitet drveta, kao građevinskog materijala, zasniva se na njegovoj osobini da je izvanredan termički izolator. On se još više ističe činjenicom da se pri sagorevanju na površini drveta stvara nagorela skrama koja samo povećava otpornost sprovođenju toplote. Izlaganje središta drvenog elementa visokim temperaturama je usporeno, ako ne čak i sprečeno, pa praktično masa unutar poprečnog preseka drvenog štapa nije uopšte poremećena.

Pri temperaturi od 200°C do 250°C iz površinskih slojeva drvenog elementa izdvajaju se lako zapaljivi gasovi, koji se usled delovanja spoljnih uticaja pale. Ako je temperatura spoljnog uticaja konstantna i ne povećava se, ugljenični sloj nagorelog drveta će stvoriti izolacionu skramu, koja će štititi dublje slojeve drveta od povišene temperature. Na taj način prestaje izlučivanje lako zapaljivih gasova iz drveta i plamen se gasi - drvo prestaje da gori. Pod ovakvim uslovima, pa čak i pri povećanoj temperaturi, drvo je neuništiv materijal, praktično nesagoriv. Pitanje je samo koliko je površinski sloj drveta oštećen. Ovoj činjenici nikad nije pridavan poseban značaj u prilici kada nagoreli panj mora da se oslobodi površinskog ugljenisanog sloja kako se vatra na ognjištu ne bi ugasila. U ovom slučaju, u građevinarstvu, ova činjenica ima svoj puni smisao. Ukoliko je spoljni uticaj takav da temperatura raste, a tom rastu pripomaže i sagorevanje samih nosača, napadnuti elemenat će izgoreti pri nastajanju kritične požarne temperature, kao i svaki drugi materijal. Za elemenat konstrukcije od drveta je značajno da on ne gubi moć nošenja trenutno, pri izbijanju požara, i da se konstrukcija ne urušava. Pretvaranje drveta u ugljenični sloj, čime se javlja redukcija dimenzija poprečnog preseka konstruktivnog elementa, teče vrlo lagano: 0,3 do 0,5 mm/min. To znači da se pri velikim požarnim temperaturama, za vreme od jednog časa, drveni presek smanjio za najviše 3cm po obimu. Kod velikih poprečnih preseka, kakvi su po pravilu preseci elemenata konstruktivnog sklopa u lepljenom

lameliranom drvetu, ovo smanjenje dimenzija poprečnog preseka za vreme od jednog časa ne predstavlja opasnost od iscrpljenja nosivosti elemenata i njihovog rušenja, čime se omogućuje evakuacija ljudstva i materijalnih dobara iz ugroženog objekta.

Iz ovih razloga se objekat sa konstrukcijom od lepljenog lameliranog drveta može smatrati daleko sigurnijim i bezbednijim u eksploataciji od objekata u drugim materijala. Isto tako, nikakve posebne protivpožarne mere, osim ustaljenih, se ne moraju preduzimati da bi se konstrukcija zaštitila od delovanja vatre. Neophodno je da se izvedu minimalni poprečni preseci, koji garantuju sigurnost u požaru za određeni period do investicije, što je i novim jugoslovenskim propisima predvidjeno. Najzad sanacija drvenih objekata posle gašenja požara je jednostavangrađevinski zahvat, što kod objekata od drugog materijala nije slučaj.

Dvorana u Gostivaru

KONSTRUKTIVNI SISTEMI OD LEPLJENOG LAMELIRANOG DRVETA

Mora se reći da je kroz razvojni period, poslednjih tridesetak godina, postojao izvesni otpor prema ovoj vrsti konstrukcijskog materijala, prema većoj primeni drveta u arhitekturi i građevinarstva, i to najčešće iz redovaa stručnjaka. Za ovakvu situaciju su donekle bile krive i naše tehničke škole i fakulteti koji stvarali tehnički kadar orijentisan isključivo prema betonu i čeliku i konvencionalnom načinu izgradnje.

Ljudi koji se bave projektovanjem i građenjem objekata od lepljenog lameliranog drveta morali su biti veliki entuzijasti da bi realizovali svoje ideje. Morali su biti spremni na prihvatanje drugačijeg načina projektovanja, prihvatanje nestandardnih tehnoloških postupaka u montaži, u sistemima izvođenja veza i nastavaka elemenata konstrukcije. Čini se da su nepoznavanje konstruktivnih sistema i teškoće u primeni adekvatnih rešenja za objekte u drvetu bili značajan kamen spoticanja. Ti sistemi, iako poznati u teoriji konstrukcija, se značajno razlikuju od konstruktivnih sistema u klasičnom materijalu zbog posebnih tehničkih i tehnološskih uslova koje nameće drvo kao materijal.

Prihvatanje novih tehnologija zahteva određeni stepen prekvalifikacije stručnjaka koji su dobar deo svog radnog veka proveli projektujući i konstruišući objekte u betonu i čeliku. Za tako nešto je svakako potrban i određeni napor i odlučnost da se u primeni konstrukcijskih materijala isključe sve predrasude. Na pragu novog milenijuma, nakon razvojnog perioda kroz koji je utrt put primeni drveta u arhitektonskom i građevinskom inžinjerstvu, nameće se zaključak da ovoj tehnologiji građenja predstoji lepa budućnost. Razlog za optimizam se zaniva na podacima da je u Sremskoj Mitrovici otvorena fabrika lepljenih konstrukcija, istina skromnih kapaciteta, a da u Beogradu i većem broju vojvođanskih gradova postoje fabrike savremenih konstrucija u drvetu. Optimizam se zasniva i na značajnijoj orijentaciji u edukaciji budučih arhetakata i građevinaca, koji se kroz svoje školovanje, sreću sa veoma ozbiljnim terijskim i praktičnim predemtima iz oblasti građenja u drvetu, bilo da je reč o osnovnom univrzitetskom školovanju ili edukaciji na nivou poslediplomskih i doktorskih studija.

Konstruktivni sistemi koji se najčešće sreću u objektima od drveta su po pravilu linijski nosači i potpuno su prilagođeni tehnologiji proizvodnje konstrukcija, transportnim uslovima i uslovima montaže.

Pored veoma detalljno definisane tehnologije proizvodnje elemenata lepljenih konstrukcija transport je jedan od bitnijih uslova pri koncipiranju konstruktivnog sistema i neretko može da bude i jedan od glavnih razloga pri izboru konstruktivnog sistema. Naši putevi dozvoljavaju transport elemenata maksimalne dužine 27.00 m od fabrike lepljenih konstrukcija do lokacije objekta. Zbog toga se u sistemu konstrukcije moraju predvideti montažni nastavci ili se sistem mora tako koncipirati da se na određenim mestima pojave zglobne veze štapova kako bi se izbegla montaža skupih i komplikovanih montažnih nastavaka štapova.

Iz ovog razloga čini se da Gerberov nosač, kao statički sistem, doživljava ponovni uspon. Lučni nosači, sa pravim ili zakrivljenim štapovima, sa zategom ili bez nje, su

najčešći statički sistemi. Činjenica da se štapovi mogu izvoditi sa jednostrukom, dvostrukom ili višestrukom krivinom, da ne moraju biti ravni, a da to ne zahteva poseban napor pri izvođenju i da je tehnika izgradnje u svemu montažna, pruža projektantima mogućnost posebnog obikovnog izražavanja, a konstruktorima mogućnost prilagođavanja sistema najprirodnijem toku sila.

Ima pokušaja, vrednih pažnje,da se ostvare i sistemi kakvi su, na primer, lančanice, rebrasti hiperbolični paraboloidi, sandučasti preseci u drvetu ili šper-ploči, pa čak i ljuske u drvetu sa postavljanjem lamela u više redova, sa orijentacijom vlakanaca u više pravaca...

Treba istaći da rasponi i preko 100m danas ne predstavljaju nikakav tehnološko - tehnički problem, čak ni u jugoslovenskim razmerama.

Kako je lepljeno lamelirano drvo industrijski proizvod, koji podleže brojnim kontrolama i testovima nikako se ne sme sumnjati u standardnost kvaliteta, što svakako dozvoljava racionalnije korišćenje materijala i sniženje vrednosti koeficijenata sigurnosti u odnosu na masivno drvo.

LEPLJENE LAMELIRANE KONSTRUKCIJE U JUGOSLAVIJI

Tokom šezdesetih godina grupa entuzijasta, uz napore kakve zahteva uvođenje jedne nove misli i ideje u naše građevinarstvo, započela je pionirski rad na istraživanju mogućnosti primene lepljenog drveta u našim uslovima. Rad nije bio ni malo lak, ali činjenica da su tokom tog perioda projektantima i korisnicima bile na raspolaganju tri moderne fabrike lepljenih konstrukcija (u Podravskoj Slatini, Zavidovićima i Ljubljani), govori da je to bio vrlo plodonosan rad .

Brojni objekti koji su za ovo vreme podignuti, načešće poprojektima rađenih u Beogradu dokaz su da danas raspolažemo svetskom tehničkim kadrom koji se može uspešno uhvatiti u koštac sa najvećim problemima koje konstrukcije u drvetu mogu da postave. Veliki broj objekata poljoprivredne arhitekture, sportskih objekata, hotela i javnih objekata skrenuo je pažnju stručne javnosti na velikim smotrama jugoslovenske arhitekture, kakve su, na primer, Borbina nagrada za arhitekturu i beogradski Salon arhitekture. Na mnogim jugoslovenskim sajamskim priredbama objekti u drvetu privlače pažnju svojim estetskim, funkcionalnim i ekonomskim kvalitetima.

Arhitekti, inženjeri građevine i šumarstava, tehnolozi, koji su bili koncentrisani oko veliikih fabrika lepljenih konstrukcija, sa mnogo ljubavi prema svome poslu i sa dosta uspeha napravili su i izgradili više od 400 objekata širom Srbije.Veći broj tih objekata ima značajna priznanja u domenu arhitekture. To je solidna baza za dalja istraživanja u pravcu primene ove nove tehnologije u arhitekturi i građevinarstvu i garancija da će nove estetske i oblikovne vrednosti zauzeti mesto koje im, s pravom, pripadaju.

Teniski tereni Grand hotela na Kopaoniku