Небостъргачи от дърво, възможната невъзможност

Дървесината, камъкът и тухлите са познати като строителен материал отпреди промишлената революция. Тя дава на човечеството бетон, стомана, стъкло и пластмаса, които така са превзели живота ни, че не смеем да дръзнем да излезем встрани от сигурното, рутинното, познатото и стандарта. Архитектите загърбват дървото преди сто години заради стоманобетона. Вероятно заради това усещането, че живеем в бетонни джунгли и прекарваме дните си обградени от конфекция от алуминий и стъкло, прави живота ни безрадостен, а градската среда недружелюбна и смазваща. Със сигурност човечеството така и щеше да продължи да следва този път на развитие, ако не бяха

климатичните промени

и замърсяването. Именно те стават повод за обръщане поглед назад и връщане към дървесината, но не само като строителен материал за едно- и двуетажни сгради, а като нещо далеч по-мащабно - като градивна част на небостъргачи. Разбира се, да се изсичат дървета, за да се влагат в строителството, също не изглежда екологично издържано на пръв поглед, ако обаче в качеството на източник на дървесина бъдат използвани интелигентно управлявани гори, това може да минимизира отрицателните ефекти за екологията.
Дървените постройки не отделят въглероден диоксид до края на жизнения си цикъл. В същото време производството на стомана или бетон изхвърля в атмосферата огромно количество СО2, например при производството на 10 кг цимент се "произвеждат" от 6 до 9 кг въглероден диоксид. Специфичната якост на някои видове дървесина е сравнима с тази на алуминиевите сплави и дори на легираната стомана. Тя лесно се поддава на обработка и е комфортна. Секвоята достига до 35-40 м височина, но въпреки това до днес никой не е успял надеждно да съедини отделните детайли така, че да построи жилищна сграда от дърво, съизмерима с нея. Тук няма да говорим за постройките на двамата чудаци  Хорации Берджес и Николай Сутягин (виж каре), направени без проект, без изчисления и в разрез със строителните норми и правила.   
Няколко кардинални нововъведения, които архитектите усвоиха през последното десетилетие, правят невъзможното не само възможно, но и напълно вероятно. Майкъл Грин - канадски инженер и архитект, един от главните привърженици и радетели на идеята за използване на дървесината в строителството на високи сгради, сравнява връщането към нея с началото на "стоманената революция", случила се преди 120 години.

Как е възможно това?

Ако дървесината понася разтягане и усукване не по-лошо от стоманата, то на порестата й структура свиването се отразява зле. Освен това тя забележимо може да промени обема си, поглъщайки влага или изсъхвайки. Атакуват я гъбички и насекоми и на всичкото отгоре тя гори. Това, заедно с развитието на черната металургия води до обръщане на гръб на дървесината като строителен материал. До неотдавна, когато дървесината се сдоби с могъщ съюзник - лепилото. Те заедно образуват композитен материал, чийто панели не отстъпват по якост на железобетонните. Технологиите на многослойните слепени дървени панели (Cross-Laminated Timber, CLT) са разработени през 1990 г. в Австрия, Германия и Швейцария, но получават допълнителен тласък през 2000 г., когато на мода излиза "зеленото" строителство. CLT-плочите се произвеждат от изсушени дъски с дебелина от 16 до 50 мм. Съединяват ги в плоски панели и ги редят като сандвич с 3 до 7 слоя, чиито влакна са ориентирани перпендикулярно едно на друго. Посоката на външните слоеве се избира така, че влакната им да вървят вертикално, повишавайки по този начин твърдостта на цялата структура.

 Дървените слоеве се пресоват

с полиуретанови, меламинови или фенолови лепила и накрая се шлифоват. Размерите им достигат до 3,5 м на широчина и 24 м на дължина. На строителните площадки ги карат като модули, готови за сглобяване с вече вградени в тях врати, прозорци и комуникации. През 2009 г. от такива панели в Лондон е построен 9-етажният жилищен блок Murray Grove.
Заедно с CLT-панелите широко разпространение получават и LSL-плочите (Laminated Strand Lumber), които се правят от дълги плоски стружки, разположени паралелно. Преимуществото им е в това, че могат да се произвеждат от ниско качествена дървесина.
Изглежда студеният индустриален свят тласка все повече архитекти и инженери към топлото, комфортно, живо и натурално естество на дървото.  В Амстердам в началото на 2016 г. е одобрен проектът на 21-етажна жилищна сграда от дърво - HAUT, която ще бъде построена до 2019 г. Стокхолмският 40-етажен Trаtoppen ("Връх на дърво") с цифри на фасадата фактически ще бъде вграден в съществуваща историческа сграда.

В Швеция има вече цели микрорайони

с многоетажни постройки, в които е използвана дървесина. В повечето случаи те са със смесена конструкция, при която носещите греди са от бетон.
В близко време във френското Бордо може да се появи 50-етажен небостъргач от дърво. Той е дело на японския архитект Соу Фудзимото и е наречен Canopia по името на района, в който ще бъде изграден. Канадска компания участва в конкурса, наречен "Да изобретим Париж отново" с 35-етажна сграда от дърво, наречена Baobab.
В Лондон е обнародван грандиозен проект, който в случай, че се реализира, ще се превърне в световна сензация - дървен небостъргач Oakwood Tower, висок 300 м, с жилищни и офисни площи. Конструктивната част на проекта е правена от учени на Кеймбридж, които смятат да разположат 1000 апартамента на 80 етажа на сградата.
Дали пък някой ден и в България няма да имаме небостъргач, целият от дървесна?

Каре
Десет необикновено високи сгради от дърво - съществуващи, в строеж или на фаза проект
1. Hoho (Виена, Австрия) е 84-етажна сграда във формата на две кули. Цената на строителството ще достигне почти 68 млн. долара. Постройката ще се превърне в най-високия небостъргач от дърво в света,  макар 76% от нея да е дървена. Очаква се да бъде завършена тази година.  
2. Banyan Wharf (Лондон, Великобритания) е жилищна 10-етажна сграда. Строителството й струва 10 млн. паунда. Освен многослойна пресована дървесина, тя има в конструкцията си и стомана.
3. C.F Mоller  (Стокхолм, Швеция) е една от най-интересните дървени сгради в региона. Проектът е за 34-етажна постройка от дърво с бетонна сърцевина, чието изграждане трябва да приключи през 2023 г. 
4. Forte Living (Мелбърн, Австралия) Към момента на завършването й през 2012 г. е била най-високата жилищна сграда от дърво в света и един от първите проекти, реализирали на практика теорията за дървените небостъргачи. Макар да е изградена изцяло от многослойна пресована дървесина, всичките й 23 апартамента отвътре са шпакловани. Проектантите и изпълнителите, тестващи идеята за дървените конструкции, решили да подходят внимателно към пазара и да не го "взривяват" с радикалния си строеж.
5. Stadthaus (Лондон, Великобритания). Девететажната сграда в Източен Лондон е една от първите в многоетажната дървена архитектура и най-високата от този тип в момента в Европа. Построена е от прости и удобни за сглобяване CLT-панели. Носещите стени и асансьорите й са от дърво. Строителството е продължило 49 седмици. Използвани са 901 м3 дървесина.
6. Merritt Building (Крайстчърч, Нова Зеландия) Първата сграда в света, построена с предварително напрегната дървесина. В структурата на дървото са вградени стоманени въжета, които позволяват на конструкцията да се връща в изходно положение в случай на земетресение.
7. Point Grey (Ванкувър, Британска Колумбия) Септември тази година е пусковият срок на Point Grey, предназначено за общежитие на студенти. От 18-те етажа само първият ще е железобетонен, останалите ще са от дърво. Според проекта сградата ще има 272 студия и 33 апартамента с по четири спални, в които ще могат да бъдат настанени 404 студенти. Височината на Point Grey ще бъде 53 м.
8. Puukuokka (Ювяскюл, Финландия) Със своите 8 етажа от дърво, жилищната сграда е призната за сграда на 2015 година.
9. LCT One (Дорбърн, Австрия) Осеметажната офис сграда е висока 30 м.
10. Многофункционален комплекс (Чикаго, САЩ) Комплексът включва спортна зала, библиотека, жилищна, офисна и търговска част. Височината на жилищната част е около 150 м. Концептуалният проект е носител на множество международни награди и дори да не бъде реализиран, вече има своя принос за развитие на концепцията за екологично устойчиво строителство.

Каре
Шедьоври на архитектурата от дърво в миналото

Храмът в Инсян (провинция Шанси, Китай) е най-старата дървена постройка в света, оцеляла до днес. Изграден е през 1056 г. по време на династията Ляо. Висок е 67 метра, колкото съвременна 20-етажна сграда. По време на строителството му не е използван нито един гвоздей. През годините храмът е бил изложен на ветрова и дъждовна ерозия, многократни земетресения и бомбардировки. Днес той е силно повреден, поради което туристи се допускат само на първия му етаж.

Храмът Хорю-дзи (Япония) е построен през 607 г. и се смята за най-старата дървена постройка в света. През 670 г. върху него пада светкавица и той изгаря напълно. Възстановен е през 700 г., а после още няколко пъти е преизграждан и ремонтиран. Пететажната пагода е висока 32 м. Пет- и триетажните дървени пагоди са интересен образец в архитектурата. Япония е преживяла множество земетресения, но до ден днешен няма свидетелства те да са успели да сринат този тип храмове. Защо?  На първо място заради материала, от който са направени - дървото. Когато дървесината е изложена на въздействието на силата, тя реагира - огъва се, деформира се, но не се разрушава или поне не веднага. След като въздействието спре, дървото приема първоначалната си форма. Благодарение на гъвкавостта си, дървесината поема и успокоява сеизмичното напрежение. Втората тайна е в конструкцията, която осигурява допълнителна гъвкавост на дървото. Дървените греди са свързани помежду си без гвоздей, чрез жлебове и шпилки, които приплъзват в случаи на земетресение и предотвратяват предаването на сеизмичната енергия нагоре към върха на постройката. Третата тайна е в многоетажността на кулите. Всеки следващ етаж е по-малък от предходния и при земетресение всеки се клатушка независимо от другите заради начина на свързването помежду им - чрез гнездови шарнири. Четвъртата тайна е свързана с ефекта на люлеенето. Всички етажи на храма допускат незначително разлюляване, но ако отклоненията са големи, то постройката ще рухне. Ако наблюдавате отстрани поведението на храмовете при силно земетресение, ще видите, че ако първият им етаж се отклонява вдясно, то вторият се отклонява вляво, следващият отново вдясно. Поведението на кулите наподобява танцуваща змия.
Храмът Тодай Дзи (Япония) се смята за най-голямата дървена постройка в света. В нея се намира гигантска статуя на Буда. Завършен е през 745 г., като съвременния си вид придобива през 1709 г., когато след ремонт заради няколко земетресения и пожари, са демонтирани две кули, високи всяка по 100 м. Вероятно това са били най-високите дървени постройки за онова време.
Черквата "Преображение Господне" в Кижи е изцяло от дърво. Построена е през 1714 г. Висока е 37 м. Най-високата съвременна дървена постройка в Русия е храмът "Св. Николай" в Москва, висок 46 м.


Строителни куриози

Къща-летяща чиния
Тези къщи са дело на френска строителна компания, която ги изгражда вече 20 години. Те могат да се въртят около оста си.

"Плаваща" къща
Тази уникална къща, наподобяваща носещ се над земята замък от мултфилмчетата на Миядзаки, в действителност е изоставен бункер за торове. Внушителната по размерите си сграда има една-единствена опора, която създава усещането, че "плава".

Къщата на Хорации Берджес
Тази къща е построена за 11 г. в Кливланд (САЩ) от един-единствен човек, нейният собственик - Хорации Берджес. Резултатът от усилията му е 10-етажен дървен дом, висок 30 м. Общата му площ е 3400 кв.м, а в процеса на строителството са използвани над 250 000 гвоздея. За изграждането на 80 стаи Берджес е похарчил 12 000 долара.

Къщата на Сутягин
Известна като "дървения небостъргач", тази къща е построена от Николай Сутягин в Архангелск (Русия). Той започва да я изгражда през 1992 г. и с течение на времето тя достига 13 етажа и  височина 38 м. През юли 2008 г. съдът решава, че сградата е незаконна, тъй като в Архангелск не е позволено строителство на дървени къщи над два етажа без съгласуване с градските власти. Същата година започва събарянето й до нивото на четвъртия етаж. През 2012 г. останалите етажи са унищожени от пожар.


Конструкции от CLT-плочи
Лондон, 9-етажния жилищен блок Murray Grove
Стокхолмският 40-етажен Trаtoppen
Лондонският небостъргач Oakwood Tower, висок 300 м, ако се реализира, ще се превърне в световна сензация
Forte Living в Мелбърн, Австралия
Жилищната кооперация Puukuokka в Ювяскюл, Финландия, със своите 8 етажа от дърво е призната за сграда на 2015 година
Проект на многофункционален комплекс от дърво в Чикаго, САЩ
Най-старата дървена постройка, оцеляла до днес - храмът Инсян в Китай
Храмът Хорю-дзи (Япония) е построен през 607 г. и се смята за най-старата дървена постройка в света, преизграждан и ремонтиран многократно
Най-голямата дървена постройка в света е храмът Тодай Дзи (Япония)