Manja Kitek Kuzman, Jože Kušar
GRADNJA IZ MASIVNEGA LESA
2oo4/1
AR
Building in solid timber
UDK 694.4 COBISS 1.02 pregledni znanstveni èlanek prejeto 1.4.2004
izvleèek
Gradnja iz masivnega lesa je ena izmed najstarejših gradbenih tehnik. Predmet raziskave "Gradnjaiz masivnega lesa" so novejši masivni konstrukcijski sistemi. Primarni nosilni elementi masivnih konstrukcijskih sistemov so sestavljeni iz masivnih ploščatih lamel. Posamezni konstrukcijski elementi so povezani s pomočjo lepljenja, žebljanja oz jeklenih ali lesenih moznikov. Na ta načinje formirana lesena ploskovna konstrukcija, ki se lahko uporablja za stropne elemente, vertikalne stenske elemente ali strešne elemente. Današnja masivna gradnja ni premočrtno nadaljevanje tradicionalne kladne gradnje, ampak nadgradnja v industrijski produkt, ki poskuša ponovno poudariti ekološke inpsihiološke kvalitete lesa.
abstract
Building with solid timber is one of the oldest building techniques. The subject of the research "building in solid timber" are contemporary wooden construction systems. The primary load-bearing elements of wooden construction systems are composed ofsolid planar lamellas. Particular construction elements are joined together by glue, nails or by steel and wooden treenails, thus forming a wooden planar construction that can be used for elements of ceilings, vertical walls or roofing.
Contemporary solid timber building isn't linear continuation of traditional log structures, but transformation into an industrial product that repeatedly stresses ecological andpsychological qualities of wood.
kljuène besede:
masivna lesena gradnja, lesene ploskovne konstrukcje, stikovanje elementov, žebljanje, lepljejei, mozničenje
key words:
solid timber construction, planar wooden construction, joints, nails, glue, treenail
članek je nadgradnja raziskave "Novi načini uporabe lesa -gradnja iz masivnega lesa", ki je bila izvedena na Oddelku za lesarstvo Biotehniške fakultete leta 2003/2004. Namen in cilj raziskave je prikazati zgodovino in razvoj različnih konstrukcijskih sistemov s poudarkom na novejših masivnih izvedbah. Zato bodo v delu obravnavani proizvodi lesene masivne gradnje v homogeni ploskovni obliki. Sistemi kasetiranih plošč - profili v obliki U opaža (sistem Lignatur) ali dvojnega U opaža (sistem Wiwa in vsi sendvič elementi) imajo praviloma drugačno zgradbo in niso predmet te raziskave.
Razvoj in zgodovina
Na sliki (Slika 1) so prikazani konstrukcijski sistemi in njihova stopnjaprefabrikacije. Če primerjamo kladno gradnjo, za katero je značilno sestavljanje posameznih elementov na gradbišču in panelno konstrukcijo, vidimo, da je stopnja prefabrikacije pri slednji velika, saj je zanjo značilna kombinacija elementov sestavljenav steno.
Tradicionalna kladna gradnja (nem. Blockbau, Massivholzbau, Holzmassivbauweise, ang. Log construction, fran. Bois massif, Enbois empilés).
Prva oblika masivne gradnje je bila kladna - brunasta gradnja, ki jo najdemo tako v alpskem prostoru kakor tudi v Rusiji in Skandinaviji.
Ta način gradnje je močno vplival na razvoj zgodnje evropske lesene gradnje. Uporabljali so ga za stanovanjske hiše, mostove, stolpe in cerkve. Znanje so tesarji prenašali ustno iz roda v rod. Uporablja se še danes.
Princip gradnje: bruna so horizontalno položena drugo na drugo, lahko tudi vertikalno, stiki so zapolnjeni z malto, blatom, ilovico ali rastlinskimi vlakni, zveze so obremenjene le na tlak -zareza in utor. Velikost enega prostora je omejena na dolžino hloda. Značilnaje velikaporaba lesa.
Moderna oblika masivne lesene gradnje (nem. Holzmassivbauweise, Hmbauweise, ang. Massive wood building).
Določajo jo ploščati, masivni leseni elementi večjih dimenzij. Njihove prednosti: omejitev za prostore v horizontalni smeri odpade, večji konstrukcijski elementi - masivna bruna so nadomeščena z manjšimi enotami.
Posamični masivni leseni elementi so lahko enoslojni ali večslojni, vzporedno ali križno medseboj povezani. Z različnimi načini povezovanja, kot so žebljanje, lepljenje ali mozničenje so posamične slabosti uravnovešene in nastanejo velike ploskovne, homogene plošče.
Glede na način stikovanja ločimo različne masivne lesene proizvode (npr. Brettstapel ali Brettsperrholzelemente). Možne so tudi izvedbe novih sistemov z različnimi kombinacijami lesa in/ali lesnih tvoriv (npr. sistem Lignotrend, Homogen 80 idr).
Značilno za tovrstno gradnjo je, da je prenos obtežbe preko masivnih velikoploskovnih lesenih elementov in da je sloj izolacije ločen od nosilne strukture. Zavetrovanje je pri historičnih zgradbah določeno s konstrukcijskimi dimenzijami, pri modernih izvedbah pa s ploskovnimi elementi.
Zaradi lesene masivne konstrukcije in ponavadi uporabljene obloge, ima taka zgradba veliko požarna varnost. Posebno za večnadstropno gradnjo so uporabljeni ploskovni konstrukcijski elementi. Pri takem načinu gradnje je bistveni kriteriij zavetrovanje in tehnika stikovanja posameznih elementov. V primerjavi s panelno konstrukcijo se masivna lesena gradnja (lesene ploskovne konstrukcije) razlikuje v uporabi lesa kot nosilne masivne lesene stenem.
Stopnja prefabrikacije se bo v prihodnosti še bistveno povečala in razvila. Današnja moderna masivna oblika lesene gradnja torej ni linearno nadaljevanje tradicionalne kladne gradnje (Slika 2), ampak sprememba v industrijski produkt s
GRADNJA IZ MASIVNEGA LESA
Kladna -brunasta gradnja
C
Predalčna	i
konstrukcija
Stebrna konstrukcija (Balloon frame)
Skeletna konstrukcija
Masivni ižebljani sistem
Malostenski, velikostenski sistem, prostorske celice
Sestavljanje posameznih elemntov na gradbiscu ali v delavnici
Kombinacija posameznih elementov z vecjimi
Kombinacija
vecjih
elementov
Kombinacija elementov -elementi so sestavljeni v steno
-S
o co
.Q
a «
•t? a
O

Vodoravno vlo ena bruna -drugo na drugo
Obtesana bruna enakega prereza -postavljena na le isèno površino
Bruna s peresom in utorom ter ravno le išèno povrsino
Lesena stena z rezami na spojih
Lesena stena z dvojnim utorom
Lesena stena s sedlasto le išèno površino, napero in utor
Lesena stena s toplotno izolacijo, posamezni sloji izdelani na gradbišèu
prefabricirani elementi
Slika 1: Pregled razliènih konstrukcijskih sistemov glede na stopnjo prefabrikacije.
Review of different construction systems according to level of prefabrication.
ponovno poudarjenimi ekološkimi in psihiološkimi kvalitetami
lesa.
Značilnosti moderne gradnje z masivnim lesom:
-	enostavna izdelava stenskih (uporablja se deske debeline 2,4 do 6 cm, širine 8 do12 cm), stropnih in strešnih (odvisno od razpona 12 do 24 cm) konstrukcijskih elementov,
-	za izdelavo konstrukcijskih elementov je možna uporaba manjvrednega lesa
-	difuzijsko odprt način gradnje s samouravnavanjem nihanja vlage v prostoru (med posameznimi elementi je potrebno predvideti fuge, potrebno je upoštevati spremembe dimenzij lesa glede na vlago),
-	odpravaparozapornih slojev,
-	dobra toplotna akumulacija,
-	dobra ekološko energetska bilanca (v 1m3 lesa je vezano 930 kgCO2),
-	masivne lepljene plošče omogočajo izdelavo elementov pod kontroliranimi pogoji v tovarni in sestavljanje le-teh v kratkem času na gradbišču,
-	zaradi transportne omejitve so širine elementov do 2,50 m, dolžinepatudivečkot 10m.
Slika 2: Razvoj lesene masivne stene. (Vir: Mittag, M., 1974: Građevinske konstrukcije. Građevinska knjiga, Beograd, str. 43., CNDB, 19972000: Séquences Bois- Détails bois. Comité National pour Développement du Bois, Paris, str. 13, 22, 87.)
Development ofthe solid timber wall.
Masivne lesene plošče so sestavljene iz letvic masivnega lesa, ki so med seboj širinsko-robno, v primeru večslojnih plošč pa tudi ploskovno zlepljene (EN 12775). Razlikujemo dva tipa enoslojnih masivnih lesenih plošč:
-	plošče z dolžinsko spojenimi letvicami; označujemo jih z oznako "SC" (showingcuts) in
-	plošče z dolžinsko ne-spojenimi letvicami, označujemo jih z oznako "NC" (no cuts).
Večslojne plošče so sestavljene iz dveh vzporednih zunanjih slojev in vsaj enega prečno potekajočega notranjega sloja. Plošče morajo izpolnjevati zahteve glede:
-	dimenzijskih odstopanj,
-	vlažnosti ob izdelavi,
-	kvalitete zlepljenosti,
-	biološke trajnosti,
-	mehanske lastnosti: plošče za konstrukcijsko uporabo, plošče za nekonstrukcijsko uporabo,
-	sproščanja formaldehida.
Plošče, ki so namenjene za točno določen namen uporabe, morajo, če je to potrebno, izpolnjevati še dodatne zahteve (SIST, Novi standardi na področju lesenih tvoriv - njihov vpliv na proizvodnjo, trženje in uporabo).
GRADNJA IZ MASIVNEGA LESA
Elementi so med seboj spojeni na pero in utor
1	lesena lepljena plošea
2	toplotna izolacija
3	finalna izdelava
Masivne letvice z zamaknjenimi robovi so med seboj ebljane
Slika 3: Zgodovinska masivna lesena gradnja (kladna gradnja): Lovrenc na Pohorju. (Vir: Hiše, let.2, dec. 2000, št. 6.) Historical solid timber construction (log structure): Lovrenc na Pohorju.
Osnovni gradniki masivnih lesenihplošèa so lahko: ostrorobi, poševno žebljani, z obdelanimi robovi, z zamaknjenimi robovi, s profilom - kanal, na pero in utor.
Stropni elementi se lahko spajajo na vzmet, preklop, z moznikom, napero-utor (Slika 5).
Novejši sistemi lesene masivne gradnje
Z razvojem lesenih konstrukcijskih sistemov so prišli na tržišèe novi proizvodi. Sem prištevamo industrijsko izdelane škatlaste in ploskovne elemente iz lesa iglavcev.
Med nove sisteme spadajo: Lignotrend, Homogen 80, System Haas, KLH, Bresta, Klimaplan in drugi.
1. Masivni žebljani sistem (Brettstapelbauweise)
Sistem Brettstapelbauweise je razvil prof. Julius Natterer na Ecole Polytechnique de Lausanne v Švici. V nasprotju z ostalimi sistemi ni sestavljen iz veè slojev, ampak iz pokonèno postavljenih lamel, ki so med seboj zlepljene, moznièene ali žebljane in tako tvorijo leseno plošèo, ki prenaša obremenitev v eni smeri. Ponavadi znaša debelina lamel od 24 do 60 mm. Širine
Slika 4: Moderna lesena masivna gradnja. (Vir: Riko hiše, prospektno gradivo)
Modern solid timber construction.
Plošče s širinsko in debelinsko (troslojno) zlepljenimi letvicami
Slika 5: Različne izvedbe lesenih masivnih plošč. (Vir: CNDB, 1997-2000: Séquences Bois- Détails bois. Comité National pour Développement du Bois, Paris)
Various types of solid timber panels.
elementov so od 60 do 125 mm, največ 2,5 m (odvisno od transporta) in dolžine do 10 m.
Na področju večnadstropne gradnje se masivne žebljane plošče najpogosteje uporablja kot stropni element, možne pa so tudi kombinacije elementov s skeletno in okvirno konstrukcijo (Slika 6a, 6b).
2.	Lignotrend CH
System Lignotrend (mizarstvo Eckert in Joseph Lumplecker -Holzindustrieberatung Weyer) je prišel na tržišče leta 1993. Sistem je sestavljen iz masivnih, ploščatih lamel lesa iglavcev. Stenski elementi so sestavljeni iz križno lepljenih slojev desk različne debeline in strukture (npr. elementi s kanalom). Medprostori so lahko zapolnjeni z ekološkimi izolacijskimi materiali in instalacijami. Standardni elementi so dolžine 2,5 m do 3,5 m.
Uporaba: kot stenski elementi, strop in strešni elementi. Možnost kombinacije z drugimi sistemi (Slika 6d).
3.	LenoTec® ( MERK-Dickholz®)
Podjetje Merk, Aichach se je na tržišču pojavilo leta 1994 kot akcija "Wohnungsbau in Holzsystembauweise" (Gradnja stanovanj v lesenem sistemu). Podjetje Merk je razvilo tehniko žebljanja. Osnovni gradnik so širinsko in debelinsko zlepljene smrekove lamele, ki so v najmanj treh križno postavljenih slojih. Tako nastanejo homogeni leseni ploskovni elementi.
Dimenzije: dolžina x širina v m: 14,80 m (max 20m)x4,80m. Standardne debeline v mm: 85,115,135,159,189,243,297 mm.
Uporaba: stenski elementi (nosilni, nenosilni), predelne stene, stropni elementi, rebričaste plošče, souprežne stropne konstrukcije les-beton (za izvedbo stropov z večjim razponom so uporabni tudi mešani konstrukcijski sistemi les-beton), strešni elementi, plošče za mostove, ukrivljena opažna konstrukcija. Možnost kombinacije z drugimi sistemi.
GRADNJA IZ MASIVNEGA LESA
Stikovanje z eblji (n^m. Brettstapel genagelt)
Stikovanje z mozniki (n^m. Dubelholz - Elemente)
KLH
Lignotrend
Slika 6: Novejši sistemi masivne gradnje (Vir: Pro:Holz Information: Mehrgeschossiger Holzbau in Östereich. Holzskelett- und Holzmassivbauweise)
Contemporary solid timber building systems.
4. KLH
Masivne plošèe KLH (Slika 6c) so podobne plošèam LenoTec. Izdelek je bil razvit v Avstriji na Technische Universität Graz (dr. Schichofer in Sägeindustrie Steiermark).
Masivne lesene plošèe so izdelane iz lesa iglavcev, po strogih okoljevarstvenih zahtevah. Sestavljene so iz veè slojev križno zloženih in ploskovno lepljenih desk. Plošèe so 3,5 in7 slojne.
Danes so pomembne zahteve po izpopolnjevanju inovativne, ekološke in ekonomiène gradnje. Pri novejših masivnih konstrukcijskih sistemih je osnovni gradbeni material les, kombiniran s potrebnim izolacijskim materialom ter notranjimi in zunanjimi stenskimi oblogami. Tehnièno dovršene konstrukcije iz masivnega lesa iglavcev izpolnjujejo visoke zahteve glede potresne, požarne varnosti ter toplotne in zvoène izolativnosti.
Z izboljšanjem ponudbe in seznanjanjem investitorja z možnostmi, kijih nudi masivna lesena gradnja, je danes nastopila nova doba. Moderna arhitektura je ponovno obudila les kot idealni gradbeni material. Želja po ekonomiènem in odgovornem delu z zemeljskimi dobrinami je odgovornost vse bolj rastoèega ekološkega zavedanja posameznika.
Viri in literatura
Comite international d'histoire de l'art, 1997, Glossarium Artis- Holzbaukunst-Architecture en Bois- architecture in wood., Ladenburg. K.G. Saur Verlag Gmbh &Co KG Munchen, str. 82
Cerliani, C., Baggenstos, T., 1997: Sperrholz architektur. Baufachverlag Lignum, Zurich.
Cerliani, C., Baggenstos, T., 2000: Holzplattenbau. Baufachverlag Lignum, Zurich.
CNDB, 1997-2000: Séquences Bois- Détails bois. Comité National pour Développement du Bois, Paris.
Gornik Bučar, D., Mrzelj F., 1998: Žagarski praktikum. Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Ljubljana.
Swiss open-air museum, 1999: Ballenberg, Brienz, CH
Guide to the Swiss Open-Air Museum, 1999: Ballenberg. Swiss Open-Air Museum, Brienz, CH.
Kolb, J., 1995 : Systembau mit Holz. Baufachverlag Dietikon, Lignum, Zürich, Schweiz.
Kušar, J., 1995: Slowenische Holzkonstruktionen- Erbe. Internationales
Holzbauseminar für Architektur-und Bauingenieurstudenten 1.-8. februar 1995. Univerza v Ljubljani, TU Wien, Ljubljana, 11-22.
Mrzelj, F., 1996: Žagarstvo.ČZD Kmečki glas, Ljubljana.
Mušič, M., 1970: Arhitektura slovenskega kozolca. Cankarjeva založba, Ljubljana.
Mittag, M., 1974: Građevinske konstrukcije. Građevinska knjiga, Beograd.
Natterer, J, Herzog, T., Volz M., 1996: Holzbau Atlas. 2. verb. Und erw. Aufl. Köln: R. Müller, München.
Pro:Holz Information: Mehrgeschossiger Holzbau in Östereich. Holzskelett-und Holzmassivbauweise. 4.2. Herstellung Von Brett zum Brettsperrholz
Pearson, D., 1994: Eko-bio hiša. DZS, Ljubljana.
Rozman, V., 1987: Konstrukcije v lesarstvu. Zveza društev inženirjev in tehnikov gozdarstva in lesarstva Slovenije, Ljubljana.
SIST in Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, 2003: Novi standardi na področju lesnih tvoriv- njihov vpliv na proizvodnjo, trženje in uporabo, Ljubljana 03.10.2003
Saje, F.., 1997: Novejši razvoj lesenih konstrukcij. V: 19. zborovanje gradbenih konstruktorjev Slovenije, Bled, oktober 1997, Slovensko društvo gradbenih konstrukterjev, Ljubljana.
Saje, F., 1997: Možnost razvoja lesenih konstrukcij. Gradbeni vestnik 11-12:338343.
Turk, S., 1957: Lesene inženirske konstrukcije I, Projektiranje lesenih konstrukcij. Fakulteta za arhitekturo, gradbeništvo in geodezijo- Gadbeni oddelek- Inštitut za lesene konstrukcije, Univerza v Ljubljani.
Turk, S., 1959: Lesene konstrukcije IV, Lesene ploskovne konstrukcije. Fakulteta za arhitekturo, gradbeništvo in geodezijo- Gadbeni oddelek- Inštitut za lesene konstrukcije, Univerza v Ljubljani.
Weiss, W., 1991: Fachwerk in der Schweiz. Birkhäuser Verlag. Basel, Boston, Berlin.
asist Manja Kitek Kuzman Univerza v Ljubljani Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo manja.kuzman@bf.uni-lj.si
prof dr Jože Kušar Univerza v Ljubljani Fakulteta za arhitekturo joze.kusar@arh.uni-lj.si