Forum | Bau Polska 17 Polska 17 IIII Holzbau-Forum Holzbau-Forum Polska Polska (HBP) (HBP) 2017 2019 Sangatewarsaw Plaza Hotel, Hotel, Warszawa Warsaw (PL) 26-2728

Forum | Bau Polska 17 Polska 17 IIII Holzbau-Forum Holzbau-Forum Polska Polska (HBP) (HBP) 2017 2019 SangateWarsaw Plaza Hotel, Hotel, Warszawa Warsaw (PL) 26-2728. February marca / 20191. March 2017 AUH Helsinki I BFH Biel I HSRo Rosenheim I HSRo Biel I BFH Helsinki AUH Vancouver I UNBC München I TUM Wien TUW 7 1 Bau forum-holzbau Polska Forum | Polska PL 02-767 Warszawa, Łukowa 9 [email protected]

1 2 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Sangate Hotel, Warszawa 26-27 marca 2019

Aalto University Helskinki (AUH), Aalto (FI) Berner Fachhochschule AHB (BFH), Biel (CH) Hochschule Rosenheim (HS Ro), Rosenheim (DE) Technische Universität Wien (TUW), Wien (AT) Technische Universität München (TUM), München (DE) University of British Columbia (UNBC), Vancouver (CA)

3 Wydawca: Forestor Communication ul. Postępu 14 02-676 Warszawa tel. +48 609 192 635 [email protected] www.forestor.pl

Opracowanie: dr Małgorzata Wnorowska Korekta: Stanisław Powała-Niedżwiecki

www.forum-holzbau.pl | www.forum-holzbau.com | www.forum-hozlkarriere.com

4 5 Speakers / Prelegenci

Artur Andrzejewski Peter Moonen Ogólnopolskie Stowarzyszenie Konsultantów Wood Works Zamówień Publicznych [email protected] [email protected] Jakub Przepiórka Piotr Brodniewicz Q-Project Andrewex Sp. z o.o. [email protected] [email protected] Magda Rachuta Janusz Brol APA - Wojciechowski Sp. z o.o. Politechnika Śląska [email protected] [email protected] Andrzej Schleser Zbigniew Domański Polskie Domy Drewniane Andrewex sp. z o.o. [email protected] [email protected] Marcin Szczepański Szymon Firląg Politechnika Gdańska Politechnika Warszawska [email protected] [email protected] Dariusz Tomkiewicz Paweł Kozakiewicz Politechnika Koszalińska Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego [email protected] w Warszawie [email protected] Steffen Uphoff Rothoblaas Sławomir Mazurek [email protected] Ministerstwo Środowiska [email protected] Szymon Wojciechowski APA - Wojciechowski Sp. z o.o. Tomasz Mielczyński [email protected] TXMA [email protected]

6 Zawartość / Content 26 marca 2019 / 26 March 2019 IZOLACJA CIEPLNA / THERMAL INSULATION Inteligentne przegrody budowlane - Przenikanie oraz akumulacja ciepła i masy. / Intelligent building partitions - Penetration and accumulation of heat and mass. dr inż. Dariusz Tomkiewicz, Politechnika Koszalińska 9

Izolacje termiczne w budownictwie drewnianym w kontekście projektowania zapotrzebowania na Energię Użytkową, Pierwotną i Wbudowaną w całym cyklu życia budynku. / Thermal insulation in wooden construction in the context of designing the demand for usable, primary and built-in energy in the whole life cycle of the building. mgr inż. arch Tomasz Mielczyński, TXMA 19

Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce. / Air-tightness of passive buildings on the example of buildings in wooden technology erected in Poland. dr inż. Szymon Firląg, Politechnika Warszawska 27

27 marca 2019 / 27 March 2019 DREWNO MASYWNE W BUDOWNICTWIE / MASSIVE WOOD IN CONSTRUCTION Projektowanie obiektów z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych. / Desi- gning solid wood objects with acoustic aspects. inż. Jakub Przepiórka, Glulam Pro 39

Konstrukcja ujeżdżalni koni z drewna klejonego warstwowo w świetle wymagań funkcjonalno-użyt- kowych, na przykładzie obiektu realizowanego w Chojnowie. / The construction of a horse-riding stable made of glued laminated wood in the light of functional and operational requirements, on the example of an object implemented in Chojnów. mgr inż. Zbigniew Domański, Piotr Brodniewicz 55

Akustyka w budynkach z CLT. / Acoustics in buildings with CLT. Steffen Uphoff 67

KONSTRUKCJE SZKIELETOWE / WOOD FRAME CONSTRUCTION Biurowiec z drewna - doświadczenia z realizacją projektu użyteczności publicznej w Wieliczce. / The largest Polish office building made of wood - experience with the implementation of a public utility project in Wieliczka. arch. Magdalena Rachuta, arch. Szymon Wojciechowski APA Wojciechowski 77

Projektowanie i obliczanie konstrukcji z drewna LVL. / Design and calculation of LVL timber constructions. dr inż. Janusz Broll, Politechnika Śląska 83

Wykorzystanie paneli SIP jako materiału usztywniającego konstrukcje szkieletowe. Ekonomia w procesie wznoszenia budynków niskobudżetowych. / The use of SIP panels as a stiffening frame construction material. Economics in the process of erecting low-budget buildings. dr inż. Marcin Szczepański, Politechnika Gdańska 95

TRADYCYJNE BUDOWNICTWO Z DREWNA LITEGO / TRADITIONAL SOLID WOOD CONSTRUCTION Polskie sosnowe drewno konstrukcyjne – potencjał a rzeczywistość. / Polish pine structural timber – potential and reality. dr hab. inż. Paweł Kozakiewicz, SGGW w Warszawie 109

Powszechne i tanie budownictwo z drewna masywnego - doświadczenia polskich “Poniatówek”. / Universal and inexpensive massive wood construction - Polish „Poniatówka” experience. Andrzej Schleser, Polskie Domy Drewniane, Jacek Jancewicz, Fundacja Edukacji Energetycznej Społeczeństwa 4E 117

7 8 III HBP 2019

IZOLACJA CIEPLNA / THERMAL INSULATION

26 marca 2019 / 26 March 2019

9 10

III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Inteligentne przegrody budowlane | Dariusz Tomkiewicz

Inteligentne przegrody budowlane

Prof. nadzw. dr hab. inż. Dariusz Tomkiewicz Politechnika Koszalińska Koszalin, Polska

11 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Inteligentne przegrody budowlane | Dariusz Tomkiewicz

III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Inteligentne przegrody budowlane | Dariusz Tomkiewicz

Inteligentne przegrody budowlane

1. Wprowadzenie Przegroda budowlana jest częścią konstrukcji budynku, która pełni różnorodne funkcje. Jej zadaniem jest rozdział przestrzeni budynku na przestrzeń zewnętrzną oraz wewnętrzną (ściany zewnętrzne, fasady), a także podział przestrzeni użytkowej wewnątrz budynku. Przegroda budowlana często pełni rolę podtrzymującą konstrukcję. Ważna jest również jej funkcja estetyczna, wpływająca na wygląd budowli. Jednak najważniejszą rolą przegrody budowlanej jest funkcja elementu pośredniczącego (filtru), która umożliwia zgodną z założeniami projektowymi intensywność wymiany różnych form energii i masy pomiędzy dwoma rozdzielanymi przestrzeniami [2]. Z punktu widzenia teorii systemów przegroda budowlana jest obiektem przetwarzającym strumienie masy, energii i informacji. Przegroda budowlana pośredniczy w wymianie strumieni masy: pary wodnej, tlenu, dwutlenku węgla, tak aby w ograniczonej przegrodą przestrzeni warunki związane z mikroklimatem były na odpowiednim poziomie. Podobną rolę pełni przegroda budowlana w przypadku energii cieplnej oraz energii elektromagnetycznej (światło). Tak rozumiana przegroda musi również pełnić zadania regulacyjne, aktywnie dostosowując swoje właściwości do zmiennych warunków. Należą do nich zmieniające się na zewnątrz warunki klimatyczne, zmienne potrzeby w zależności od obecności i preferencji użytkownika w środku [5]. Przegroda budowlana zewnętrzna ma znaczny wpływ na komfort wnętrza i zużycie energii w budynku. W swojej głównej roli, jako warstwa oddzielająca i filtrująca, przegroda budowlana-fasada przyjmuje szereg funkcji zabezpieczających, kontrolnych i regulacyjnych [4]. W związku z powyższym przegroda budowlana musi posiadać funkcję adaptacyjną, a jej parametry powinny dostosowywać się do zmieniających się wymagań i warunków środowiska. W przypadku mikroklimatu, gdy przegroda nie ma możliwości adaptacji, odpowiednie warunki są uzyskiwane poprzez dodatkowe układy wentylacji, ogrzewania i klimatyzacji (HVAC). Zdolność do adaptacji jest jedną z cech inteligencji. Tym samym możliwość adaptacji przegrody budowlanej do zmiennych warunków stanowi o tym, że przegroda ta musi być inteligentna. Inteligentna przegroda budowlana jest częścią szerszego podejścia do budownictwa, jakim jest budowa i użytkowanie inteligentnych budynków. Koncepcja inteligentnego budynku pojawiła się na początku lat osiemdziesiątych. Pod pojęciem tym rozumiano budynek tradycyjny z rozbudowanym wyposażeniem technicznym. Współcześnie inteligentna architektura budynku obejmuje „inteligentny projekt”, „inteligentne materiały” „właściwe wykorzystanie inteligentnej technologii”, a także „inteligentne użytkowanie i utrzymanie” budynku. Umiejętność dostosowania się do wymagań użytkownika, a także zmieniających się warunków środowiskowych jest ważnym aspektem rozumienia inteligentnego budynku. Musi on być w stanie reagować na indywidualne, organizacyjne lub środowiskowe wymagania i radzić sobie ze zmianami. W artykule [10] stwierdzono, że inteligentny budynek może dostosować się do warunków i wymagań, aby stworzyć wewnętrzny komfort przy niskim zużyciu energii (budynek zeroenergetyczny, budynek zeroemisyjny). Oprócz podstawowego celu, jaki ma realizować inteligentny budynek, którym jest obniżenie kosztów energii i zapewnienie komfortu użytkownika, również bezpieczeństwo i predykcyjna konserwacja są cechami wymaganymi w tej koncepcji [1]. W tym kontekście inteligentna przegroda budowlana jest jednym z podstawowych elementów składowych inteligentnego budynku [3]. Koncepcja opracowania nowoczesnej przegrody budowlanej musi być zgodna z rozwojem systemów technicznych i uwzględniać nowe trendy ich rozwoju. Celem artykułu jest przedstawienie koncepcji innowacyjnej przegrody budowlanej stosowanej w budownictwie drewnianym oraz zdefiniowanie wymogów, jakie powinna spełniać współcześnie projektowana inteligentna przegroda budowlana.

13 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Inteligentne przegrody budowlane | Dariusz Tomkiewicz

2. Trendy w rozwoju systemów technicznych Budownictwo, podobnie jak inne gałęzie gospodarki, podlega prawom rozwoju systemów technicznych. Obecnie na świecie odbywa się proces, który najogólniej nazwać można czwartą rewolucją przemysłową. W różnych krajach różnie jest określany i przykładowo w Europie i w Polsce nosi nazwę Przemysłu 4.0, w Japonii – Society 4.0, w USA – rewolucji cyber-fizycznej. W tablicy 1 zebrano technologie wspomagające ten rewolucyjny na skalę światową proces. Wyzwania modernizacji i wdrażania nowych narzędzi i technologii dotyczą nie tylko badań naukowych i innowacji, ale także komercjalizacji tych badań, promocji technologii niezbędnych do ulepszenia metod wytwarzania oraz kształcenia kadry. Hasło Przemysł 4.0 oznacza duże zmiany zachodzące w gospodarce, a odnoszące się do zwiększonej efektywności wytwarzania i zmian strukturalnych w rozwoju społecznym. Tablica 1. Technologie wspomagające dla etapów rozwoju systemów technicznych. Etapy rozwoju Sprzęt Oprogramowanie Sieć Organizacja 2.0 Zarządzanie Mechanizacja Sterowanie logiczne, Elektryczna Zarządzanie zasobami Linia Sterowanie ze Telefoniczna OEE (Overall montażowa sprzężeniem zwrotnym Equipment Effectiveness) 3.0 Sterowanie oparte Mechatronika PLM (Product Lifecycle Ethernet JIT (Just-in-time) na modelach Systemy Management) 3G/Wi-Fi 5S/Kaizen /Lean wbudowane BIM (Building Information Modelling) 4.0 Optymalizacja Systemy cyber- Przetwarzanie danych w LowPAN / Mesh Połączone Ekosystemy w czasie fizyczne czasie rzeczywistym networking Ciągłe wykrywanie rzeczywistym Big Data 5G zapotrzebowania Systemy Sztucznej Fog Computing Ceny oparte na wartości Inteligencji Cloud Computing System systemów SoSE

Postęp w systemach technicznych związanych z wdrażaniem Rewolucji 4.0 objawia się w różnych aspektach produkcji, w tym w budownictwie, i obejmuje następujące zagadnienia: – Inżynieria materiałowa – nowe i ulepszone materiały budowlane, przegroda budowlana integrująca materiał z czujnikami i elementami wykonawczymi, wykorzystanie nowych materiałów, w tym kompozytów, i odejście od materiałów kopalnych na rzecz materiałów pochodzących z biogospodarki i recyklingu, zastosowanie materiałów o adaptujących się właściwościach funkcjonalnych. – Efektywność energetyczna – możliwość uzyskania tych samych parametrów funkcjonalnych przegrody budowlanej technikami mniej energochłonnymi oraz zwiększenie efektywności wykorzystania obecnie stosowanych technik i technologii w budownictwie, modelowanie i optymalizacja istniejących systemów energetycznych, nowe i odnawialne źródła energii, łączenie różnych rodzajów energii (kogeneracja), inteligentne sieci energetyczne (Smart Grid). – Projektowanie – modelowanie i symulacje z uwzględnieniem funkcjonalnych właściwości materiału i jego właściwości dynamicznych (uwzględnianie przesunięcia fazowego zmian temperatury i przepływu ciepła dla przegród budowlanych), projektowanie z uwzględnieniem rozszerzonej rzeczywistości, projektowanie cyfrowe z uwzględnieniem BIM (Building Information Modelling), pionowa integracja systemów zarządzania w modelowaniu 5C (Connection, Conversion, Cyber, Cognition and Configuration Levels), technologie niekonwencjonalne i hybrydowe, druk 3D. – Przegrody budowlane – zwiększenie dokładności sterowania strumieniem przepływu masy, energii i informacji przez przegrody budowlane, przegrody budowlane zintegrowane, mechatroniczne, produkcja przegród budowlanych o żądanych właściwościach, jakość dla całego cyklu życia, wytwarzanie przegród budowlanych z materiałów kompozytowych składających z warstw funkcyjnych o lokalnie zmienionych właściwościach. Systemy cyber-fizyczne będące synonimem Rewolucji 4.0 pojawiły się jako naturalna konsekwencja rozwoju systemów technicznych. Najważniejszym aspektem projektowania systemów cyber-fizycznych jest wielofunkcyjność. Jeśli zauważymy, że

III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Inteligentne przegrody budowlane | Dariusz Tomkiewicz systemy te składają się z bardzo wielu elementów, urządzeń, czujników oraz ludzi, to muszą się te wszystkie elementy komunikować między sobą oraz wymieniać informacje. Odbywa się to przez zastosowanie tzw. Internetu Rzeczy (Internet of Things – IoT) oraz klasycznego Internetu (Internet of People – IoP). Systemy cyber-fizyczne działają, pozyskując i przetwarzając olbrzymie ilości danych. Najważniejszym aspektem w tym spojrzeniu na systemy cyber-fizyczne jest przejrzysty sposób tworzenia cyfrowych wirtualnych kopii systemów fizycznych. Wymaga to agregacji danych dostarczonych z czujników i przetworzenia jej w kontekstową informację wyższego poziomu. Daje to możliwość optymalizacji bieżącego działania systemu, gdyż jego elementy komunikują się ze sobą i, współpracując, umożliwiają z kolei przewidywanie przyszłych stanów każdego elementu i procesu. Dzięki temu uzyskuje się możliwość adaptacji systemu do zmiennych warunków przy wykorzystaniu całej dostępnej wiedzy o procesie. Powyższy opis działania układu można przedstawić w postaci warstwowej, czyli szeregu hierarchicznie ułożonych warstw funkcyjnych, które współpracując ze sobą, umożliwiają realizację zadań systemu. Architektura ta nosi nazwę 5C od pierwszych liter angielskich nazw poszczególnych warstw: connection, conversion, cyber, cognition oraz configuration (rys. 1). Najniższą warstwą bazową systemu cyber-fizycznego jest warstwa smart connection odpowiadająca za transmisję danych z systemu fizycznego (realnie istniejących elementów układu) do systemu cybernetycznego odpowiadającego za przetwarzanie danych. Dane są transmitowane z systemu fizycznego do systemu cybernetycznego (dane pomiarowe), jak i w przeciwnym kierunku, umożliwiając dostosowanie się przez system fizyczny do wymagań wygenerowanych przez system cybernetyczny. Sieć komunikacyjna (często bezprzewodowa, wykorzystująca protokoły Bluetooth, NFC, Wi- Fi, 4G, i inne) umożliwia przesył danych w warunkach przemysłowych IIoT (Industrial Internet of Things), niski pobór energii, zasilanie z energii pochodzącej z otoczenia (energy harvesting), zdolność do samoorganizacji (praca typu plug&play).

Rys. 1. Działanie systemu cyber-fizycznego opisane przy użyciu hierarchicznego modelu warstwowego. Druga warstwa systemu cyber-fizycznego (Data-to-information conversion) odnosi się do przetwarzania danych na informację kontekstową, obejmującą wartość wielkości mierzonej, stan gotowości do pracy urządzenia i inne. Warstwa ta zamienia dane o wartościach wielkości zmierzonych na informację syntetyczną, taką jak komfort cieplny, bilans energetyczny itp. Wartości kontekstowe są estymowane na podstawie danych z warstwy Smart connection. Do tego celu wykorzystuje się techniki z zakresu łączenia danych (data fusion), techniki Big Data, przetwarzanie w chmurze (cloud computing, fog computing) [8].

15 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Inteligentne przegrody budowlane | Dariusz Tomkiewicz

Trzecia warstwa systemu cyber-fizycznego to poziom cybernetyczny (warstwa Cyber). Warstwa ta odpowiada za zagadnienia związane ze sterowaniem układami fizycznymi. Znajdują się w niej algorytmy odpowiadające za odwzorowanie wirtualne działania systemu fizycznego. W warstwie tej znajdują się modele matematyczne elementów systemu fizycznego i zależności między nimi. Wyróżnia się w tym zakresie metody modelowania analityczne i empiryczne. W metodach analitycznych model jest wyznaczany jako aproksymacja praw fizycznych rządzących zależnością między wielkością mierzoną a innymi pomiarami i parametrami. Dla dobrze znanych procesów modelowanie metodą analityczną jest dość precyzyjne, natomiast dla procesów mało poznanych modele analityczne są dość zgrubne. W takich przypadkach stosowana jest metoda empiryczna, która pozwala na wyliczenie modelu na podstawie pomiarów historycznych oraz relacji z innymi możliwymi pomiarami i parametrami. Modele empiryczne są w ten sposób aproksymacjami funkcji, wyznaczonymi metodami regresji lub z zastosowaniem metod sztucznej inteligencji (machine learning method). Czwartą warstwą systemu cyber-fizycznego jest warstwa świadomości (Cognition) integrująca dane dotyczące stanu urządzenia i wykorzystująca symulacje do predykcji przebiegu procesu. Działanie tej warstwy umożliwia diagnostykę całego systemu i jego elementów oraz podejmowanie adekwatnych decyzji. Warstwa piąta systemu cyber-fizycznego pełni rolę konfiguracyjną dla systemu. W warstwie tej następuje adaptacja struktury działania systemu w celu zapewnienia odporności na uszkodzenia, dostosowania systemu do zmiennych warunków pracy i otoczenia, utrzymanie optymalnego przebiegu procesu w warunkach ryzyka zmian zewnętrznych i wewnętrznych oraz niepewności.

3. Model cyber-fizyczny przegrody budowlanej Analizowana w artykule inteligentna przegroda budowlana powinna być częścią systemu cyber-fizycznego budynku. Przegroda ma być zastosowana w budynku o konstrukcji drewnianej ramowej, w którym jako materiał izolacyjny wykorzystywane są włókna celulozowe. Założeniem jest opracowanie konstrukcji otwartej dyfuzyjnie. Przegroda budowlana jest rozpatrywana jako filtr, w którym dochodzi do przemieszczania strumieni masy (pary wodnej) oraz ciepła. Podczas transportu ciepła i masy zachodzą zjawiska fizyczne związane z przewodzeniem, promieniowaniem, dyfuzją, konwekcją, sorpcją, desorpcją, przemianami fazowymi, przesiąkaniem itd. Zjawiska te zależą od rodzaju i struktury warstw materiałów zastosowanych do budowy przegrody budowlanej i w sposób dynamiczny wpływają na stan parametrów fizycznych przestrzeni objętej przegrodą. W przypadku gdy materiałami stosowanymi do budowy przegrody budowlanej są materiały pochodzenia naturalnego, takie jak drewno, płyty drewnopochodne, włókna celulozowe, mamy do czynienia z materiałami o kompozytowej strukturze kapilarno- porowatej, w której oprócz ciała stałego znajdują się mikroskopijnej średnicy pory i kapilary. W kapilarach, w przypadku kontaktu z wodą lub parą wodną, powstaje ciśnienie wynikające z działania napięcia powierzchniowego. Powoduje to zjawiska związane z transportem wilgoci niezależnym od działania sił grawitacji. Zmiana ciśnienia powoduje również zmianę temperatury przemiany fazowej wody, co skutkuje generacją lub pochłanianiem ciepła na skutek sorpcji i desorpcji i cały szereg innych zjawisk, które w znaczący sposób wpływają na zachowanie przegrody budowlanej. Stworzenie inteligentnej przegrody wymaga uwzględnienia zjawisk fizycznych, które występują w jej wnętrzu. Naturalnym podejściem, które umożliwiłoby obniżenie kosztów zużycia energii i zapewnienie komfortu użytkownika, predykcyjną konserwację, zdolność do adaptacji dla zmiennych warunków, które są celami opracowania inteligentnego budynku, jest ujęcie przegrody budowlanej jako części fizycznej systemu cyber- fizycznego. W związku z tym konieczne jest zbudowanie części cybernetycznej przegrody budowlanej. Część cybernetyczna powinna być opracowana z wykorzystaniem modelu warstwowego 5C.

III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Inteligentne przegrody budowlane | Dariusz Tomkiewicz

3.1. Warstwa connection Podstawowym elementem systemu cybernetycznego przegrody budowlanej jest bezprzewodowy system pomiarowy umieszczony w wielu punktach przegrody budowlanej i zbierający w czasie rzeczywistym dane dotyczące stanu przegrody. Bezprzewodowe protokoły transmisji danych są stosowane w rozproszonych systemach pomiarowych. Jest to korzystne dla modułowej budowy przegród budowlanych ze względu na brak konieczności stosowania instalacji kablowej potrzebnej do transmisji danych oraz dzięki zastosowaniu energooszczędnych układów elektronicznych. Otrzymujemy w ten sposób w pełni bezprzewodowe urządzenie, które może pracować bez interwencji obsługi nawet do kilkunastu miesięcy, a przy zastosowaniu metod ładowania bezprzewodowego może nawet być w pełni bezobsługowe [6]. Do pracy bezprzewodowych sieci czujników konieczne jest zastosowanie takich metod transmisji danych, które zapewnią możliwość samoorganizacji, automatycznej konfiguracji, rozszerzania sieci, automatycznego diagnozowania i usuwania ewentualnych problemów związanych z komunikacją i działaniem czujnika [7]. Zastosowanie czujników bezprzewodowych zapewnia prawie nieograniczone możliwości montażu czujników i pozwala na wzrost niezawodności układu transmisji danych. Ponadto technologia bezprzewodowa zmniejsza złożoność i koszty utrzymania systemu smart connection przegrody budowlanej. Bezprzewodowe sieci służące do transmisji danych w budownictwie powinny zapewnić [9]: – samoorganizację i skalowalność, aby zmniejszyć liczbę interwencji obsługi i zapewnić automatyczne wykrywanie usuniętych lub nowo aktywowanych węzłów; – pracę w czasie rzeczywistym; – niski koszt budowy i obsługi ze względu na konieczność stosowania zazwyczaj wielu punktów pomiarowych.

3.2. Warstwa Data-to-information conversion Dane z czujników pomiarowych muszą być przetworzone na informację syntetyczną, konieczną do realizacji zadań w kolejnej warstwie cybernetycznej. W warstwie cybernetycznej są wykorzystywane modele matematyczne opisujące proces transportu ciepła i masy przez warstwy przegrody budowlanej. W modelach tych, w celu ich prawidłowego działania, konieczna jest znajomość wartości syntetycznych parametrów. Parametrami tymi są wartości chwilowe współczynnika dyfuzji, współczynnika wnikania ciepła, porowatości, gęstości, wilgotności i innych. Wartości tych współczynników zmieniają się w czasie oraz mają różną wartość w różnych punktach przegrody budowlanej. Konieczna jest zatem ich bieżąca estymacja w czasie rzeczywistym, a co za tym idzie w warstwie Data-to-information conversion muszą znajdować się algorytmy umożliwiające estymację tych wielkości na podstawie danych pomiarowych uzyskanych z modułów pomiarowych umieszczonych w różnych punktach przegrody budowlanej. 3.3. Warstwa cybernetyczna Warstwa cybernetyczna umożliwia stworzenie wirtualnego (cybernetycznego) odwzorowania obiektu fizycznego, tzw. cyfrowego bliźniaka. Umożliwiają to modele matematyczne opisujące zależności pomiędzy parametrami oddziałującymi na przegrodę budowlaną, takimi jak: temperatura powietrza, wilgotność powietrza, prędkość wiatru, stopień nasłonecznienia i inne a wielkościami opisującymi zachowanie przegrody budowlanej, takimi jak: chwilowa wartość transportu ciepła przez przegrodę budowlaną, chwilowa wartość transportu masy (pary wodnej), ilość zakumulowanego w przegrodzie budowlanej ciepła oraz ilość zakumulowanej w przegrodzie budowlanej wody. Konieczne do opisu zależności są modele matematyczne, od których dokładności zależy stopień podobieństwa między fizyczną przegrodą budowlaną a jej cybernetycznym odwzorowaniem. Stworzenie modeli matematycznych wymaga głębokiej znajomości fizyki obiektu, w której uwzględnione powinny być złożone relacje opisujące procesy zachodzące w kompozytowych materiałach o strukturze porowato-kapilarnej. Niestety obecna wiedza nie jest na tyle rozbudowana, aby można było zbudować takie modele. W związku z tym buduje się modele o strukturze hybrydowej opisującej procesy transportu i masy

17 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Inteligentne przegrody budowlane | Dariusz Tomkiewicz zaproponowane w pracy [9]. W modelach tych wykorzystuje się klasyczne modele różniczkowe oraz algorytmy sztucznej inteligencji umożliwiające bieżącą adaptację modelu (uczenie) do zmieniających się warunków, tak aby model jak najdokładniej odzwierciedlał zachowanie rzeczywistej przegrody budowlanej.

3.4. Warstwa cognition Warstwa cognition umożliwia na podstawie danych z niższych warstw podejmowanie decyzji dotyczących wykorzystania zakumulowanych w przegrodzie budowlanej ciepła i wody, wykrywania rozwoju mikroorganizmów, pojawienia się pasożytów oraz innych niebezpiecznych zjawisk z punktu widzenia funkcjonalności przegrody budowlanej. Możliwe jest to dzięki porównaniu wielkości uzyskanych z pomiarów z fizycznej przegrody budowlanej oraz jej cyfrowego bliźniaka na podstawie analizy zmian parametrów modeli matematycznych. Konieczne jest zatem zastosowanie odpowiednich algorytmów diagnostycznych. Algorytmy diagnostyczne umożliwiają również wspomaganie konserwacji przegród budowlanych w oparciu o założone warunki funkcjonalne. 3.5. Warstwa configuration Warstwa konfiguracji umożliwia adaptację systemu cyber-fizycznego przegrody budowlanej do zmieniających się warunków w sposób optymalny dla przyjętego kryterium, którym może być minimalne zużycie energii przy zachowaniu komfortu cieplnego. W tym przypadku inteligentna przegroda budowlana może wykorzystać ciepło pochodzące ze źródeł zewnętrznych, magazynować je i następnie oddawać, gdy zachodzi taka potrzeba. W przypadku gdy istnieje możliwość zmiany konfiguracji przegrody budowlanej np. poprzez rozszczelnianie poszczególnych warstw przegrody, może ona w sposób aktywny reagować na zmianę warunków zewnętrznych. Przegroda może również komunikować się z innymi elementami wchodzącymi w skład inteligentnego budynku, tak aby uzyskać optymalne warunki funkcjonalne. Najistotniejsza cecha inteligentnej przegrody budowlanej odnosi się do możliwej zmiany konfiguracji na skutek wymuszenia spowodowanego zmianą warunków zewnętrznych. Zmiana konfiguracji oznacza adaptacyjność przegrody budowlanej.

4. Podsumowanie i wnioski W artykule przedstawiono wymogi związane z opracowaniem innowacyjnej przegrody budowlanej stosowanej w budownictwie drewnianym. Współcześnie projektowana przegroda budowlana będąca częścią inteligentnego budynki powinna uwzględniać wymagania związane z czwartą rewolucją techniczną i stać się systemem cyber- fizycznym umożliwiającym adaptację do zmiennych warunków przy jak najlepszym wykorzystaniu zasobów energetycznych. Opracowanie inteligentnej przegrody budowlanej oparte na modelu cyber-fizycznym wymaga realizacji wszystkich warstw systemu. Zasadniczym wymogiem w opracowaniu inteligentnej przegrody jest adaptacja przegrody do zmiennych warunków środowiska oraz wymagań użytkowników. Adaptacja ta jednak jest możliwa tylko przy pełnej wiedzy o procesach zachodzących wewnątrz przegrody. Wiedza uzyskiwana jest dzięki złożonemu modelowaniu przegrody w przestrzeni cybernetycznej. Wiedza ta jest uzupełniana przez analizę pomiarów pochodzących z rzeczywistego obiektu. W ten sposób tworzony jest inteligentny system zdolny do reagowania na zmianę warunków zewnętrznych w czasie rzeczywistym.

5. Literatura 1. Anshuman Sachin (2005): Responsiveness and Social Expression; Seeking Human Embodiment in Intelligent Façades, Smart Architecture: Integration of Digital and Building Technologies, Association for Computer Aided Design in Architecture (ACADIA), Savannah, GA, 13–16.

III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Inteligentne przegrody budowlane | Dariusz Tomkiewicz

2. Böke J. i in. (2018): State-of-the-art of intelligent building envelopes in the context of intelligent technical systems, Intelligent Buildings International, doi: 10.1080/17508975.2018.1447437 3. Guedi C., Ochoa C.E. (2017): What Is a Real Intelligent Envelope? In Intelligent Envelopes for High-Performance Buildings, 1–20. Cham: Springer International doi:10.1007/978-3-319-39255-4. 4. Herzog T. i in. (2004): Facade Construction Manual. Basel: Birkhauser Publishers for Architecture. 5. Knaack U. i in. (2014): Façades: Principles of Construction. Second and revised edition ed.Basel: Birkhäuser. 6. Kohei Arai i in. (Ed) (2019): Advances in Information and Communication Networks. Proceedings of the 2018 Future of Information and Communication Conference (FICC), Vol. 2. Springer Nature Switzerland AG doi:10.1007/978-3-030-03405-4. 7. Mahalik N.P. (Ed) (2007): Handbook of Sensors and Networks, Springer-Verlag Berlin. 8. Moreno M. V. i in. (2016): Big data: the key to energy efﬁciency in smart buildings. Soft Comput 20:1749–1762 doi:10.1007/s00500-015-1679-4 9. Tomkiewicz D. (2011): Wireless Sensor for Measurement of Grain Bulk Dynamics, Informačné a Automatizačné Technológie v Riadení Procesov, Medzinárodná Vedecká Konferencia, Nitra 2011, 199-203, ISBN 978-80-552-0773-5 10. Yang J., Peng H. (2001): Decision Support to the Application of Intelligent Building Technologies. Renewable Energy 22 (1–3) 67–77 doi:10.1016/S0960- 1481(00)00085-9.

19 20 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Drewnopochodne izolacje termiczne w zawartości Energii Pierwotnej wbudowanej w przegrodę izolowaną | mgr inż. architekt Tomasz Aleksander Mielczyński

Drewnopochodne izolacje termiczne w funkcji zawartości energii pierwotnej wbudowanej w przegrodę izolowaną

Architekt Tomasz Mielczyński TXMA Poznań, Czarnków, Polska

21 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Drewnopochodne izolacje termiczne w zawartości Energii Pierwotnej wbudowanej w przegrodę izolowaną | mgr inż. architekt Tomasz Aleksander Mielczyński

22 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Drewnopochodne izolacje termiczne w zawartości Energii Pierwotnej wbudowanej w przegrodę izolowaną | mgr inż. architekt Tomasz Aleksander Mielczyński

ABSTRAKT Artykuł omawia zasadność wykonywania izolacji termicznej opartej na drewnopochodnych materiałach izolacyjnych w kontekście bilansu zawartości i zużycia energii pierwotnej spowodowanego wybudowaniem danej przegrody. Artykuł przedstawia wyniki badań bilansu EP50 dla wzorcowego budynku w zależności od użytego źródła ciepła. Na ilustracjach pokazano bilans EP (energii pierwotnej)dla danej przegrody. Krzywa wyników ilustruje sumę energii, jaka została zużyta do produkcji 1m2 izolacji termicznej o danej grubości na ścianie zewnętrznej i energii, jaka została wypromieniowana (lub zaoszczędzona) przez ten sam 1m2 ściany w przeciągu 50 lat. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń dla różnych przypadków kombinacji materiałów izolacyjnych i źródeł ciepła. Wskaźnik EP50 łączy ze sobą pojęcia współczynnika U i energii pierwotnej. Współczynnik U jest miarą strat ciepła przez jeden metr kwadratowy przegrody. Współczynnik EP określa ilość energii pierwotnej, która została zużyta do produkcji materiału izolacyjnego i odpowiada na pytanie o skutki dla środowiska, jakie przyniesie użycie danej ilości materiału, wskazując dodatkowo optymalną pod względem śladu ekologicznego grubość przegrody dla danego przypadku. Optymalna grubość izolacji dla wielu przypadków jest tym mniejsza, im wyższa jest energia wbudowana w dany rodzaj materiału izolacyjnego i tym mniejsza, im mniejszy jest współczynnik nakładu dla energii pierwotnej źródła ciepła. Izolacje termiczne z materiałów drewnopochodnych ze względu na stosunkowo niską zawartość energii pierwotnej wbudowanej w 1kg materiału powodują w tym kontekście znacznie mniejsze straty energii pierwotnej i wpływają pozytywnie na ograniczenie wielkości „śladu węglowego” podczas procesu inwestycyjnego. Budowa, użytkowanie i rozbiórka każdego budynku, w tym budynku energooszczędnego, wiąże się z wydatkowaniem energii pierwotnej i zużyciem zasobów nieodnawialnych planety. Zgodnie z zapisanym już i projektowanym (w rozporządzeniach Unii Europejskiej) prawem dotyczącym warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki w roku 2021 będziemy zobowiązani do projektowania budynków „niemal” zero energetycznych. W praktyce sprowadzają siędo tego zapisy dotyczące maksymalnych dopuszczalnych poziomów zapotrzebowania na energię pierwotną, do której dla budynków użyteczności publicznej ustalają dopuszczalną wartość cząstkową wskaźnika EP na potrzeby ogrzewania, wentylacji i przygotowania ciepłej wody na drakońskim poziomie 45 kWh/m2. Doświadczenia pokazują, że oznacza to de facto, że wskaźnik EU (zapotrzebowania na energię użytkową) będzie zbliżony do 10 kWh/m2a. A więc projektowany budynek praktycznie nie będzie miał potrzeb grzewczych, co z kolei oznacza, że w omawianym zakresie doszliśmy praktycznie do granic naszych możliwości technicznych. W dziedzinie obliczeń zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzania wnętrza bardzo trudno będzie przebić poziom „niemal zerowego” zapotrzebowania na Energię.

23 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Drewnopochodne izolacje termiczne w zawartości Energii Pierwotnej wbudowanej w przegrodę izolowaną | mgr inż. architekt Tomasz Aleksander Mielczyński

Rys. 1 Warunki Techniczne 2018 – tabela dopuszczalnych poziomów wskaźnika EP.

Przepisy techniczne zobowiązują nas – projektantów – do rozważania kwestii zapotrzebowania na energię tylko w zakresie jednego sezonu grzewczego, podczas gdy budynek oddziałuje na środowisko w czasie całego swojego cyklu życia i w takiej perspektywie powinna być prowadzona dyskusja na temat energooszczędności (czy też energochłonności) budynków. W literaturze i normach przyjmuje się czas 50 lat użytkowania jako referencyjny do obliczeń energii skumulowanej zużytej przez budynek od momentu jego wzniesienia, poprzez czas użytkowania, aż do planowanej rozbiórki. Bilans EP przegrody (EP50) wyraża sumę energii, jaka została zużyta do produkcji 1m2 izolacji termicznej o danej grubości na ścianie zewnętrznej i energii, jaka została wypromieniowana (lub zaoszczędzona) przez ten sam 1m2 ściany w przeciągu 50 lat. Wskaźnik EP50 łączy ze sobą pojęcia współczynnika U i energii pierwotnej. Współczynnik U jest miarą strat ciepła przez jeden metr kwadratowy przegrody. Współczynnik EP określa ilość energii pierwotnej, która została zużyta do produkcji materiału izolacyjnego. Wartość wskaźnika EP50 odpowiada na pytanie o skutki dla środowiska, jakie przyniesie użycie danej ilości materiału. Optymalna grubość izolacji dla wielu przypadków jest tym mniejsza, im wyższa jest energia wbudowana w dany rodzaj materiału izolacyjnego i tym mniejsza, im mniejszy jest współczynnik nakładu dla energii pierwotnej źródła ciepła.

24 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Drewnopochodne izolacje termiczne w zawartości Energii Pierwotnej wbudowanej w przegrodę izolowaną | mgr inż. architekt Tomasz Aleksander Mielczyński

suma kosztów inwestycji i kosztów operacyjnych

optimum

Zapotrzebowanie na Energię Użytkową / Koszty komfortowego użytkowania

Koszty inwestycyjne

Rys. 2 Ideowy zapis zależności sumy kosztów operacyjnych i inwestycyjnych (energii użytkowej i wbudowanej).

W tak rozważanej perspektywie okaże się, że kluczowa dla kwestii oszczędności energii i zasobów jest ilość energii wbudowanej w materiały. W kontekście moich rozważań będzie mowa o materiałach do izolacji termicznej przegród nieprzezroczystych, ze szczególnym uwzględnieniem materiałów izolacyjnych drewnopochodnych, w tym miękkich i twardych płyt izolacyjnych.

25 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Drewnopochodne izolacje termiczne w zawartości Energii Pierwotnej wbudowanej w przegrodę izolowaną | mgr inż. architekt Tomasz Aleksander Mielczyński

ENERGIA PIERWOTNA SKUMULOWANA

BUDOWA UŻYTKOWANIE ROZBIÓRKA ENERGIA ENERGIA + REMONTY ENERGIA WBUDOWANA OPERACYJNA I NAPRAWY ROZBIÓRKI

Rys. 3 Schematyczny wykres energii pierwotnej skumulowanej w całym cyklu życia budynku.

W artykule postaram się odpowiedzieć na pytanie o racjonalną grubość izolacji termicznej albo optymalną jej grubość w zależności od źródła ciepła w budynku. Aby rozwiązać tak postawiony problem, należy sprowadzić do „wspólnego mianownika” ilość energii pierwotnej potrzebnej do wyprodukowania danej grubości jednego metra kwadratowego izolacji termicznej oraz ilość energii pierwotnej wypromieniowanej przez tożsamą powierzchnię przegrody. Ilości energii pierwotnej wbudowanej w 1kg każdego materiału budowlanego podawane są w opracowywanych specjalnie do tego celu tabelach nakładów. W obliczeniach publikowanych w artykule posiłkowałem się danymi zawartymi w publikacji „INVENTORY OF CARBON & ENERGY” wydanej przez Uniwersytet w Bath w 2008 roku. Ilość energii pierwotnej wypromieniowanej przez przegrodę obliczona została zgodnie z metodologią wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku zawartą w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z 18 marca 2015 roku. Zsumowane wartości energii pierwotnej zużytej na wyprodukowanie materiału izolacyjnego i wypromieniowanej przez przegrodę nieprzezroczystą dają obraz krzywej, której minimum wskazuje na najbardziej racjonalną dla danej kombinacji źródła ciepła i materiału izolującego grubość izolacji. Dla przypomnienia warto przywołać w tym miejscu definicję energii pierwotnej i energii pierwotnej wbudowanej.

26 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Drewnopochodne izolacje termiczne w zawartości Energii Pierwotnej wbudowanej w przegrodę izolowaną | mgr inż. architekt Tomasz Aleksander Mielczyński

Rys. 4 Schematyczne przedstawienie definicji energii pierwotnej w procesie ogrzewania budynku.

ENERGIA UŻYTKOWA x sprawności = ENERGIA KOŃCOWA x nakłady = ENERGIA PIERWOTNA

ENERGIA OPERACYJNA

Rys. 5 Schematyczne przedstawienie definicji energii operacyjnej.

27 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Drewnopochodne izolacje termiczne w zawartości Energii Pierwotnej wbudowanej w przegrodę izolowaną | mgr inż. architekt Tomasz Aleksander Mielczyński

ENERGIA POZYSKANIA

ENERGIA TRANSPORTU

ENERGIA PRODUKCJI ENERGIA ENERGIA PIERWOTNA ENERGIA WBUDOWANA DOSTARCZENIA TRANSPORT PRODUKTU

INSTALACJA PRODUKTU

RECYKLING PRODUKTU

Rys. 6 Schematyczne przedstawienie definicji energii pierwotnej wbudowanej.

Dość powiedzieć, że typowy dom pasywny zużywa przez rok do celów ogrzewczych mniej więcej tyle energii, ile potrzebne jest do wyprodukowania 1m3 styropianu! A więc średnio izolacji na3m2 ściany zewnętrznej. Co oznacza, że przez 60 lat zużyje on tyle energii, ile zostało wydane na produkcję materiału izolacyjnego EPS dla izolacji jego ścian i podłogi. Projektowanie i budowie budynków pasywnych i zero energetycznych opartych o „sztuczne materiały izolacyjne” nie poprawi w znacznym stopniu naszego sposobu zużywania zasobów nieodnawialnych, nie wpłynie też istotnie na zmniejszenie ilości śmieci powstających w wyniku procesu inwestycyjnego. Patrząc w przyszłość, działania projektantów muszą skupić się na projektowaniu materiałów o jak najmniejszej zawartości energii pierwotnej wbudowanej, a także jak najmniejszym potencjale negatywnego oddziaływania na środowisko naturalne, a więc takich materiałów, które nie pozostawią trudnych do zagospodarowania odpadów. W tym kontekście płyty i wełny izolacyjne z włókna drzewnego wydają się być jednym z dobrych rozwiązań.

28 III Holzbau Forum Polska HBP 2019 Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce | Szymon Firląg

Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce

Szymon Firląg Politechnika Warszawska Warszawa, Polska

29 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce | Szymon Firląg

30 III ForumHolzbau Holzbau Forum Polska HBP 20192019 Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianejSzczelność w Polscebudynków | Szymon pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce | Szymon Firląg Firląg

Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce

1. Szczelność powietrzna budynku Problem szczelności powietrznej budynku jest zazwyczaj pomijany, jednak w przypadku domów energooszczędnych, pasywnych jest to wymóg podstawowy. Bez szczelnej obudowy budynku nie tylko system odzysku ciepła nie będzie działał odpowiednio, ale także nie osiągniemy zaplanowanych oszczędności w użytkowaniu domu czy mieszkania. Wyróżniając trzy przykładowe rodzaje przegród, mianowicie ściany zewnętrzne, płytę fundamentową i dach, każda z nich musi mieć odpowiednio wykonaną warstwę odpowiedzialną za szczelność. I tak dla ścian zewnętrznych jest to tynk, płyty fundamentowej – żelbet, zaś w przypadku dachu – folia paroszczelna. Trzeba zaznaczyć, że zapewnienie szczelności to nie uszczelnianie newralgicznych miejsc na ostatnim etapie budowy, ale pamiętanie o nich już podczas projektowania.

Rys. 1 Jedna szczelna powłoka powinna otaczać całą ogrzewaną część budynku od strony wewnętrznej. Źródło: Passivhaus Institut

Szczelność obudowy budynku wraz z wentylacją decyduje o intensywności wymiany powietrza między wnętrzem budynku a otoczeniem, czyli za dostarczenie tlenu i odprowadzenie m.in. dwutlenku węgla i wilgoci. 1.1. Infiltracja a wentylacja Wentylacja jest projektowanym, zamierzonym, mniej (grawitacyjna) lub bardziej (mechaniczna) kontrolowanym systemem wymiany powietrza. Z kolei wszelkie nieszczelności powodują infiltrację zewnętrznego powietrza do budynku w sposób całkowicie chaotyczny, niecykliczny i najczęściej gwałtowny, co wiąże się ze spadkiem komfortu wskutek obniżenia temperatury przegrody i wzmożonej prędkości ruchu powietrza. Nasuwa się zatem pytanie, czy warto całkowicie wyeliminować wszelkie nieszczelności? Wszystko zależy od zastosowanej wentylacji. Optymalnym rozwiązaniem pod względem komfortu i oszczędności energii jest zastosowanie wydajnej wentylacji mechanicznej, która jest w stanie zapewnić odpowiedni dopływ świeżego powietrza dla każdej osoby

31 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce | Szymon Firląg w pomieszczeniu, wraz z systemem odzysku ciepła. Wówczas możemy dążyć do możliwie wysokiej szczelności, ograniczając do minimum dopływ powietrza zewnętrznego do budynku spoza rekuperacji. Należy jednak pamiętać, że ze względu na niższe koszty wstępne większość budynków posiada wentylację grawitacyjną. Jest ona silnie uzależniona od warunków atmosferycznych i najczęściej samodzielnie nie spełnia norm w zakresie wymiany powietrznej. Wówczas należy uważać na „przeszczelnienie” budynku, ponieważ doprowadziłoby to do nadmiernego gromadzenia się dwutlenku węgla i wilgoci oraz niedoboru świeżego powietrza. Nie należy jednak dopuszczać do powstawania dużych nieszczelności. 1.2. Infiltracja a eksfiltracja Infiltracja to zjawisko wnikania powietrza zewnętrznego przez szczeliny w przegrodach (i na ich połączeniach) budynku do wnętrza pomieszczenia. Analogicznie eksfiltracja to ucieczka powietrza wewnętrznego przez szczeliny na zewnątrz. Na ilość wymienianego powietrza przez nieszczelności mają wpływ: jakość konstrukcji, różnica ciśnień oraz prędkość i kierunek wiatru. Wpływ wiatru. Wiejący wiatr, napierając na przegrodę, powoduje powstanie różnicy ciśnień między wnętrzem budynku a otoczeniem, co wywołuje zasysanie powietrza zewnętrznego przez nieszczelności do pomieszczenia (infiltracja) od strony nawietrznej oraz wypychanie powietrza wewnętrznego do otoczenia (eksfiltracja) od strony zawietrznej. Różnica ciśnień wywołana różnicą temperatur. Przy różnicy temperatur między wnętrzem budynku a otoczeniem powstaje różnica ciśnień. Ciepłe powietrze wewnątrz budynku ma mniejszą gęstość od powietrza zewnętrznego (w czasie zimy), w związku z czym dochodzi do zasysania powietrza zewnętrznego przez szczeliny przegród do budynku (infiltracja). Natomiast ciepłe powietrze wewnętrzne unosi się ku górze i ucieka przez przegrody zewnętrzne. 1.3. Zalety szczelnego budynku Szczelność wspólnie z wentylacją i izolacją termiczną reguluje mikroklimat wewnętrzny, wpływając na utratę bądź zyski ciepła, żywotność materiałów konstrukcyjnych oraz komfort użytkowania pomieszczeń.

1.3.1. Oszczędność energii Przy optymalizowaniu budynku pod kątem zapotrzebowania na energię oprócz izolacji termicznej i wentylacji (ew. systemu odzysku ciepła) należy uwzględnić również uszczelnienie przegród zewnętrznych. Nieszczelności zwiększają straty cieplne zimą i przyspieszają przegrzewanie się pomieszczeń w upalne dni. Należy jednak rozróżniać nieszczelności od mostków cieplnych. Nieszczelności mogą istnieć nawet w perfekcyjnie zaizolowanym termicznie budynku, co doskonale pokazują zamieszczone zdjęcia wykonane kamerą termowizyjną.

32 IIIIII ForumHolzbau Holzbau Forum PolskaPolska HBPHBP 20192019 Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianejSzczelność w Polscebudynków | Szymon pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce | Szymon Firląg Firląg

Rys. 2 Straty ciepła spowodowane infiltracją zimnego powietrza widoczne na zdjęciu termowizyjnym. Strumień zimnego powietrza przedostający się do budynku na styku belki, dachu i ścianki kolankowej jest widoczny jako kolor niebieski.

Zdjęcie wykonane na poddaszu użytkowym podczas badania szczelności w warunkach podciśnienia pokazuje, że przy belce ma miejsce przerwanie izolacji paroszczelnej, co powoduje przenikanie zimnego powietrza zewnętrznego. Infiltracja ma również miejsce za konstrukcją drewnianą i jest spowodowana brakiem tynków wewnętrznych. Jak nieszczelności przekładają się bezpośrednio na zwiększenie zapotrzebowania na energię do ogrzewania i wentylacji, pokazuje poniższy wykres.

Rys. 3 Stosunek strat energii cieplnej (heat losses) do szczelności powietrznej budynku (airtightness).

Wykres pokazuje, jak ważnym czynnikiem przy budowie energooszczędnego budynku jest zadbanie o właściwe uszczelnienie obudowy. Ponadto szczelność ma kluczowe znaczenie przy budynkach energooszczędnych i pasywnych wyposażonych w wentylację z odzyskiem ciepła, ponieważ przy takich rozwiązaniach technicznych nieszczelności umożliwiają wchodzącemu do pomieszczenia powietrzu ominięcie systemu rekuperacji i zmniejszenie jego wydajności, co wiąże się ze stratami energetycznymi.

1.3.2. Komfort cieplny W nowoczesnym budownictwie coraz większą wagę przywiązuje się do komfortu użytkowania. Najnowsze technologie oprócz oszczędności muszą zapewniać odpowiedni, zdrowy mikroklimat. Na poziom komfortu cieplnego w pomieszczeniach wpływają między innymi temperatura i prędkość ruchu powietrza. Oba parametry zależą od szczelności budynku. Głównym parametrem determinującym komfort użytkowania budynku jest temperatura – zarówno powietrza w pomieszczeniu, jak i powierzchni jego przegród (ściany, podłoga, sufit, okna). O ile na temperaturę powietrza w pomieszczeniu możemy wpłynąć, regulując pracę ogrzewania, to na różnicę między temperaturami powietrza i powierzchni przegród główny wpływ mają izolacyjność przegród, obecność mostków cieplnych i nieszczelności. Na komfort cieplny duży wpływ ma również prędkość ruchu powietrza, która wpływa na intensywność wymiany powietrza na drodze konwekcji. Im prędkość większa, tym więcej ciepła jest wymieniane – a to wpływa na temperaturę odczuwalną. Ruch powietrza we wnętrzu pomieszczenia jest wywołany kontrolowanie przez wentylację i klimatyzację oraz niekontrolowanie przez nieszczelności.

33 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce | Szymon Firląg

1.3.3. Zdrowie Szczelne przegrody zewnętrzne mają za zadanie chronić mieszkańców przed zanieczyszczeniami i szkodliwymi drobinami zawartymi w powietrzu (np. pyłki dla alergików). Ponadto zabezpieczają przed uciążliwym hałasem, skutecznie wyciszając wnętrze, co zapewnia większy komfort, spokój i wydajność organizmu. Należy jednak pamiętać, że szczelne pomieszczenie przy źle funkcjonującej wentylacji niesie ze sobą ryzyko wzrostu stężenia dwutlenku węgla i wilgotności. Nadmiar CO2 powstaje wskutek koncentracji dwutlenku węgla pochodzącego od ludzi i może powodować roztargnienie, złe samopoczucie, a w skrajnych przypadkach zatrucie i utratę przytomności. Nadmiar wilgoci może powstać w wyniku kumulacji pary wodnej z prac domowych oraz z wydychanego powietrza. Wilgotność względna utrzymująca się stale powyżej 70% może prowadzić do powstania pleśni. Dlatego tak ważne jest kompleksowe projektowanie i uwzględnienie wydajności wentylacji przy projektowaniu uszczelnienia budynku, zaś za najzdrowsze uznaje się połączenie sprawnej wentylacji mechanicznej z filtrami hamującymi dostęp szkodliwych substancji do wnętrza budynku oraz wysokiej szczelności przegród.

1.3.4. Ochrona budynków i materiałów Szczelność odgrywa również zasadniczą rolę w konserwacji i utrzymaniu w dobrej kondycji materiałów budowlanych. Nieszczelności mogą być źródłem uszkodzeń w wyniku skraplania się pary wodnej w przegrodzie. Zjawisko skraplania spowodowane jest mniejszą pojemnością pary wodnej w chłodniejszym gazie. Ciepłe powietrze z wnętrza pomieszczenia, eksfiltrując przez nieszczelność, przy odpowiednio niskiej temperaturze zewnętrznej, ochładza się do temperatury punktu rosy, po czym następuje skraplanie pary wodnej w materiale przegrody. Prowadzi to do uszkodzeń materiału, sprzyja rozwojowi pleśni oraz zmniejsza właściwości konstrukcyjne (np. nośność) i izolacyjne, co z kolei powoduje dalsze wykraplanie, prowadząc niejako do reakcji łańcuchowej, która po pewnym czasie może wywołać poważne zniszczenia w strukturze przegród. Zjawisko wykraplania wilgoci wskutek eksfiltracji przedstawia rysunek 4.

Transport wilgoci przez nieszczelności

360 g wilgoci/dzień/m

Szczelina w przegrodzie 1mm Rys. 4 Przykład wykraplania pary wodnej w przegrodzie dachu w wyniku przerwania izolacji paroszczelnej. Źródło: Passivhaus Institut

Rysunek pokazuje, że wystarczy zaledwie jednomilimetrowa szczelina, aby przy różnicy temperatur wewnętrznej i zewnętrznej na poziomie 20°C w przegrodzie skropliło się w ciągu dnia 360 g wody (przy prawidłowej szczelnej izolacji skroplenie w ciągu dnia nie przekracza wartości 1 g).

34 III ForumHolzbau Holzbau Forum Polska HBP 20192019 Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianejSzczelność w Polscebudynków | Szymon pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce | Szymon Firląg Firląg

Aby uzyskać odpowiednią ochronę materiałów budowlanych i zapewnić budynkowi odpowiednią konserwację i długowieczność, należy zadbać o dokładne uszczelnienie obudowy budynku oraz zapewnienie odpowiedniej wentylacji, która usunie nadmiar wilgoci pochodzącej z wydychanego przez domowników powietrza i użytkowania.

1.4. Sposoby podwyższania szczelności powietrznej budynków Aby budynek był szczelny powietrznie, trzeba o to zadbać już w fazie projektu aż po wykonanie wszystkich testów. Na etapie projektowania architekt powinien opracować konstrukcję wszystkich newralgicznych detali, określić przebieg warstwy paroszczelnej, podać opis montażu izolacji i potrzebnych do jej wykonania materiałów. W trakcie budowy należy na bieżąco kontrolować zgodność wykonywania detali i ciągłości izolacji paroszczelnej, a także stosowania odpowiednich materiałów. Często trzeba uświadamiać wykonawcom istotę i rolę, jaką pełni dokładnie wykonana szczelna obudowa budynku. Informowanie ich o oczekiwanych testach sprawdzających poprawność wykonania może stanowić dodatkową motywację do zadbania o dbałość wykonania prac. Wszystkie błędy wychodzą na światło dzienne często dopiero na etapie testu szczelności, który służy wykryciu niedokładnie wykonanych detali przed pracami wykończeniowymi. W tym momencie jest jeszcze możliwie wykonanie ewentualnych poprawek.

1.4.1. Miejsca występowania nieszczelności Na rysunku 5 przedstawiono najczęstsze miejsca występowania nieszczelności. Rozwiązanie tych detali wymaga szczególnej uwagi na wszystkich etapach realizacji budynku.

Rys. 5 Typowe miejsca występowania nieszczelności w budynku: 1. kratki wentylacyjne pod podłogą wentylowaną, 2. obwód podłogi wentylowanej, 3. nieszczelne okna, 4. połączenie stropu ze ścianą zewnętrzną, 5. obwód okna, 6. połączenie dachu ze ścianą zewnętrzną, 7. przewody spalinowe, 8. obwód wyłazu, 9. przebicia przez instalacje elektryczne, 10. przebicia dachu, 11. wentylacja łazienki – na obwodzie kratki wentylacyjnej, 12. przebicie ściany przez rury, 13. okap w kuchni, 14. przebicia ściany przez przyłącza instalacyjne, 15. połączenie podłogi na gruncie ze ścianą zewnętrzną, 16. gniazdka, puszki i włączniki elektryczne.

Problematycznymi ze względu na uzyskanie odpowiedniej szczelności miejscami w konstrukcji budynku są również nawiewniki i wywiewniki systemu wentylacji

35 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce | Szymon Firląg mechanicznej (w przypadku, gdy system wentylacji jest rozprowadzony po nieogrzewanym poddaszu), progi drzwi frontowych, kalenica czy gniazdka i włączniki elektryczne.

1.4.2. Szczelne materiały Szczelność możemy zapewniać poprzez:  Szczelne materiały wielkopowierzchniowe,  Szczelne połączenia w newralgicznych miejscach narażonych na przenikanie powietrza i na stykach materiałów. Należy zatem zwrócić szczególną uwagę na wybór materiału, który zastosujemy do zapewnienia szczelności.

Tabela 1 Materiały oraz połączenia szczelne i nieszczelne powietrznie.

Materiały szczelne Materiały nieszczelne  Tynk wewnętrzny na murze  Mury (fugi – zaprawa murarska)  Folie paroszczelne  Płyty paździerzowe, supremo, wiórowe  Folia zbrojona  Folie perforowane, paroprzepuszczalne  Twarde płyty drewniane, OSB, sklejki  Styropian, wełna mineralna  Beton  Deskowanie, np. na dachu Połączenia szczelne Połączenia nieszczelne  Połączenie folii taśmą butylowo-  Taśmy pakowe, papierowe kauczukową z dodatkową łatą  Połączenia z betonem o dociskową nieodpowiedniej konsystencji  Zastosowanie zgodnie z  Klejenie do nieczyszczonych, przeznaczeniem rozprężnej taśmy nieprzygotowanych elementów piankowej z łatą dociskową konstrukcyjnych  Przebicia zalane betonem o  Pianka montażowa PU odpowiedniej konsystencji i  Fugi silikonowe zaszpachlowane połączenia elementów betonowych  Szczelna taśma akrylowa  Dociskowe listwy uszczelniające

Stosując wymienione w tabeli 1 materiały i połączenia paroszczelne, warto pamiętać, że:  Warstwa szczelna (izolacja paroszczelna) realizowana jest od strony wewnętrznej budynku, aby zapobiegać przenikaniu wilgoci do wnętrza przegród;  Izolacja wiatroszczelna mocowana jest od strony zewnętrznej, aby uniemożliwiać niekorzystną penetrację wiatru do wewnątrz przegrody;  Tynkując ściany, uszczelniamy nie tylko fugi zaprawy murarskiej, ale należy także dokładnie zatynkować połączenia konstrukcyjne;  Do elastycznego i trwałego uszczelniania nie tylko fug, ale też folii na zakład, służy masa uszczelniająca;  Folie paroszczelne używane są do uszczelniania konstrukcji lekkich;  Twarde płyty drewniane, OSB, sklejki to materiały do uszczelniania poddasza konstrukcji lekkich;  Beton jako materiał szczelny nie wymaga paraizolacji, jednak trzeba zapewnić odpowiednie połączenie jego powierzchni z materiałami izolacyjnymi chroniącymi w sąsiedztwie inne powierzchnie;  Paroszczelne taśmy klejące jednostronne stosuje się do połączeń na zakład arkuszy folii lub betonu z tynkiem (w tym wypadku należy użyć taśmy, która będzie mogła zostać pokryta tynkiem);

36 IIIIII Forum Holzbau Holzbau Forum Polska Polska HBP HBP 2019 2019 Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianejSzczelność w Polsce budynków | Szymon pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce | Szymon Firląg Firląg

 Listwy dociskające, listwy startowe tynkowe stosowane są do łączenia betonu z tynkiem;  Siatka podtynkowa stosowana jest przy łączeniu tynku z użyciem folii polietylenowej;  Łącząc arkusze folii, można zastosować między nimi dodatkową dwustronną taśmę wzmacniającą połączenie;  Łaty dociskowe stanowią wzmocnienie połączeń materiałów paroszczelnych;  Elastyczne kołnierze uszczelniające stosuje się do uszczelniania przebić ścian o stosunkowo dużych średnicach. Montaż stolarki okiennej i drzwiowej jest jednym z ważniejszych elementów wymagających uszczelnienia. Do uszczelniania połączenia ościeżnica-oścież stosuje się najczęściej specjalne paroszczelne taśmy klejące lub listwy dookienne.

1.4.3. Przykładowe sposoby rozwiązania szczelnych detali konstrukcyjnych Realizacja trwale szczelnych połączeń między warstwami szczelnymi wymaga nie tylko dobrego projektu, ale i szczególnie dużo staranności na etapie wykonawczym. Wiedza wykonawców na temat tego typu zagadnień jest ciągle niewielka. Przed przystąpieniem do budowy warto zapoznać się z pojęciem szczelności powietrznej oraz metodami jej osiągania. W uproszczeniu można wyróżnić cztery następujące główne rodzaje połączeń przegród budowlanych i innych elementów konstrukcyjnych:  połączenia dachu z innymi przegrodami i elementami konstrukcyjnymi,  połączenia ścian,  połączenia ścian ze stropami i podłogami na gruncie,  połączenia ścian, stropów, podłóg z oknami lub drzwiami. Połączenia te realizowane są z reguły przy wykorzystaniu czterech podstawowych materiałów łącznikowych: folii/membran, tynku wewnętrznego, betonu, płyt drewnopochodnych. Przedstawione dalej przykłady prezentują sposób realizacji trwale szczelnych połączeń wykonanych przy wykorzystaniu tych materiałów. Liczba sposobów realizacji połączeń jest bardzo duża, ważne jest jednak, aby połączenie:  pozostawało trwale szczelne, nie tylko w momencie wykonania, ale i w trakcie wieloletniej eksploatacji,  było wykonane w możliwie prosty sposób przy wykorzystaniu powszechnie dostępnych materiałów,  było niezbyt kosztowne.

37 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce | Szymon Firląg

płyty siatka podtynkowa wykończeniowe

warstwa szczelna

tynk

podkładka mur

izolacja cieplna listwa dociskająca

Rys. 6 Przykład szczelnego połączenia dach-ściana zewnętrzna (folia paroszczelna-tynk wewnętrzny). Źródło: Passivhaus Institut

rama okienna

tynk * w przypadku zastosowania ściana taśmy przylepnej BK z zewnętrzną powłoką z włókniny, izolacja cieplna siatka podtynkowa nie jest konieczna

połączenie siatka trwale- podtynkowa elastyczne

folia okienna PE lub listwa startowa taśma przylepna BK z (tynkowa) zewnętrzną powłoką z element włókniny* dylatacyjny

Rys. 7 Przykład szczelnego połączenia okno-ściana zewnętrzna (rama okienna-tynk wewnętrzny). Źródło: Passivhaus Institut

38 III HBP 2019

DREWNO MASYWNE W BUDOWNICTWIE / MASSIVE WOOD IN CONSTRUCTION

27 marca 2019 / 27 March 2019

39 40

III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych | Jakub Przepiórka

Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych

Jakub Przepiórka Glulam Pro Szczecin, Polska

41 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych | Jakub Przepiórka

III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych | Jakub Przepiórka

Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych

1. Rodzaje konstrukcji z drewna masywnego W niniejszym opracowaniu wzięto pod uwagę dwie główne technologie produkcji przekrojów masywnych, które są aktualnie szeroko dostępne w całej Europie, a także w Polsce. Mowa tutaj o drewnie klejonym warstwowo (z ang. Glued Laminated Timber – Glulam) oraz drewnie klejonym krzyżowo (z ang. Cross Laminated Timber – CLT). Są to produkty typowo konstrukcyjne. Należy traktować je w kontekście trwałości oraz stabilności tak samo jak beton, stal czy ceramikę. Produkowane są zgodnie z obowiązującymi normami przez zakłady odpowiednio certyfikowane. Nie ma tutaj mowy o produktach przypadkowych, które mogłyby powstawać bez odpowiedniej certyfikacji oraz nadzoru. Niestety tak najczęściej kojarzy się drewno konstrukcyjne w Polsce, stąd położono duży nacisk na jasne i klarowne określenie fundamentu obu produktów. Normy je opisujące to odpowiednio EN14080 oraz EN16351. Istnieje oczywiście więcej produktów nazywanych drewnem inżynieryjnym/masywnym (Engineering Wood Products), jak chociażby te z grupy Structural Composite Lumber (SCL), w której skład wchodzą: Laminated Veneer Lumber (LVL), Laminated Strand Lumber (LSL), Parallel Strand Lumber (PSL) oraz Oriented Strand Lumber (OSL), jednak w większości przypadków (poza LVL) nie są one aż tak dostępne i popularne w Europie jak drewno klejone warstwowo oraz krzyżowo.

1.1. Drewno klejone warstwowo (Glulam)

Drewno klejone warstwowo jest produktem o równoległym układzie warstw konstrukcyjnego drewna litego. Przy elementach prostych najczęściej są to warstwy grubości 40 mm. Lamele układane są kolejno na sobie w tym samym kierunku. Rozróżnić możemy układy złożone z jednej lameli na szerokości belki (w większości produkcji maksymalna szerokość to 220/260 mm), z dwóch lameli na szerokości układanych naprzemiennie (najczęściej maksymalne szerokości to 300 mm) oraz układy blokowe, gdzie belki powstałe poprzez klejenie jednej lameli na szerokości łączy się ze sobą sąsiednio „na styk” poprzez klejenie oraz odpowiednie wkręty/śruby. Maksymalne wysokości elementów klejonych warstwowo w zakładach produkujących je przemysłowo na ogół mieszczą się w przedziale 100–180 cm. W zakładach skupionych na produkcji elementów wielkowymiarowych mogą osiągać nawet 200–260 cm. Długości maksymalne w zależności od zakładu wynoszą od 20 do nawet 55 m. Drewno klejone warstwowo tworzy głównie belkowe elementy konstrukcyjne, jak słupy, dźwigary, rygle, płatwie, krokwie itp. Można z niego tworzyć również pełne ściany oraz stropy – najczęściej poprzez łączenie ze sobą na pióro-wpust bali pionowych lub poziomych, które wpisują się w masywne budownictwo drewniane. Więcej szczegółowych parametrów można znaleźć w przytoczonej powyżej normie EN14080.

43 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych | Jakub Przepiórka

Fot. 1 Drewno klejone warstwowo z jednej oraz dwóch lameli na szerokości (naprzemiennie).

Fot. 2 Drewno klejone warstwowo w układzie blokowym. 1, 2, n – kolejne belki z drewna klejonego warstwowo. a – linia klejenia pomiędzy elementami z drewna klejonego warstwowo.

1.2. Drewno klejone krzyżowo (CLT)

Drewno klejone krzyżowo jest z kolei produktem powstającym poprzez naprzemienne sklejenie ze sobą warstw drewna pod kątem 90 stopni. Wystąpić muszą minimum trzy warstwy. Najczęściej składa się je z trzech, pięciu, siedmiu lub dziewięciu warstw. Dostępne powszechnie grubości sięgają nawet 40 cm. Drewno klejone krzyżowo tworzy najczęściej wielkoformatowe układy płytowe (szerokość do 300/350 cm, długość do 14/16 m), które występują w konstrukcjach jako ściany, stropy oraz dachy.

Fot. 3 Drewno klejone krzyżowo. Schemat układu warstw oraz gotowy element.

III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych | Jakub Przepiórka

2. Główne parametry projektowe

2.1. Elastyczność projektowa oraz wykonawcza Każdy z powyższych produktów cechuje się własnymi parametrami, przewagami oraz ułomnościami. O ile drewno klejone warstwowo można pod kątem statyki analizować w podobny sposób jak drewno lite (oczywiście z całą masą przewag na korzyść drewna klejonego, jak chociażby większe przekroje i długości, wysoka stabilność wymiarowa, niska wilgotność, łatwa do uzyskania nośność ogniowa, możliwe do uzyskania wyższe klasy wytrzymałościowe itp.), gdyż są to głównie układy prętowe, o tyle z drewnem klejonym krzyżowo sprawa wygląda już inaczej. W tym przypadku dzięki krzyżowemu klejeniu uzyskujemy wielkoformatowe płyty, które są sztywniejsze i jeszcze bardziej stabilne wymiarowo niż drewno klejone warstwowo. Z drugiej strony przy obliczaniu nośności kluczowe staje się odpowiednie ułożenie kolejnych warstw. Drewno jest materiałem anizotropowym, a jego niejednorodna budowa wpływa na jego wytrzymałość. Wzdłuż włókien drewno wykazuje wysoką wytrzymałość na ściskanie, ale już w kierunku prostopadłym stosunkowo niską. W przypadku drewna świerkowego, które jest surowcem najczęściej stosowanym w obu powyższych produktach, wytrzymałość na ściskanie poprzeczne stanowi około 12% wytrzymałości na ściskanie wzdłużne. W efekcie drewno klejone krzyżowo nie może być traktowane w obliczeniach jak drewno lite czy klejone warstwowo. Dla zobrazowania tych różnic najprościej podać przykład trójwarstwowej płyty stropowej, w której na zginanie możemy uwzględnić jedynie dwie skrajne warstwy o podłużnym układzie lameli. Warstwa środkowa ułożona w poprzek nie może być uwzględniona w nośności na zginanie. Może natomiast zostać uwzględniona przy wytrzymałości na ścinanie. Każdorazowo warto przeanalizować oba produkty, by dowiedzieć się, który okaże się bardziej korzystny i wydajny. Przy projektowaniu i wykonawstwie małych obiektów jak domy jednorodzinne bez problemu można posłużyć się tylko jednym z tych produktów. Cały obiekt może powstać tylko z drewna klejonego warstwowo (nie muszą to być belki, mogą to być również bale poziome lub pionowe jak np. HBE łączone najczęściej na podwójne pióro-wpusty) lub w całości złożony tylko z płyt CLT, bez belek z drewna klejonego warstwowo. Jednak przy analizie obiektów większych, wielokondygnacyjnych, o dużej kubaturze materiały te doskonale się uzupełniają. Wystarczy przytoczyć tutaj dwa dobrze znane duże projekty: „Brock Commons” w Kanadzie oraz „Mjøstårnet” w Norwegii, gdzie właśnie taki układ posłużył jako główna konstrukcja nośna. Zastosowano w nich belki z drewna klejonego warstwowo plus płyty CLT. Można zauważyć w tym połączeniu trend budowania coraz większych obiektów o głównej konstrukcji drewnianej. Stosunkowo łatwo zmieniać grubości elementów w zależności od rozpiętości oraz zadanych obciążeń. Producenci używają do obróbki maszyn CNC, co gwarantuje wysoką dokładność oraz precyzję wykonania. Dodatkowo w razie potrzeby zmian już na placu budowy wszelkie obróbki wykonuje się stosunkowo prostymi narzędziami do drewna i w krótkim czasie. W Polsce istnieją już projektanci oraz wykonawcy wyspecjalizowani w pracach przy drewnie klejonym warstwowo oraz krzyżowo (Glulam, CLT). Z powyższych materiałów można z powodzeniem wznosić większość klasycznych obiektów budowlanych jak domy jedno- i wielorodzinne, obiekty hotelowe, szkoły, biurowce, hale sportowe, przemysłowe oraz wielokondygnacyjne obiekty mieszkalne.

2.2. Prędkość wznoszenia konstrukcji Budowa odbywa się w sposób modułowy. Gotowe, sprefabrykowane elementy przyjeżdżają na budowę już docięte precyzyjnie na wymiar, z wyciętymi otworami okiennymi oraz drzwiowymi. Mogą również zostać wykonane na etapie prefabrykacji instalacje elektryczne oraz izolacja wraz ze stolarką. Montaż tak przygotowanych ścian jest procesem bardzo szybkim. Przy klasycznym domu jednorodzinnym zajmuje 1–2 dni robocze. Budowa konstrukcji 18-piętrowego akademika w Kanadzie

45 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych | Jakub Przepiórka

zajęła jedynie osiem tygodni! Nie trudno zauważyć, że process projektowy trwa w przypadku tych materiałów często dłużej niż samo wznoszenie konstrukcji.

Fot. 4 Budowa 18-piętrowego akademika „Brock Commons” w Kanadzie.

2.3. Odporność ogniowa Bez problemu można uzyskać nośność, izolacyjność oraz szczelność ogniową na poziomie 30, 60 czy 90 minut (w szczególnych przypadkach nawet większą). Niestety jest to fakt, który nadal budzi duże zdziwienie w gronie inżynierów oraz specjalistów przeciwpożarowych w Polsce, a przepisy często nie nadążają za rozwojem technologii. Łatwo ulec pokusie traktowania wszystkich konstrukcji drewnianych jednakowo w aspekcie ognia, jednak konstrukcje masywne (w tym z Glulam oraz CLT) cechują się zupełnie innymi parametrami w tym zakresie. Aby zrozumieć, jak wydajne przeciwpożarowo są konstrukcje z drewna masywnego, musimy zacząć od zrozumienia, że odporność ogniowa to zdolność elementu budynku do spełnienia określonych wymagań podczas pożaru. Miarą odporności ogniowej jest (wyrażony w minutach) czas od rozpoczęcia pożaru do osiągnięcia przez element budynku jednego z trzech kryteriów granicznych: – nośności ogniowej (R) – element przestaje spełniać swoją funkcję nośną wskutek zniszczenia mechanicznego, utraty stateczności, przekroczenia granicznych wartości odkształceń lub przemieszczeń; – szczelności ogniowej (E) – element przestaje spełniać swoją funkcję oddzielającą wskutek pojawienia się na powierzchni nienagrzewanej płomieni, powstania pęknięć lub szczelin o wymiarach przekraczających wartości graniczne, przez które przenikają płomienie lub gazy albo element odpada od konstrukcji; – izolacyjność ogniowa (I) – element przestaje spełniać funkcję oddzielania wskutek przekroczenia temperatury granicznej na powierzchni nienagrzewanej. Dlaczego w masywnym drewnie uzyskanie odpowiednich parametrów REI jest łatwe? Otóż w drewnie poddanym działaniu wysokiej temperatury następuje proces pirolizy. Tworzy się zwęglona warstwa, która wraz z długością trwania pożaru przyrasta. Warstwa ta nie posiada właściwości nośnych, ale izoluje rdzeń, ograniczając dopływ tlenu, a co za tym idzie wzrost temperatury. Dzięki temu procesowi drewno pod obciążeniem ogniowym zachowuje się w sposób bardzo przewidywalny. Przekrój oczywiście zmniejsza się wraz z długością trwania pożaru, ale odpowiednio zaprojektowany wymiar elementu pozwala stworzyć przegrodę, która przez zadane 30, 60, 90, a nawet więcej minut zapewni wymaganą odporność. Jednocześnie drewno jest dobrym izolatorem, dzięki czemu powierzchnia pełnej ściany po stronie nienagrzewanej bardzo długo utrzymuje niską temperaturę pomimo trwającego po drugiej stronie pożaru.

III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych | Jakub Przepiórka

Fot. 5 Rozkład temperatury w drewnie podczas pożaru.

2.4. Izolacyjność termiczna Izolacyjność termiczna jest opisywana głównie przez współczynnik U. Drewno jest naturalnym izolatorem, w dodatku cechuje się wysoką pojemnością cieplną. Przykładowe współczynniki U dla różnych materiałów budowlanych: – dla CLT grubości 240 mm U=0,496 W/m2K (λ=0,13 W/mK) – dla żelbetu tej samej grubości: U=3,448 W/m2K (przy λ=2 W/mK), – dla cegły tej samej grubości U=2,381 W/m2K (przy λ=0,96 W/mK), – dla wełny mineralnej tej samej grubości to U=0,162 W/m2K (przy λ=0,04 W/mK).

Widać od razu, że drewno dzięki swoim parametrom lokuje się bliżej materiałów izolacyjnych niż innych typowych materiałów konstrukcyjnych. Pozwala to budować cieńsze ściany (uzyskując przeciętnie o około 10% większą powierzchnię użytkową przy zachowaniu obrysu zewnętrznego budynku) oraz uzyskiwać dużo lepsze parametry energooszczędne, a nawet pasywne. Dzięki dużej pojemności cieplnej budynki wykonane w technologii drewna masywnego stanowią świetną barierę przed krótkoterminową wysoką temperaturą zewnętrzną (nie nagrzewają się szybko podczas upałów) i odpowiednio utrzymują temperaturę podczas krótkotrwałych spadków temperatury zewnętrznej (np. w nocy) – jest to tzw. przesunięcie fazowe.

2.5. Szczelność powietrzna Panele same w sobie stanowią szczelną dla powietrza przegrodę. Oczywiście istotne jest zadbanie o detale na etapie projektowania oraz wykonawstwa w kwestii połączeń, osadzania stolarki itp. Jednak bez problemu można uzyskiwać wysokie wyniki w testach Blower Door. Znacznie zmniejsza to straty ciepła oraz pozwala łatwo projektować oraz wykonywać budynki energooszczędne i pasywne.

2.6. Otwartość na dyfuzję pary wodnej Przegroda zbudowana na bazie elementów Glulam/CLT nie potrzebuje żadnych paroizolacyjnych folii. Nadmiar wilgoci wewnątrz budynku pochłaniany jest przez masywną ścianę drewnianą oraz w razie potrzeby (nadmiaru) przekazywany na zewnątrz. W sytuacji spadku wilgotności wewnątrz drewno oddaje wilgoć do wnętrza. Gwarantuje to utrzymanie stałej i odpowiedniej dla człowieka wilgotności wewnątrz pomieszczeń bez konieczności wykonywania dodatkowych zabiegów jak osuszanie czy nawilżanie powietrza wewnątrz. Pozwala to uprościć schemat i zmniejszyć ilość warstw w ścianie oraz gwarantuje bardzo dobry klimat wewnątrz pomieszczeń.

47 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych | Jakub Przepiórka

2.7. Brak konieczności impregnacji chemicznej Warto sprostować częsty błąd prezentowany na naszych polskich budowach, głównie przez kierowników budów oraz inspektorów nadzoru budowlanego. Drewno klejone warstwowo oraz krzyżowo poprzez odpowiedni proces suszenia komorowego każdej lameli posiada finalną wilgotność na poziomie około 12%. Sam proces suszenia oraz wilgotność gotowego produktu gwarantują odpowiedni poziom zabezpieczenia przed szkodnikami oraz grzybami. Przy zastosowaniu produktów wewnątrz obiektów, bez narażania ich na działanie warunków atmosferycznych, nie ma potrzeby stosowania dodatkowych zabezpieczeń chemicznych. Idea ta jest w pełni znana i rozumiana w krajach, gdzie świadomość oraz wiedza na temat drewna jest powszechna (np. Niemcy, Austria, kraje skandynawskie), natomiast w naszym kraju niestety nadal budzi powszechne zdziwienie na budowach.

2.8. Ekologia Większość ludzi zapewne w pierwszym odruchu uważa budownictwo drewniane za coś szkodliwego dla środowiska. Trzeba wyciąć drzewa, część odpadów zostanie spalona, uwalniając CO2 do atmosfery. Brzmi przekonująco, prawda? Ale czy takie zdanie jest na pewno poprawne? Spójrzmy na to nieco szerzej. Aby zmniejszyć emisję dwutlenku węgla musimy oczywiście pójść klasycznym tropem, takim jak produkcja energii elektrycznej i ciepła, rolnictwo, przemysł, transport itp. Okazuje się jednak, że jest jedna branża odpowiadająca za 5% globalnej emisji dwutlenku węgla. Według Earth Institute of Columbia University (Nowy Jork) ta branża produkuje materiał tak wszechobecny, że prawie niewidoczny – cement. Cement, jak wiemy, jest podstawowym składnikiem betonu, z którego tworzy się fundamenty oraz pozostałe konstrukcje dużych i małych obiektów. Służy również do budowy dróg i mostów. Po wodzie to beton jest najbardziej „konsumowaną” substancją na ziemi. Średnie roczne zużycie to trzy tony betonu na każdego człowieka. Ponad 3 000 000 000 (trzy miliardy) ton cementu (nie betonu) to szacunkowe zużycie całkowite w 2016 roku, które rośnie w tempie 2,5% rocznie. Produkcja jednej tony cementu generuje 900 kg CO2. Szybkie mnożenie ujawnia 2,7 miliarda ton CO2 wprowadzanego do atmosfery po prostu przez produkcję cementu. Produkcja drewna klejonego zużywa znacznie mniej energii do produkcji 1 m3 (8–30 kWh) niż beton (150–200 kWh). Drewno jest niewyczerpalnym i w pełni odnawialnym materiałem budowlanym. Drewno użyte do budowy konstrukcji jest naturalnym magazynem CO2. Jeden metr sześcienny drewna CLT przechowuje 1–1,5 tony dwutlenku węgla. Idąc dalej – drzewa młode produkują znacznie więcej tlenu niż stare, które w pewnym momencie przestają „zamieniać” dwutlenek węgla w tlen. Wycinka starych drzew i sadzenie nowych pozwala pochłaniać i w efekcie przechowywać większe ilości CO2. Naturalnie niezbędna jest zrównoważona gospodarka leśna, jednak nadal na naszym globie przyrasta rocznie znacznie więcej drewna, niż zużywamy. Wszystkie te argumenty dają do myślenia i kierują rozwinięty świat w stronę nowoczesnych technologii drewnianych.

3. Akustyka Akustyka jako dyscyplina naukowa zajmuje się dźwiękiem, jego powstawaniem, propagacją i percepcją, a także wszystkimi efektami związanymi z występowaniem i oddziaływaniem dźwięku. Zakres zagadnień rozpatrywanych w obszarze akustyki jest bardzo rozległy, można wyliczyć kilkadziesiąt specjalistycznych działów poświęconych różnorakiej problematyce z nią związnych. Najczęściej skojarzenia w odniesieniu do budownictwa idą w kierunku sal koncertowych, wnętrz przeznaczonych do słuchania muzyki, w których zagadnienia akustyczne pełnią rolę wiodącą, są związane z podstawową funkcją obiektu. Istotna rola akustyki występuje również w salach teatralnych i widowiskowych oraz w pomieszczeniach, w których należy zapewnić odpowiednie warunki pogłosowe i dobrą zrozumiałość mowy, czyli

III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych | Jakub Przepiórka

audytoria, sale wykładowe, klasy lekcyjne, słowem miejsca, w których bardzo ważna jest jakość komunikacji głosem. Zagadnienia akustyczne związane z budownictwem to jednak zakres znacznie szerszy. Ważnym aspektem jest chociażby ochrona przed hałasem w budynku i w środowisku zewnętrznym, ocena jego szkodliwości i dokuczliwości oraz stosowanie odpowiednich środków zapobiegawczych. Uwzględnia się hałas od urządzeń i instalacji technicznych, środków komunikacji, a także hałas bytowy powodowany obecnością i aktywnością użytkowników budynku. Wiąże się z tym problem izolacyjności akustycznej przegród budowlanych, powstawania i przenoszenia dźwięków powietrznych i materiałowych, transmisji energii akustycznej w strukturze budynku oraz skutecznych metod jej ograniczania. Problemy akustyczne występują zatem w budynkach mieszkalnych, użyteczności publicznej, w środowisku pracy, a także w przestrzeni zewnętrznej. Zakres problemów akustycznych dotyczących budownictwa jest więc bardzo rozległy. W ostatnim okresie występuje wyraźny wzrost zainteresowania zagadnieniami akustycznymi i ochroną przed hałasem, dzieje się tak niestety w znacznej mierze na skutek rosnących zagrożeń i niekorzystnych uwarunkowań akustycznych występujących zarówno w środowisku zewnętrznym, jak i wewnątrz budynku. Wzrost zainteresowania akustyką można również dostrzec, obserwując aktywność komitetów normalizacyjnych. W Polsce regularnie nowelizowane są podstawowe normy określające wymagania akustyczne w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej. Rewidowane są normy europejskie określające zasady badań akustycznych elementów budowlanych i budynku, a także normy projektowe pozwalające na określenie jego właściwości akustycznych na podstawie właściwości elementów składowych oraz normy ISO odnoszące się do hałasu środowiskowego. Błędy popełnione w zakresie izolacyjności akustycznej przegród są bardzo trudne, kosztowne, a czasami wręcz niemożliwe do usunięcia. Budynek oraz urządzenia z nim związane powinny być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby poziom hałasu, na który będą narażeni użytkownicy lub ludzie znajdujący się w ich sąsiedztwie, nie stanowił zagrożenia dla ich zdrowia, a także umożliwiał im pracę, odpoczynek i sen w odpowiednich warunkach. Dodatkowo pomieszczenia w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej należy chronić przed hałasem: – zewnętrznym, przenikającym do pomieszczenia spoza budynku, – pochodzącym od instalacji i urządzeń stanowiących techniczne wyposażenie budynku, – powietrznym i uderzeniowym, wytwarzanym przez użytkowników innych mieszkań, lokali użytkowych lub pomieszczeń o różnych wymaganiach użytkowych, – pogłosowym powstającym w wyniku odbić fal dźwiękowych od przegród ograniczających dane pomieszczenie.

49 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych | Jakub Przepiórka

Fot. 6 Kierunki rozchodzenia się dźwięku od hałasów wewnętrznych i zewnętrznych.

Z uwagi na rozległość zagadnienia w niniejszym opracowaniu skupiono się na podaniu kilku przykładów konstrukcji opartych na elementach CLT, które spełniają rygorystyczne wymagania akustyczne. Mnogość dostępnych rozwiązań i materiałów wpływających korzystnie czy to na ochronę przed dźwiękami powietrznymi, czy to uderzeniowymi jest praktycznie nieograniczona. Podobnie ze specjalnymi taśmami, wypełniaczami, które znacznie poprawiają parametr połączeń. Poniżej przedstawiono przykłady ścian zewnętrznej, wewnętrznej oraz rozdzielającej zbudowanych na konstrukcji CLT i uzupełnionych odpowiednimi materiałami w celu uzyskania wysokich parametrów. Pokazano również strop o bardzo wysokich parametrach izolacyjności akustycznej. Źródłem obliczeń jest ogólnie dostępna strona www.dataholz.eu, na której można dowolnie kształtować przegrody pod względem ogniowym, akustycznym i wieloma innymi.

III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych | Jakub Przepiórka

1. Ściana zewnętrzna o głównych parametrach: REI60, U=0,14W/m2*K, Rw=63dB.

51 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych | Jakub Przepiórka

2. Ściana wewnętrzna o głównych parametrach: REI60, Rw=68dB.

III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych | Jakub Przepiórka

3. Ściana oddzielająca (np. dwa lokale mieszkalne): REI60, Rw = 60dB.

53 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych | Jakub Przepiórka

4. Strop międzykondygnacyjny: REI60, Rw=75dB, Ln,w=45.

III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z drewna masywnego z uwzględnieniem aspektów akustycznych | Jakub Przepiórka

Bibliografia

1. Norma PN-EN 14080 Drewno klejone warstwowo i drewno lite klejone warstwowo. Wymagania. 2. Norma PN-EN 16351 Drewno klejone krzyżowo. Wymagania. 3. Jacek Nurzyński (2018): Akustyka w budownictwie, Wydawnictwo Naukowe PWN. 4. Henryk Kwapisz: Izolacyjność akustyczna przegród między pomieszczeniami – wymagania i wykonawstwo, www.inzynierbudownictwa.pl (dostęp: 2.03.2019)..

Foto: MM-Holz, ArchDaily, Dataholz.eu

55 56

III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Konstrukcja ujeżdżalni koni z drewna klejonego warstwowo w świetle wymagań funkcjonalno-użytkowych, na przykładzie obiektu realizowanego w Chojnowie | Piotr Brodniewicz, Zbigniew Domański

Konstrukcja ujeżdżalni koni z drewna klejonego warstwowo w świetle wymagań funkcjonalno-użytkowych, na przykładzie obiektu realizowanego w Chojnowie

Piotr Brodniewicz Andrewex Sp. z o.o. Cierpice k. Torunia, Polska

Zbigniew Domański Andrewex Sp. z o.o. Cierpice k. Torunia, Polska

57 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Konstrukcja ujeżdżalni koni z drewna klejonego warstwowo w świetle wymagań funkcjonalno-użytkowych, na przykładzie obiektu realizowanego w Chojnowie | Piotr Brodniewicz, Zbigniew Domański

Konstrukcja ujeżdżalni koni z drewna klejonego warstwowo w świetle wymagań funkcjonalno-użytkowych, na przykładzie obiektu realizowanego w Chojnowie

1. Wstęp Już od poprowadzenia pierwszej linii na koncepcyjnym modelu obliczeniowym obiektu budowlanego projektant konstrukcji rozpoczyna starania o spełnienie wymagań, które danemu zadaniu stawiają wszyscy uczestnicy procesu budowlanego, w tym on sam. Dąży do tego, by konstrukcja była bezpieczna, niezawodna i trwała, by była funkcjonalna zgodnie z celem, dla jakiego została zaplanowana, by spełniała oczekiwania estetyczne, a w końcu, by jej wykonanie było optymalne pod względem ekonomicznym. W niniejszym referacie podejmujemy kwestię określaną jako spełnienie wymagań funkcjonalno-użytkowych, a więc oczekiwań zamawiającego odnośnie do rezultatów funkcjonalnych, technicznych, materiałowych oraz ekonomicznych. Znakomitym przykładem obrazującym bezpośrednie przełożenie tych wymagań na rozwiązania budowlane jest trwająca właśnie budowa kompleksu hippicznego (w tym ujeżdżalni koni) w Chojnowie pod Warszawą. Na każdy etap projektowania wpływał nie tylko charakterystyczny zestaw standardów obowiązujących w tego typu obiektach, lecz także wyraźne oczekiwania inwestorskie. Wpływ przeznaczenia obiektu na jego budowę był niezwykle istotny od samego początku procesu, czyli momentu wyboru materiału konstrukcji głównej. Nie sposób nie docenić estetycznych walorów drewna [1], zwłaszcza biorąc pod uwagę korelację tego naturalnego materiału ze sportem, którego bliskość z naturą uwidacznia współdziałanie człowieka ze zwierzęciem. Wydaje się, że tworzony przez obecność konstrukcji drewnianej mikroklimat wpływa korzystnie na uprawianie i obserwowanie dyscypliny, której walory estetyczne określa się słowami: wdzięk, harmonia, elegancja [2]. Jednocześnie drewno cechuje znakomita odporność na warunki panujące w budynkach architektury hippicznej, zarówno w samych ujeżdżalniach, jak i stajniach, lonżownikach, pomieszczeniach gospodarczych i magazynowych. Odpowiednio zaprojektowane, wykonane i konserwowane konstrukcje drewniane oprą się zmianom wilgotności i temperatury [3][4], obecności amoniaku czy siarkowodoru [5]. Powyższe zalety wynikają z naturalnego pochodzenia materiału drewnianego. Narzuca ono jednak szereg ograniczeń, zwłaszcza gabarytowych i geometrycznych. Sprawiają, że element drewniany jest ograniczony rozmiarem drzewa, z którego został wykonany. Poza wspomniane bariery wychodzi drewno klejone warstwowo, umożliwiając konstruowanie elementów długich na kilkadziesiąt metrów, lecz smukłych, pracujących w zróżnicowanych układach konstrukcyjnych. Suma wymienionych zalet sprawiła, że to właśnie drewno klejone warstwowo zostało wybrane na materiał, z którego miała zostać wykonana konstrukcja obiektu w Chojnowie.

59 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Konstrukcja ujeżdżalni koni z drewna klejonego warstwowo w świetle wymagań funkcjonalno-użytkowych, na przykładzie obiektu realizowanego w Chojnowie | Piotr Brodniewicz, Zbigniew Domański

2. Kompleks w Chojnowie i realizowana inwestycja Chojnów położony jest ok. 25 km na południe od Warszawy. Obecnie mieści się tam ośrodek jeździecki z pensjonatem dla koni i restauracją. Jego niewątpliwą ozdobą jest istniejąca ujeżdżalnia, posiadająca unikatową konstrukcję z bali sosnowych giętych na budowie, pokrytych łupkami drewnianymi (fot. 1).

Fot. 1: Widok na istniejącą ujeżdżalnię koni. Źródło: www.stajniachojnow.pl

Obecna inwestycja to przede wszystkim jednokondygnacyjna hala ujeżdżalni koni o wymiarach 43 × 77 m, do której przylega łącznik komunikujący halę ze stajniami, wozownią i częściami gospodarczymi budynku. Inwestorem jest Paweł Kozanecki, autorem projektu architektury Michał Birecki, projektu konstrukcji – Wojciech Nikoniuk, natomiast projektu konstrukcji z drewna klejonego warstwowo – Bartłomiej Maślanka. Całkowita powierzchnia zabudowy wynosi blisko 11 000 m².

Rys. 1: Wizualizacja zaprojektowanej stadniny w Chojnowie. Źródło: Wizualizacja projektu – autor mgr inż. arch. Michał Birecki

3. Geometria konstrukcji

3.1. Wymagania Uprawianie jeździectwa wymaga znacznej przestrzeni, zarówno biorąc pod uwagę wysokość światła pod konstrukcją (nie mniej niż cztery metry, rys. 2), jak i pole powierzchni placu treningowego, który nie będzie ograniczał swobody ruchów wierzchowca. Polski Związek Jeździecki podaje minimalne wymiary pól niezbędnych do przeprowadzania egzaminów na odznaki jeździeckie i do uzyskania uprawnień instruktorskich (np. 20 × 40 m, 20 × 60 m, rys. 3) [6].

Rys. 2: Wymagania wysokościowe światła pod konstrukcją ujeżdżalni. Źródło: E. Neufert, Podręcznik projektowania architektoniczno- budowlanego, Arkady, Warszawa 2011, s. 353

Rys. 3: Standardowy tor przeszkód na egzamin wstępny na instruktora jeździectwa – nr 3 – hala lub czworobok 20 × 60 m. Źródło: Zasady szkolenia Polskiego Związku Jeździeckiego. Zbiór obowiązujących przepisów wg stanu na dzień 19 marca 2015 roku, s. 48

Z projektowego punktu widzenia oznacza to wykonstruowanie hali o określonych wymiarach – należy zwrócić uwagę zwłaszcza na wymagania dotyczące szerokości, które oznaczają zaprojektowanie konstrukcji o rzeczywistej rozpiętości osiowej wynoszącej co najmniej 23–24 m, bez podpór pośrednich. W przypadku szczególnych oczekiwań inwestora (tak jak ma to miejsce w omawianym projekcie) szerokość hali w świetle to więcej niż 40 m. Skutkuje to koniecznością podjęcia pierwszej znaczącej decyzji – wyboru układu statycznego. Takiego, który będzie umożliwiał uzyskanie oczekiwanej przestrzeni, a jednocześnie będzie bezpieczny, estetyczny i ekonomicznie korzystny.

3.2. Układ statyczny – korzyści i zagrożenia W przypadku gdy konstrukcja z drewna klejonego warstwowo nie ogranicza się jedynie do stropu lub dachu, stosuje się dwa zasadnicze rozwiązania będące wariantami układu ramowego.

Rys. 4: Schematy statyczne układów ramowych. Źródło – opracowanie własne

61 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Konstrukcja ujeżdżalni koni z drewna klejonego warstwowo w świetle wymagań funkcjonalno-użytkowych, na przykładzie obiektu realizowanego w Chojnowie | Piotr Brodniewicz, Zbigniew Domański

Pierwszym jest układ, w którym słupy (wykonane z drewna, żelbetu lub stalowe) utwierdzone są w stopach fundamentowych (rys. 4, po lewej; fot. 2). Na nich natomiast swobodnie oparty jest dźwigar. Taki układ rodzi ograniczenia wynikające z rozpiętości konstrukcji. Gabaryty elementów drewnianych właściwe dla rozpiętości większych niż ok. 35–40 m sprawiają trudności technologiczne i transportowe. Niejednokrotnie takie dźwigary muszą być dzielone na mniejsze części, co powoduje utrudnienia logistyczne i montażowe, jak chociażby konieczność zaprojektowania sztywnego połączenia do wykonania na budowie.

Fot. 2: Widok konstrukcji dwuprzegubowej opartej na słupach żelbetowych. Źródło: Materiały archiwalne firmy Andrewex Drugim układem jest rama z trzema przegubami: w kalenicy oraz w obu podporach (rys. 4, po prawej). Jego wybór skutkuje koniecznością wykonstruowania sztywnego naroża, w którym wystąpią największe momenty zginające. Powodują one nie tylko naprężenia w samym drewnie, ale utrudniają zaprojektowanie właściwego połączenia. Często wymuszają zwiększenie wysokości rygla i słupa, tak by stworzyć przestrzeń wystarczającą dla dużej liczby niezbędnych łączników w postaci np. śrub lub wkrętów. W efekcie przekroje elementów drewnianych w danym węźle są znacznie większe niż wynikałoby to z wytrzymałości drewna, większe niż w pozostałych miejscach konstrukcji.

Rys. 5: Izometria fragmentu konstrukcji ujeżdżalni w Chojnowie. Źródło: opracowanie własne

W opisywanym przypadku (rys. 5), ze względu na rozpiętość całkowitą konstrukcji (ponad 43 m) oraz zgodnie z preferencjami inwestora odnośnie do estetyki, zdecydowano o zaprojektowaniu ramy drewnianej trójprzegubowej z węzłami sztywnymi w narożach. Pokryciem konstrukcji jest płyta warstwowa z rdzeniem PIR. W przypadku obiektów inwentarskich rozwiązanie to jest dość często spotykane ze względu na lekkość oraz wystarczające własności izolacyjne sporadycznie ogrzewanych pomieszczeń. Wykres momentów zginających dla tej ramy przedstawiono poniżej (rys. 6)

Rys. 6: Wykres momentów zginających. Źródło: opracowanie własne Momenty zginające największe wartości osiągają na zewnątrz ramy (momenty ujemne). Ze względu na konieczność wykonstruowania narożnego połączenia sztywnego o dużej liczbie łączników wymiary przekroju drewnianego muszą być w tym miejscu większe niż wskazywałaby na to wytrzymałość drewna. Dlatego – ze względów ekonomicznych – zdecydowano się na zaprojektowanie słupów i dźwigarów o przekrojach o zmiennej wysokości, rozszerzających się ku wspomnianemu narożu. W związku z tym elementy wykonane z drewna klejonego warstwowo nie mają równoległych krawędzi: zewnętrznej i wewnętrznej. Jedna z nich, przyłożona bezpośrednio do prasy podczas klejenia (oznaczona na rys. 7 jako „spód elementu”), musi zostać wykonana zgodnie z biegiem lameli (desek, z których złożony jest element klejony warstwowo), natomiast przeciwna musi zostać ścięta po wyklejeniu.

Rys. 7: Widok biegu lamel w narożu. Źródło: opracowanie własne

Celem zabiegu, w którym to lamele wewnętrzne zostają ścięte, jest uniknięcie naruszenia włókien drewna mieszczących się w rozciąganej (ze względu na moment

63 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Konstrukcja ujeżdżalni koni z drewna klejonego warstwowo w świetle wymagań funkcjonalno-użytkowych, na przykładzie obiektu realizowanego w Chojnowie | Piotr Brodniewicz, Zbigniew Domański zginający) części przekroju. Należy zaprojektować i wykleić elementy tak, aby zewnętrzne, rozciągane włókna były ciągłe, natomiast wewnętrzne, w ściskanej części przekroju drewnianego, zostały ścięte. Kształtowanie elementów w odwrotny sposób groziłoby rozwarstwieniem się tych fragmentów konstrukcji podczas jej pracy.

4. Kształtowanie węzłów W przypadku projektowania konstrukcji kształtowanie każdego węzła wiąże się z rozwiązaniem szeregu kwestii, dzięki którym dane połączenie może pracować w sposób prawidłowy, przenosząc oddziaływania czy umożliwiając przemieszczenia i obroty, realizując założenia z wcześniejszych etapów obliczeń. Ponadto nieustannie należy pamiętać o spełnieniu kryteriów trwałości, estetyki i ekonomii – charakterystycznych indywidualnie dla każdego obiektu. Zaprezentowane okucia stanowią wykorzystane przy obiekcie w Chojnowie warianty standardowych węzłów projektowanych przy tego typu układach.

4.1. Okucie podporowe Ukształtowanie okucia podporowego wiązało się z dwoma zasadniczymi problemami: – wykonstruowaniem przegubu, który w jak najmniejszym stopniu będzie powodował niebezpieczeństwo przesztywnienia węzła i przeniesienia momentu zginającego ze słupa na fundament;

– zapewnieniem braku przesuwu poziomego, a więc III Forum Holzbau Polska HBP 2019 przeniesieniem znacznej (nawet Konstrukcja ujeżdżalni koni z drewna klejonego warstwowo w świetle wymagań funkcjonalno-użytkowych, na przykładzie obiektu realizowanego w Chojnowie | Piotr Brodniewicz, Zbigniew Domański do 370 kN) siły poziomej na fundament. zginający) części przekroju. Należy zaprojektowaćPowyższe i wykle dwaić elementy wymagania tak, aby zewnętrzne, rozciągane włókna były ciągłe, natomiastnależało wewnętrzne, skonfrontować w zściskanej celem części przekroju drewnianego, zostały ścięte. Kształtowaniepostawionym elementów na samym w początkuodwrotny sposób groziłoby rozwarstwieniem się tych fragmentówplanowania konstrukcji inwestycji podczas jej. M pracy.iały one być w miarę możliwości spełnione 4. Kształtowanie węzłów dla wszystkich węzłów – stworzenie połączeń, w których W przypadku projektowania konstrukcji kształtowaniewidoczność każdego węzła stali wiąże będzie się z rozwiązaniem szeregu kwestii, dzięki którym dane połączeniemaksymalnie może pracowaćograniczona w sposób, prawidłowy,Rys. 8 : przenoszącOkucie podporowe oddziaływania ramy. Źródło: czy umożliwiając przemieszczenia i obroty, realizując założeniaopracowanie z wcześniejszych własne etapów obliczeń. Ponadto nieustannie należy apamiętać masywność o spełnieniuokuć zostanie kryteriów ukryta trwałości,wewnątrz elementów estetyki i ekonomiidrewnianych. – charakterystycznych Abyindywidualnie uniemożliwić dla każdego przeniesienie obiektu. momentu zginającego na fundament, zdecydowano oZaprezentowane zastosowaniu okucia połączenia stanowią wykorzystanedociskowego przy obiekciedo wblach Chojnowie stal wariantyowych zstandardowych zaledwie jednym węzłów łącznikiem projektowanych – śrubą M30 przy w tego klasie typu 8.8 układach., mocującą okucie do elementu drewnianego . Dominująca w układzie rozporowa siła (o kierunku poziomym i zwrocie na4.1. zewnątrz Okucie obiektu podporowe) została zablokowana pionową blachą. Dociśnięty do niej zewnętrzną powierzchnią słup drewniany zabezpieczono za pomocą wkrętów stalowych przedUkształtowanie zmiażdżeniem okucia – podporowegowynikiem naprężeń wiązało sięściskających z dwoma zasadniczymi element w poprzek problemami: włókien. Przed– wykonstruowaniem montażem słupa przegubu, drewnianego który okucie w jak zostałonajmniejszym przyspawane stopniu do będzie marki powodował stalowej uprzednioniebezpieczeństwo zabetonowanej przesztywnienia w żelbetowej węzła stopie i przeniesienia fundamentowej. momentu zginającego ze słupa na fundament;

Fot. 3: Widok na słupy ram konstrukcji. Źródło: opracowanie własne

– zapewnieniem braku przesuwu poziomego, a więc przeniesieniem znacznej (nawet do 370 kN) siły poziomej na fundament. Powyższe dwa wymagania należało skonfrontować z celem postawionym na samym początku planowania inwestycji. Miały one być w miarę możliwości spełnione dla wszystkich węzłów – stworzenie połączeń, w których widoczność stali będzie maksymalnie ograniczona, Rys. 8: Okucie podporowe ramy. Źródło: opracowanie własne

a masywność okuć zostanie ukryta wewnątrz elementów drewnianych. Aby uniemożliwić przeniesienie momentu zginającego na fundament, zdecydowano o zastosowaniu połączenia dociskowego do blach stalowych z zaledwie jednym łącznikiem – śrubą M30 w klasie 8.8, mocującą okucie do elementu drewnianego. Dominująca w układzie rozporowa siła (o kierunku poziomym i zwrocie na zewnątrz obiektu) została zablokowana pionową blachą. Dociśnięty do niej zewnętrzną powierzchnią słup drewniany zabezpieczono za pomocą wkrętów stalowych przed zmiażdżeniem – wynikiem naprężeń ściskających element w poprzek włókien. Przed montażem słupa drewnianego okucie zostało przyspawane do marki stalowej uprzednio zabetonowanej w żelbetowej stopie fundamentowej.

Fot. 3: Widok64 na słupy ram konstrukcji. Źródło: opracowanie własne

4.2. Okucie kalenicowe Projektując okucie kalenicowe, należało pamiętać o skonstruowaniu przegubu jak najbliższego idealnemu – usztywnienie węzła groziłoby awarią lub nawet katastrofą budowlaną. W danym przypadku skorzystano z pojedynczego łącznika, sworznia M50 o klasie 8.8. Jednak tym razem zastosowano wariant rozwiązania typowy dla konstrukcji stalowych. Sworzeń połączył stalowe blachy sztywno przymocowane do obu drewnianych półram, umożliwiając swobodny obrót i całkowitą likwidację zagrożenia wynikającego z przesztywnienia węzła. Przy projektowaniu tego typu połączenia należy zwrócić uwagę na związanie okucia stalowego z elementem drewnianym (jak w prezentowanym przypadku uczyniono za pomocą zestawu ośmiu śrub M20 na element). Ten fragment całego ogniwa, choć nieznacznie, wypada już poza zaprojektowany w sworzniu przegub i występuje w nim moment zginający, dlatego projektując to połączenie śrubowe, należy go uwzględnić. Warto zaznaczyć, że prawie wszystkie elementy okucia zostały zamocowane w ryglach drewnianych już na etapie prefabrykacji w zakładzie produkcyjnym. Umożliwiło to skrócenie tego etapu montażu do niezbędnego minimum – umiejscowienia i zabezpieczenia sworznia. Było to niezwykle istotne, ponieważ montaż obu półram wiązał się z równoczesną precyzyjną pracą dwóch dźwigów naprowadzających na siebie te elementy.

Fot. 4: Widok na okucie kalenicowe. Rys. 9: Okucie kalenicowe. Źródło: opracowanie własne Źródło: opracowanie własne

4.3. Okucie narożne Węzeł narożny zaprojektowany został jako sztywny, tzn. taki, który poza siłami osiowymi (ściskającymi lub rozciągającymi) i tnącymi przenosi także moment zginający [7]. Najczęściej spotykanymi połączeniami sztywnymi w tego typu konstrukcjach są węzły łączone za pomocą: – śrub i/lub sworzni stalowych (można wyróżnić kilka sposobów rozmieszczenia śrub, między innymi po okręgu lub wzdłuż sił powstających w wyniku rozkładu momentu zginającego; wykonywanie takich węzłów możliwe jest na budowie bez większych problemów); – złącz klinowych (wykonywane głównie w zakładzie produkcyjnym). Do realizacji omawianego połączenia wykorzystano wkręty samowiercące, przewiercane przez osadzone wewnątrz elementów drewnianych blachy stalowe (blachy wykonywane są bez otworów – to sworzeń przewierca blachę podczas montażu). Zgodnie z wytycznymi producentów sworzni samowiercących minimalna liczba blach w danym połączeniu to jedna o grubości od 5 do 10 mm wykonana ze stali S235, maksymalnie

65 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Konstrukcja ujeżdżalni koni z drewna klejonego warstwowo w świetle wymagań funkcjonalno-użytkowych, na przykładzie obiektu realizowanego w Chojnowie | Piotr Brodniewicz, Zbigniew Domański mogą być to trzy blachy o grubości pojedynczej blachy równej 5 mm. Ilość blach umieszczonych w węźle odpowiada za ilość płaszczyzn cięcia łącznika (dla jednej blachy łącznik jest dwucięty, dla trzech blach łącznik jest sześciocięty), co ma bezpośredni wpływ na jego nośność na ścinanie (im więcej cięć, tym wyższa nośność na ścinanie). W projektowanym węźle przyjęto trzy blachy o grubości 5 mm, umieszczone w odpowiednich bruzdach (tzw. dłutowaniach) wykonanych w drewnie. Siłę, jaką należy przenieść za pomocą wkrętów, wyznaczono z rozkładu momentu na parę sił działających na ramieniu pomiędzy środkami ciężkości grup łączników. Wartości sił przedstawiono na rysunku poniżej (rys. 10).

Rys. 10: Okucie narożne. Fot. 5: Widok na okucie narożne. Źródło: opracowanie własne Źródło: opracowanie własne

Niewątpliwie należy zwrócić uwagę na estetyczne korzyści płynące z zastosowania takiego rozwiązania – blachy stalowe są całkowicie ukryte. Widoczne – i to tylko z jednej strony ramy (fot. 5) – są otwory, w których umieszczono wkręty samowiercące.

5. Wymagania dodatkowe – zabarwienie Dodatkowym wyzwaniem było dostosowanie zabarwienia elementów drewnianych do kolorystyki zgodnej z koncepcją architektoniczną wnętrza. We współpracy z producentem artykułów do ochrony i dekoracji drewna przygotowano szereg próbek. Na wstępnym etapie były to niewielkie, najwyżej kilkudziesięciocentymetrowe deski pokryte proponowanymi kompozycjami pigmentów. W decydującej fazie, tuż przed dokonaniem ostatecznego wyboru, zdecydowano o sprawdzeniu estetycznego efektu sprawianego przez powłoki na elemencie wielkopowierzchniowym – takim, który wiarygodnie oddawał wrażenie, jakie miała czynić konstrukcja jako całość. Trzy finalne propozycje kolorystyczne zostały naniesione na rygiel, który po ponownym ostruganiu miał być użyty jako jedna z części składowych ram konstrukcji ujeżdżalni (fot. 6).

Fot. 6: Testy zabarwienia powłoki elementów o znacznych powierzchniach. Źródło: Materiały archiwalne firmy Andrewex

6. Podsumowanie Budownictwo związane ze sportem jeździeckim to nie tylko ujeżdżalnie. To kompleksy, na które składają się lonżowniki (fot. 7), stajnie (fot. 8), składy i pomieszczenia gospodarcze. Często uzupełniają je hotele i restauracje dla gości. Pełna funkcjonalność tych obiektów wiąże się z szeregiem wymagań, które musi spełnić materiał budowlany, z którego wykonana jest ich konstrukcja. Musi dawać możliwość ukształtowania zróżnicowanych geometrycznie układów, zachowując jednocześnie wysokie walory estetyczne. Musi być odporny na czynniki środowiskowe, zewnętrzne i wewnętrzne. Musi być trwały, bezpieczny i niezawodny. Jak pokazuje przykład kompleksu w Chojnowie, którego omawiana konstrukcja jest zaledwie wycinkiem dotyczącym tego tematu, właściwie zaprojektowana, wykonana i konserwowana konstrukcja z drewna niewątpliwie spełnia te wymagania.

Fot. 7: Konstrukcja lonżownika w Żdżarach k. Turku. Źródło: Materiały archiwalne firmy Andrewex

67 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Konstrukcja ujeżdżalni koni z drewna klejonego warstwowo w świetle wymagań funkcjonalno-użytkowych, na przykładzie obiektu realizowanego w Chojnowie | Piotr Brodniewicz, Zbigniew Domański

Fot. 8: Widok na konstrukcję zadaszenia stajni w Żdżarach k. Turku. Źródło: Materiały archiwalne firmy Andrewex Piśmiennictwo [1] T. Herzog, The Material, w: Timber Construction Manual, praca zbiorowa, Birkhaüser, Bazylea 2004, s. 8–23. [2] Strona internetowa Polskiego Związku Jeździeckiego: www.pzj.pl/sport/ujezdzanie (dostęp: 3.02.2019). [3] M. Johansson, Structural properties of sawn timber and engineered wood products, w: Design of Timber Structures, Volume 1: Structural aspects of timber construction. Edition 2:2016, Swedish Wood, Sztokholm 2016, s. 46, 48. [4] Wilgotność drewna, w: H. Neuhaus, Budownictwo drewniane. Podręcznik Inżyniera, Polskie Wydawnictwo Techniczne, Kraków 2008, s. 20–31. [5] Trwałość i odporność na działanie chemikaliów, w: H. Neuhaus, Budownictwo drewniane. Podręcznik Inżyniera, Polskie Wydawnictwo Techniczne, Kraków 2008, s. 34–36. [6] Zasady Szkolenia Polskiego Związku Jeździeckiego. Zbiór obowiązujących przepisów wg stanu na dzień 19 marca 2015 roku. [7] Sztywne przy zginaniu połączenia i złącza narożne, w: H. Neuhaus, Budownictwo drewniane. Podręcznik Inżyniera, Polskie Wydawnictwo Techniczne, Kraków 2008, s. 316–318.

68 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Akustyka w budynkach z CLT | Steffen Uphoff

Akustyka w budynkach z CLT

Steffen Uphoff Rothoblaas Kurtatsch, Włochy

69 III Forum Holzbau Polska HBP 2018 Akustyka w budynkach CLT | Steffen Uphoff

70 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Akustyka w budynkach z CLT | Steffen Uphoff

1.1. Zanieczyszczenie hałasem

Zanieczyszczenie hałasem to niepokojący czynnik mający szkodliwy wpływ na życie ludzi i zwierząt. Źródłem hałasu na zewnątrz są przede wszystkim maszyny i systemy transportowe. Tymczasem zanieczyszczenia hałasem wewnątrz budynków to dźwięki z różnego rodzaju głośników (w tym radiowych), ludzki głos, stukanie, dźwięki wzmocnione mikrofonem, dźwięki wydawane przez sprzęt AGD oraz wytwarzane w trakcie wykonywania codziennych czynności.

Pierwszy efekt Efekt Ryzyko Ekspozycja długotrwały długofalowe pierwotna

Obniżenie Nadciśnienie poziomu i jakości snu

Niższa efektywność Zawał serca i zdolność Podwyższenie uczenia się stresu HAŁAS i uczucia podirytowania

Zaburzenia hormonalne

Obniżenie poziomu Utrata i jakości snu słuchu i szum w uszach

Najpierw musimy zrozumieć, jak generowany jest dźwięk. Ciało zaczyna wibrować, a jego części zaczynają drgać. Wibracja może generować falę dźwiękową, która rozprzestrzenia się przez powietrze, gaz, ciecz lub ciała stałe.

Poniższy model pokazuje kształt włókien drewnianych, przez które struktura uzyskuje lekkość i sztywność.

71 III Forum Holzbau Polska HBP 2018 Akustyka w budynkach CLT | Steffen Uphoff

Dźwięk może poruszać się do trzech razy szybciej w kierunku wzdłużnym włókna niż w kierunku poprzecznym.

Prędkość c: wyrażona w wm/s, zależy od właściwości fizycznych ciała, w którym fala się rozprzestrzenia. Częstotliwość f: mierzona w hercach (Hz), określa liczbę całkowitych oscylacji w ciągu jednej sekundy. Okres T: wyrażony w sekundach (s), jest odwrotnością częstotliwości i opisuje czas wymagany do wykonania pełnej oscylacji. Długość fali λ: mierzona w metrach (m), określa odległość przebytą przez falę dźwiękową w danym okresie. Amplituda A: wyrażona w metrach (m), wskazuje maksymalną wielkość drgań.

72 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Akustyka w budynkach z CLT | Steffen Uphoff

1.2. Korelacja matematyczna Częstotliwość, długość fali i prędkość są połączone następującym równaniem matematycznym: λ = c/f = c x T [m]

1.3. CZĘSTOTLIWOŚĆ AUDIO

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) definiuje pojęcie dobrostanu jako: „stan pełnego fizycznego, psychicznego i społecznego dobrostanu, a nie tylko brak choroby lub słabości”.

1.4. Budynki akustyczne Podobnie jak wszystkie lekkie konstrukcje, także konstrukcje drewniane nie mają wysokiej wydajności akustycznej przy niskich i średnich częstotliwościach. Ze względu na zdolność do emitowania dźwięku drewno zawsze było wykorzystywane do tworzenia instrumentów muzycznych. Dźwięk jest podzielony na dwie kategorie, w zależności od sposobu transmisji: – Wzbudzany przez powietrze – powietrze przenosi energię dźwiękową, której ściana promieniuje do pomieszczenia odbiorczego. – Wzbudzany strukturalnie – powstaje w wyniku uderzenia mechanicznego, a dźwięk przechodzi przez strukturę przenoszącą wibracje z pomieszczenia do pomieszczenia, nawet jeśli nie sąsiaduje z nim bezpośrednio. Technika odłączenia to technika konstrukcyjna lub działanie, które utrzymuje elementy odizolowane lub oddzielone, gdyż kontakt umożliwia transmisję wibracji, a tym samym hałasu. Zasadą jest więc stworzenie systemu złożonego z masy, materiału sprężynowego i innej masy.

73 III Forum Holzbau Polska HBP 2018 Akustyka w budynkach CLT | Steffen Uphoff

Masa + Materiał sprężynujący + Masa

• EN ISO 12354:Akustyka budowlana – określenie właściwości akustycznych budynków na podstawie właściwości elementów • EN ISO 12354-1: Izolacja od dźwięków powietrznych między pomieszczeniami • EN ISO 12354-2: Izolacja dźwiękowa uderzenia między pomieszczeniami • EN ISO 12354-3: Izolacja dźwięków powietrznych od dźwięku zewnętrznego

1.5. FLANK SOUND PROJECT (FSP) FSP bazuje na charakterystykach flankujących ścieżek transmisji dla różnych systemów połączeń płyt CLT. Odbywa się to za pomocą pomiaru wskaźnika redukcji drgań Kij. Projekt jest prowadzony przez ROTHOBLAAS i Uniwersytet Boloński. Zaangażowano w niego siedmiu producentów CLT używających szerokiej gamy połączeń typu L, T, X, pionowych i poziomych. Zbadano wpływ różnych typów i ilości użytych śrub, złączy i kątowników, a także sprężystej warstwy pośredniej na złączu ściana-podłoga. Pomiary zostały przeprowadzone na Uniwersytecie Bolońskim.

74 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Akustyka w budynkach z CLT | Steffen Uphoff

Przykład wyniku badań:

75 III Forum Holzbau Polska HBP 2018 Akustyka w budynkach CLT | Steffen Uphoff

76 III HBP 2019

KONSTRUKCJE SZKIELETOWE / WOOD FRAME CONSTRUCTIONS

27 marca 2019 / 27 March 2019

77 78 IIIIII ForumHolzbau Holzbau Forum PolskaPolska HBPHBP 20192019 Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce | Szymon Budynek biurowy w Konstrukcji drewnianej w Wieliczce | Szymon Wojciechowski, Magda Rachuta Firląg

Budynek biurowy w konstrukcji drewnianej. Wieliczka

Szymon Wojciechowski Magda Rachuta

APA Wojciechowski Architekci Warszawa, Polska

79 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Budynek biurowy w Konstrukcji drewnianej w Wieliczce | Architekt Szymon Wojciechowski, Magda Rachuta

80 IIIIII ForumHolzbau Holzbau Forum Polska HBP 20192019 Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce | Szymon Budynek biurowy w Konstrukcji drewnianej w Wieliczce | Szymon Wojciechowski, Magda Rachuta Firląg

Budynek biurowy w konstrukcji drewnianej. Wieliczka

Prezentowany przez APA Wojciechowski projekt to jeden z pierwszych budynków biurowych w Polscezaprojektowanych w konstrukcji drewnianej. Jest to siedziba firmy ITA Tools w Wieliczce. ITA Tools to spółka związana z branżą drzewną – prowadzi sprzedaż maszyn i narzędzi do obróbki drewna, a także zajmuje się ostrzeniem i produkcją ostrzy oraz głowic. Naturalnym zatem było, że zwróciła się do nas o zaprojektowanie budynku w takiej technologii. Dlaarchitektów z APA Wojciechowski to drugie tego typudoświadczenie po projekcie budynku biurowego w Gdańsku. Projekt będzie zlokalizowany na działce inwestora w Wieliczce przyul. Jedynaka.Oprócz biurowca na działce powstanie również hala magazynowo-produkcyjna.

Działka znajduje się na niewielkim wzniesieniu, co daje bardzo ciekawe możliwości ekspozycji budynków, a kaskadowe ich usytuowanie zapewnia zachowanie widoków na wzgórza i zieleń naprzeciwko.

81 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Budynek biurowy w Konstrukcji drewnianej w Wieliczce | Architekt Szymon Wojciechowski, Magda Rachuta

Funkcje Budynek biurowy w swojej formie jest kompozycyjną grą czterech brył, z których każda ma inny kształt i każda ma różne zadania użytkowe.Budynek zawiera jedną podziemną kondygnację i trzy naziemne. Wysokość budynku to 12m. Powierzchnia użytkowa wynosi około 2500m2. Funkcje, które znajdują się w budynku, to: przestrzeń EXPO, sale szkoleniowe i konferencyjne, kantyna, przestrzenie biurowe i gabinetowe.Ponadto na dachach zaprojektowano zielone tarasy.

Konstrukcja

Budynek składa się z części drewnianej i części betonowej. Kondygnacja podziemna i trzon są wykonane z betonu, one też pełnią rolę usztywnienia budynku. Wszystkie inne przestrzenie wykonane są w konstrukcji drewnianej, szkieletowej. Rozstaw słupów w budynku to 6m. Jest to moduł zmniejszony w stosunku do standardowego biurowego. Nie ma konieczności organizowania pod budynkiem parkingu, co nie limituje siatki słupów oraz daje możliwość zredukowania wysokości belek.

Poniżej schemat poszczególnych głównych elementów budynku:

Część żelbetowa – podziemie i trzon budynku, Konstrukcja drewniana – słupy i stropy, Elewacje – system fasadowy aluminiowo-szklany.

82 III ForumHolzbau Holzbau Forum Polska HBP 20192019 Szczelność budynków pasywnych na przykładzie zrealizowanych budynków w technologii drewnianej w Polsce | Szymon Budynek biurowy w Konstrukcji drewnianej w Wieliczce | Szymon Wojciechowski, Magda Rachuta Firląg

Najważniejsze problemy, z jakimi musieliśmy się zmierzyć, projektując ten obiekt, to:

 Sztywność całego ustroju,  Warunki ochrony pożarowej,  Systemy instalacyjne redukujące ilość otworowania w belkach,  Bezwładność cieplna konstrukcji,  Akustyka w pomieszczeniach i izolacyjność akustyczna przegród. 

83 84 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z wykorzystaniem LVL | dr inż. Janusz Brol

Projektowanie konstrukcji z wykorzystaniem LVL

Janusz Brol Katedra Inżynierii Budowlanej Wydział Budownictwa Politechnika Śląska Gliwice, Polska

85 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z wykorzystaniem LVL | dr inż. Janusz Brol

86 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z wykorzystaniem LVL | dr inż. Janusz Brol

Projektowanie konstrukcji z wykorzystaniem LVL

1. Wprowadzenie Konstrukcje drewniane są jednymi z najstarszych ustrojów nośnych stosowanych powszechnie w obiektach budowlanych. Drewno jako surowiec ogólnie dostępny i łatwo obrabialny było często wykorzystywane do budowy domów, kościołów, mostów, obiektów przemysłowych i innych budowli zwanych dzisiaj inżynierskimi. Konstrukcje te były przez wieki bezkonkurencyjne. Dopiero powstanie przemysłu stalowego ograniczyło powszechność używania drewna w konstrukcjach budowlanych. Niemniej jednak zastosowanie drewna w konstrukcjach budowlanych było i jest dalej rozwijane. Materiał ten stanowi dużą konkurencję dla innych rozwiązań materiałowych. Kiedyś było wykorzystywane w konstrukcjach budowlanych głównie jako materiał nieprzetworzony (drewno lite – o ograniczonych wymiarach), ale doczekało się wielu nowych rozwiązań jako materiał przetworzony (drewnopochodny). Szczególnie w XX wieku nastąpił duży rozwój materiałów drewnopochodnych. Na rysunku 1 przedstawiono rozwój różnych rodzajów drewna przetworzonego (takich jak np.: drewno klejone, LVL, MDF, OSB, PSL, X-Lam (CLT)) na osi czasu wg [1].

Rys. 1 Przybliżony rok rozwoju różnych materiałów drewnopochodnych oraz produktów typu belkowego powyżej linii czasu i produktów typu płytowego poniżej linii czasu [1]. LVL – fornir klejony warstwowo, MDF – płyta pilśniowa średniej gęstości, OSB – płyta wiórowa o orientowanych wiórach, PSL – pasmowe drewno równoległowłókniste, X-Lam – drewno krzyżowane krzyżowo (CLT). Jednym z takich materiałów jest fornir klejony warstwowo (LVL) (wg [3]) (z ang. laminated veneer lumber). Według dostępnej literatury trudno jednoznacznie określić początki LVL. Według [1] rozwój drewna LVL przypada na lata 50. XX wieku, natomiast w pracy [2] początki materiału LVL datuje się na lata 40. XX wieku. Czyli mamy do czynienia z nie tak nowoczesnym materiałem konstrukcyjnym. Na rynku krajowym jest to jednak materiał stosunkowo nowy i słabo rozpowszechniony, chociaż produkowany aktualnie niemal na całym świecie przez wielu producentów, w tym i w Polsce. Na rynku krajowym znany jest pod wieloma określeniami handlowymi np.: Kerto Q, Kerto S, Kerto T, STEICO LVL R, STEICO LVL X, Ultralam R i Ultralam X. W unormowaniu polskim dotyczącym projektowania konstrukcji drewnianych przywołano go po raz pierwszy w zmianie Az3 z grudnia 2004 r. do normy PN-B-03150:2000 [4]. LVL to materiał konstrukcyjny uzyskany ze sklejenia warstw forniru o grubości zazwyczaj ok. 3 mm, skrawanego obwodowo. Łączenie fornirów poprzedza suszenie i układanie wszystkich fornirów w tym samym kierunku (Rys. 1a) lub w przeważającej większości w układzie równoległym (Rys. 1b), z co najmniej dwoma fornirami poprzecznymi. Dzięki cienkim fornirom eliminowane są lub rozpraszane wady drewna, np. sęki. Dzięki temu LVL ma wyższą wytrzymałość i jest bardziej jednolite niż lite drewno. LVL jest także mniej narażone na skurcz i odkształcenia, może przenosić większe obciążenia i osiągać większe rozpiętości w porównaniu z drewnem litym. Do zalet materiałów LVL, oprócz lepszej stabilności wymiarowej i jednorodności w porównaniu z drewnem litym, możemy zaliczy także: łatwość impregnacji, dużą dokładność wykonania, możliwość uzyskania elementów płytowych o grubości do 90 mm, długości dochodzących do ponad 20 m i szerokości 2,5 m.

87 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z wykorzystaniem LVL | dr inż. Janusz Brol

Na rysunku 1a przedstawiono widok LVL o wyłącznie równoległym układzie wszystkich warstw, na rysunku 1b przedstawiono widok LVL z fornirami krzyżowymi, natomiast na rysunku 2 pokazano porównanie przekroju drewna C24 przy zginaniu do materiału LVL R o tej samej nośności (wg [9]). W tabeli 1 przedstawiono wybrane właściwości materiału LVL różnych producentów, wyznaczonych zgodnie z Eurokodem 5 [3].

a) b) Rys. 1. Widok LVL [9] (opis w tekście)

Rys. 2. Porównanie drewna C24 do LVL (Steico LVL R) wg [9]

Do chwili obecnej materiał LVL dzielony jest głównie w zależności od układu włókien w sąsiednich warstwach forniru. Wyróżniamy:  LVL o wyłącznie równoległym układzie wszystkich warstw forniru do osi podłużnej płyty (Rys. 1a) – ten typ wykorzystywany jest przede wszystkim w elementach belkowych, takich jak belki o dużych rozpiętościach, nadproża, legary, pasy kratownic i inne;  LVL w przeważającej większości o równoległym układzie włókien. Występują tu również warstwy w układzie prostopadłym stanowiące około 20% wszystkich warstw (np. co piąta lub szósta warstwa jest warstwą prostopadłą) (Rys. 1b). Ich zadanie to zwiększanie nośności i sztywności w kierunku poprzecznym oraz ograniczenie tendencji do wypaczenia. Bardzo często stosowane do płytowych elementów konstrukcji, takich jak poszycia ścian, podłóg oraz na środniki belek dwuteowych;  LVL jako materiał o zróżnicowanej budowie i układzie warstw forniru zależnej od potrzeb, np. zastosowania przemysłowe, nośne i nienośne elementy konstrukcji, przeważnie produkowany na zamówienie. Ilości warstw w poszczególnych kierunkach określane są wg konkretnych potrzeb.

Definicje, klasyfikacje i wymagania stawiane materiałowi LVL zawarte zostały w normach PN-EN 14279: 2008 +A1: 2009 [5], natomiast metody badań i klasyfikację przedstawiono w normie PN-EN 14374:2005 r. [6]. Aktualnie w końcowej fazie procedowania jest nowa norma EN 14374 oznaczona obecnie FprEN 14374:January 2019 [7]. Zastąpi ona normy EN 14279:2004+A1:2009 i EN14374:2004. W FprEN 14374:January 2019 w porównaniu z EN 14374: 2004 i EN 14279: 2004 + A1: 2009 wprowadzono następujące zmiany:  obie normy zostały połączone i całkowicie zmienione,  wprowadzono podział LVL na konstrukcyjne i niekonstrukcyjne,  podano szczegółowe zasady dotyczące LVL z fornirami krzyżowymi,

88 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z wykorzystaniem LVL | dr inż. Janusz Brol

 dodano szczegółowe zasady dotyczące wielokrotnego klejenia LVL (multiple glued LVL) wykonanego z kilku płyt LVL metodą klejenia,  podano współczynniki layup dla LVL z fornirami poprzecznymi dla określenia właściwości LVL z layupami różniących się od badanych,  podano więcej właściwości wytrzymałości i sztywności, wprowadzono odpowiednie metody badań,  uzupełniono przepisy dotyczące substancji niebezpiecznych,  wprowadzono wymagania dotyczące odporności na ogień,  podano przepisy dotyczące LVL zabezpieczonego środkami konserwującymi bio- i ogniochronnymi.

Norma FprEN 14374:January 2019 wprowadza następujące typy LVL:  Typ 1: LVL do zastosowań konstrukcyjnych w budynkach i mostach, w warunkach suchych, wilgotnych i na zewnętrz budynków;  Typ 2: LVL klejony z kilku płyt LVL (multiple glued LVL) do zastosowań konstrukcyjnych w budynkach i mostach, w warunkach suchych, wilgotnych i na zewnętrz budynków;  Typ 3: LVL dla niekonstrukcyjnych zastosowań wewnętrznych i zewnętrznych w budownictwie.

Norma FprEN 14374:January 2019 obejmuje LVL, który:  wykonany jest z co najmniej pięciu fornirów o maksymalnej grubości forniru 6 mm,  może zawierać okleiny wykonane z różnych gatunków drewna,  wykonany jest wyłącznie z równoległych fornirów lub symetrycznie zbudowany z co najmniej dwoma fornirami poprzecznymi,  nie jest wykonany z fornirów produkowanych z ponownie wykorzystywanego drewna.

Wprowadzono klasy wytrzymałości LVL (przytoczone w załączniku B – normy FprEN 14374:January 2019) dla konstrukcyjnego LVL (typu 1 i 2):  dla LVL bez fornirów poprzecznych: LVL 32 P, LVL 35 P, LVL 48 P, LVL 50 P i LVL 80 P,  dla LVL z fornirami poprzecznymi: LVL 22 C, LVL 25 C, LVL 32 C, LVL 36 C, LVL 70 C, LVL 75 C. Liczby w skrócie oznaczają wytrzymałość charakterystyczną przy zginaniu (fm,0,flat,k), dla konstrukcyjnego LVL ułożonego na płasko (warstwy forniru ułożone prostopadle do działania obciążenia), w N/mm2 (MPa).

Wprowadzono także dodatkowe skróty do oznaczenia LVL: – skrót „P” – dla konstrukcyjnego LVL typu 1 i 2 bez fornirów poprzecznych (LVL-P), – skrót „C” – dla konstrukcyjnego LVL typu 1 i 2 z fornirami poprzecznymi (LVL-C), – skrót „NP” – dla nie konstrukcyjnego LVL typu 3 bez fornirów poprzecznych (LVL-NP), – skrót „NC” – dla nie konstrukcyjnego LVL typu 3 z fornirami poprzecznymi (LVL-NC), – skrót „PT” – dla LVL typu 3 zabezpieczonego środkiem impregnującym (which is preservative treated), – skrót „FRT” – dla LVL typu 3 zabezpieczonego środkiem ppoż. (which is fire retardant treated).

2. Właściwości użytkowe LVL Parametry wybranych LVL (wg dotychczasowych oznaczeń) podano w tablicy 1. Objaśnienie oznaczeń właściwości mechanicznych podanych w tablicy 1 pokazano graficznie w tablicy 2, uwzględniając ułożenia LVL i kierunek oddziaływania obciążenia w odniesieniu do płaszczyzny fornirów.

Tabela 1. Wybrane właściwości LVL wyznaczone wg EN 14374, oprac. wg [8][9][10][11][12].

89 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z wykorzystaniem LVL | dr inż. Janusz Brol

z S Q – – Rodzaje właściwości Pollmeier Pollmeier Kerto Kerto Ultralam R Ultralam X Oznaczenie Beech LVL Beech Steico LVL R LVL Steico X LVL Steico

Beech LVL LVL Beech

Stora Enso S LVL Stora Enso X LVL 19≤t≤24/ 27≤t≤75 19≤t≤21 / 24≤t≤75 19≤t≤21 / 24≤t≤75

grubość [mm] t 21-90 21-75 90 57 27-90 27-51 24-75 24-75 20-80 30-80 max. szerokość [mm] b 2500 2500 2500 1250 1250 1250 2500 2500 max. długość [m] l 25 25 18 18 20,5 20,5 24 24 18 18 wytrzymałość na zginanie [MPa]:

obciążenie boku, (h=300 fm,0,edge,k 44 28/32 48 30/34 48 30/34 44 32 75 60 mm) fm,90,edge,k – – – – – – – – – 10 współ. wpływu wymiaru s 0,12 0,12 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,12 0,12 obciążenia płaszczyzny, oś główna elementu – wzdłuż fm,0,flat,k 50 32/36 50 34/38 50 34/38 50 36 80 75 włókien obciążenia płaszczyzny, oś główna elementu – w fm,90,flat,k nd 8,0 nd 9/12 nd 9/12 – – – 32 poprzek włókien wytrzymałość na rozciąganie [MPa]: – wzdłuż włókien (l=3000 ft,0,k 35 19/26 36 18/24 36 18/24 35 26 60 51 mm) – w poprzek włókien, kierunek obciążenia ft,90,edge,k 0,8 6 0,9 5 0,9 5 0,8 6 1,5 8 równoległy do fornirów wytrzymałość na ściskanie [MPa]:

– wzdłuż włókien fc,0,k 35 19/26 40 26/34 40 34 35 26 57,5 53,3 – w poprzek włókien, kierunek obciążenia fc,90,edge,k 6 9 7,5 9 7,5 9 6 9 14 19 równoległy do fornirów – w poprzek włókien, kierunek obciążenia fc,90,flat,k 1,8 2,2 3,8 4,2 3,8 4,2 – – 10 13 prostopadły do fornirów wytrzymałość na ścinanie [MPa]: – ścinanie wzdłuż włókien, w płaszcz. prostopadłej do fv,0,edg,k 4,1 4,5 4,6 4,6 4,6 4,6 4,1 4,5 8 7,8 fornirów – ścinanie wzdłuż włókien, w płaszcz. stycznej do fv,0,flat,k 2,3 1,3 3,2 2,7 2,7 2,7 2,3 1,3 8 3,8 fornirów moduł sprężystości [GPa] (wybrane wielkości): średni (równolegle do 10/ 10/ 13,8 10,5 E0,m ean 13,8 10,5 14 14 16,8 13,2 włókien) 10,6 10,6

charakterystyczny E0,5 11,6 8,3 12 9 12 9 11,6 8,8 14,9 12,2

średni w poprzek włókien, E90,edge, – 0,43 – 0,5 – 0,5 – – bok mean 0,47 2,2 średni w poprzek włókien, E90,flat, 0,13 0,13 – – – – – – płaszczyzna mean 3 gęstość charakt. kg/m k 480 480 480 480 480 480 480 480 730 730

gęstość średnia. kg/m3 k,mean 510 510 – – – – 510 510 800 800 nd – nie dotyczy

„–” – brak danych

Tabela 2. Objaśnienie oznaczeń właściwości mechanicznych LVL [7].

90 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z wykorzystaniem LVL | dr inż. Janusz Brol

fm,90,edge, fm,0,edge, Em,90,edge Em,0,edge fv,90,edge

fm,0,flat, fm,90,flat sflat,m Em,90,flat

Em,0,flat

ft,0 ft,90,edge

Et,0

fc,0, ft,90,flat Ec,0

fc,90,edge fc,90,flat

Ec,90,edge E90,flat

fv,0,edge fv,0,flat, sflat,v G0,edge G0,flat

fv,90,flat

G90,flat

3. LVL w obliczeniach wg Eurokodu 5 Projektowanie i obliczanie konstrukcji drewnianych, w tym z LVL, wykonujemy zgodnie z normą PN-EN 1995-1-1 [3], dalej zwaną w skrócie EC5. W związku z tym projektowanie i wymiarowanie konstrukcji z wykorzystaniem LVL praktycznie nie różni się istotnie od projektowania konstrukcji drewnianych wykonanych z drewna litego lub drewna klejonego warstwowo. Trzeba tu jednak zwrócić szczególną uwagę na wyróżnienie dwóch kierunków obciążenia prostopadłego do włókien: kierunku odciążenia prostopadłego do powierzchni styku fornirów (flat) i kierunku odciążenia równoległego do powierzchni styku fornirów (edge). W praktyce LVL traktujemy jako materiał anizotropowy, wyróżniając trzy kierunki obciążenia: jeden wzdłuż włókien i dwa kierunki

91 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z wykorzystaniem LVL | dr inż. Janusz Brol w poprzek włókien (edge i flat), w odróżnieniu od drewna litego i klejonego warstwowo, które w obliczeniach przyjmujemy jako ortotropowe, wyróżniając tylko dwa kierunki: wzdłuż i w poprzek włókien. Wg EC5 [3] nośności obliczeniowe LVL, w zależności od przypadku wytrzymałościowego, wyznaczamy wg wzoru (1) (wzór 2.14 wg [3]), a moduły sztywności Ed lub Gd należy obliczać odpowiednio ze wzorów (2) i (3), przy czym współczynnik bezpieczeństwa właściwości materiału  M w tych wzorach wynosi dla LVL  M = 1,2.

kmod Xk Xd  (1)  M Emean E  (2) d  M Gmean G  (3) d  M gdzie:

Xd – wartość obliczeniowa właściwości wytrzymałościowej,

Xk – wartość charakterystyczna właściwości wytrzymałościowej, E mean – średni moduł sprężystości, G mean – średni moduł odkształcenia postaciowego, kmod – współczynnik modyfikujący wytrzymałość z uwagi na czas trwania obciążenia i wilgotność, wg tablicy 3.1 w [3]; przyjmujemy tak jak w drewnie litym, – częściowy współczynnik bezpieczeństwa właściwości materiału, dla LVL  M wynosi 1,2.

Wymiarując konstrukcje z LVL, należy pamiętać, że co do zasady w elementach o przekroju prostokątnym, w których włókna wszystkich fornirów biegną w zasadzie w tym samym kierunku, należy uwzględnić wpływ wymiarów elementu na wytrzymałość przy zginaniu i przy rozciąganiu. Dla wysokości przy zginaniu innych niż 300 mm wartość charakterystyczną przy zginaniu fm,k należy pomnożyć przez współczynnik kh obliczony ze wzoru (4). W przypadku elementów rozciąganych korektę wytrzymałości charakterystycznej ft,0,k przy rozciąganiu wykonujemy w odniesieniu do długości elementu innej niż 3000 mm i przemnażamy przez współczynnik kh obliczony ze (5) (w drewnie litym i klejonym korektę wytrzymałości przy rozciąganiu wykonujemy z uwzględnieniem szerokości elementu i tylko wtedy, gdy jest mniejsza niż 150 mm).

s  300    kh  min  h  (4)  1,2 s / 2  3000    kh  min  l  (5)  1,1 gdzie:

h – wysokość elementu, w mm,

l – długość, w mm, s – wykładnik s wpływu wymiarów dla LVL należy przyjąć zgodnie z EN 14374.

W związku z tym w elementach zginanych i rozciąganych prawie zawsze musimy korygować wytrzymałość drewna. Ponadto zgodnie z punktem 3.4 (5)P [3] w przypadku LVL należy uwzględnić wpływ wielkości elementu na wytrzymałość na rozciąganie w poprzek włókien, niemniej jednak norma [3] nie definiuje jak.

92 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z wykorzystaniem LVL | dr inż. Janusz Brol

Przy wyznaczaniu wytężenia przy zginaniu ukośnym (wzory (6) i (7)) należy pamiętać, że: fm,y,d i fm,z,d – wytrzymałości obliczeniowe na zginanie w poszczególnych płaszczyznach będą różne. Zależnie od ułożenia LVL względem osi y, z mogą być fm,0,edge i fm,0,flat lub odwrotnie. Dla LVL współczynnik uwzględniający możliwość redystrybucji naprężeń przy zginaniu ukośnym km przyjmujemy identycznie jak w drewnie litym, czyli dla przekrojów prostokątnych km =0,7.  m,y,d  m,z,d km    1 fm,y,d fm,z,d (6)

  m,y,d m,z,d (7)  km   1 fm,y,d fm,z,d

Inaczej niż w drewnie litym postępujemy przy sprawdzaniu wytrzymałości na ścinanie elementów zginanych. W drewnie litym i klejonym warstwowo należy uwzględnić wpływ pęknięć przez wprowadzenie efektywnej szerokości elementu, co uzyskujemy, uwzględniając współczynnik kcr =0,67, natomiast dla LVL współczynnik kcr =1, czyli nie musimy redukować przekroju.

V  d  1,5  fv,d (8) kcr  b  h gdzie:

h – wysokość elementu,

kcr – współczynnik uwzględniający możliwość powstania pęknięć przy ścinaniu:  0,67 w przypadku drewna litego i drewna klejonego warstwowo,  1,00 w przypadku materiałów drewnopochodnych, w tym wg EN 14374 – LVL, b – szerokość elementu,

fv,d – obliczeniowa wytrzymałość na ścinanie w danym przypadku.

Należy jeszcze pamiętać, że wytrzymałość na ścinanie fv,d, może przyjmować zarówno wielkości fv,0,flat, jak i fv,0,edge. Zależy to od ułożenia fornirów w przekroju względem działania obciążenia. W przypadku obliczania ścinania jest jeszcze jedna różnica, a mianowicie przy obliczaniu naprężeń ścinających belek podciętych na podporach od dołu – Rys. 3

Rys. 3. Belki podcięte na podporach [3] wzór (8) przyjmuje postać:

V  d  1,5   kv  fv,d kcr  b  hef (9) gdzie współczynnik uwzględniający wpływ podcięcia przy podporze na wytrzymałość na ścinanie wynosi: 1,0    1,1i1,5  k 1    n   kv  min   h     x 1  h 1     0,8   2      h 

93 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z wykorzystaniem LVL | dr inż. Janusz Brol

A zawarty w nim współczynnik związany z rodzajem materiału wynosi: 4,5  dla LVL  kn  5,0  dla drena litego  6,5  dla drewna klejonego

Także przy obliczaniu elementów ściskanych z możliwością wyboczenia (np. w ściskanych słupach) mamy drobną różnicę w obliczeniach w porównaniu z obliczeniami słupów z drewna litego. Różnica występuje przy obliczaniu współczynnika stateczności (potrzebny do wyznaczenia współczynnika wyboczeniowego), który wyznaczany wg wzorów (10) i (11). We wzorach tych współczynnik prostoliniowości βc dla drewna litego przyjmujemy βc= 0,2, natomiast dla LVL i drewna klejonego βc= 0,1.

        2 kz 0,5 1 c  rel,z 0,3 rel,z  (10)

        2 (11) ky 0,5 1 c  rel,y 0,3 rel,y 

W tym miejscu należy przypomnieć, że długość wyboczeniową elementów ściskanych lc łączonych na łączniki mechaniczne zaleca się obliczać wg wzorów (12):

lc,z  z  lz lc,y  y  ly (12) z uwzględnieniem współczynników długości wyboczeniowej według zaleceń podanych na rysunku 4.

Rys. 4. Współczynniki długości wyboczeniowej [4]. W obliczeniach połączeń trzpieniowych LVL traktujemy jak drewno lite, z wyjątkiem wytrzymałości charakterystycznej na docisk pod kątem  do włókien (wzór (13) fh,0,k  0,082  1  0,01  d  k

fh,0,k (13) f  h,,k 2 2 k90 sin   cos  w którym współczynnik związany z rodzajem materiału wynosi:

1,35  0,015d - dla drewna gatunków iglastych  k90  1,30  0,015d - dla LVL  0,90  0,015d - dla drewna gatunków liściastych

Minimalne rozstawy łączników w połączeniach z LVL przyjmujemy tak samo jak w połączeniach drewno–drewno. Nie należy przemnażać minimalnych rozstawów dla gwoździ przez współczynnik 0,85, jak dla połączeń na gwoździe w złączach płyta–drewno. Na zakończenie uwaga dotycząca odchyłek od prostoliniowości słupów. Dla belek i elementów ram odchyłka mierzona jest w połowie odległości pomiędzy podporami. W przypadku gdy elementy te są narażone na utratę stateczności i jeśli są wykonane z drewna warstwowo klejonego lub LVL, nie powinna być ona większa niż 1/500 długości (w przypadku elementów wykonanych z drewna litego odchyłka nie powinna być większa niż 1/300 długości).

94 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Projektowanie konstrukcji z wykorzystaniem LVL | dr inż. Janusz Brol

4. Podsumowanie Projektowanie konstrukcji drewnianych z wykorzystaniem LVL praktycznie nie różni się od projektowania z wykorzystaniem drewna litego czy drewna klejonego warstwowo. Jedynym istotnym utrudnieniem jest to, że szczególną uwagę należy zwrócić na ułożenie płaszczyzn (styków) forniru w odniesieniu do kierunku obciążenia prostopadłego do włókien, czyli właściwe ujęcie kierunku flat i edge. W praktyce LVL traktujemy jako materiał anizotropowy, wyróżniając trzy główne kierunki obciążenia: jeden wzdłuż włókien i dwa w poprzek włókien (edge i flat), w odróżnieniu od drewna litego i klejonego, które w obliczeniach przyjmujemy jako ortotropowe, wyróżniając tylko dwa kierunki wzdłuż i w poprzek włókien. Aktualnie na rynku każdy z producentów określa LVL swoimi nazwami, co wymusza na projektantach uwzględnienie w obliczeniach danych wg konkretnego producenta. Wprowadzenie normy FprEN 14374:January 2019 Timber structures – Laminated veneer lumber (LVL) – Requirements, która wprowadza klasy wytrzymałości, rozwiąże ten problem. Ułatwi to także wprowadzenie danych materiałowych dla LVL w programach obliczeniowych. Na zakończanie należy dodać, że dzięki fornirowi klejonemu warstwowo LVL możemy projektować konstrukcje o coraz większych rozpiętościach. W konsekwencji o mniejszych przekrojach, czyli mogą być lżejsze. Większa wytrzymałość, a w związku z tym mniejsze szerokości potrzebnych przekrojów powodują większe problemy z zapewnieniem stateczności elementów, na co należy zwrócić szczególną uwagę.

Literatura: [1] Design of timber structures. Structural aspects of timber construction (2016), redakcja: Eric Borgström. Volume 1. Wydanie 2. Swedish Forest Industries Federation. Swedish Wood, Stockholm. [2] Wood handbook . Wood as an engineering material. General Technical Report FPL-GTR-190. Madison, WI: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory. 508 p. This publication is also available online at www.fpl.fs.fed.us. [3] Norma PN-EN 1995-1-1:2010/NA:2010, Eurokod 5. Projektowanie konstrukcji drewnianych. Część 1-1: Postanowienia ogólne. Reguły ogólne i reguły dotyczące budynków. [4] Norma PN-B-03150:2000 Konstrukcje drewniane. Obliczenia statyczne i projektowanie. [5] Norma PN -EN 14279: 2008 +A1: 2009. [6] Norma PN -EN 14279:2005 Deski warstwowo klejone z forniru (LVL) - Definicje, klasyfikacja i wymagania (oryg.). [7] Norma (final draft) FprEN 14374:January 2019 Timber structures - Laminated veneer lumber (LVL) – Requirements. [8] Materiały reklamowe, katalogi i strony internetowe firmy Finforest. [9] Materiały reklamowe, katalogi i strony internetowe firmy Steico. [10] Materiały reklamowe, katalogi i strony internetowe firmy Stora Enso. [11] Materiały reklamowe, katalogi i strony internetowe firmy Ultralam. [12] Materiały reklamowe, katalogi i strony internetowe firmy Pollmeier.

95 96 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Wykorzystanie pianki poliuretanowej jako materiału usztywniającego konstrukcje szkieletowe. Ekonomika w procesie wznoszenia budynków niskobudżetowych | dr inż. Marcin Szczepański

Wykorzystanie pianki poliuretanowej jako materiału usztywniającego konstrukcje szkieletowe. Ekonomia w procesie wznoszenia budynków niskobudżetowych

dr inż. Marcin Szczepański Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska Politechnika Gdańska Pracownia projektowa DUET Gdańsk, Polska

97 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Wykorzystanie pianki poliuretanowej jako materiału usztywniającego konstrukcje szkieletowe. Ekonomika w procesie wznoszenia budynków niskobudżetowych | dr inż. Marcin Szczepański

98 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Wykorzystanie pianki poliuretanowej jako materiału usztywniającego konstrukcje szkieletowe. Ekonomika w procesie wznoszenia budynków niskobudżetowych | dr inż. Marcin Szczepański

1. Wstęp Odporność dynamiczna konstrukcji budowlanych, w tym szczególnie budynków, jest istotnym aspektem związanym z bezpieczeństwem w przypadku wystąpienia awarii budowlanych. Zniszczenia konstrukcji budynków są bowiem najczęstszą przyczyną wystąpienia przypadków śmiertelnych.

Fot. 1Sejsmiczne testy konstrukcji drewnianych szkieletowych (www.u-tokyo.ac).

Fakt ten dotyczy zarówno drewnianych budynków o konstrukcji szkieletowej, jak i innych obiektów drewnianych, w tym np. domów z bali czy wszystkich technologii drewnianych prefabrykowanych. Istotnym elementem odporności dynamicznej budynków drewnianych jest ich technologia wykonania, która w każdym z przypadków wymaga stosowania wytrzymałych i niezawodnych materiałów oraz dokładnego wykonania poszczególnych etapów technologicznych procesu budowlanego. Prócz zalet praktycznych dotyczących tego typu budownictwa mamy też do czynienia z zaletami wytrzymałościowymi, takimi jak choćby niewielka masa w porównaniu z technologią tradycyjną oraz relatywnie duża sztywność konstrukcji. Wszystkie te zalety bezpośrednio przekładają się na bezpieczeństwo konstrukcji. W przypadku domów drewnianych szkieletowych już sama poprawnie wykonana konstrukcja mocowań i połączeń daje zwiększoną wytrzymałość, a co za tym idzie –odporność na działanie obciążeń dynamicznych, w tym np. trzęsień ziemi. W przeciwieństwie do innych elementów drewnianego budynku szkieletowego wyniki badań wytrzymałościowych dotyczące tego typu budynków w kontekście zastosowanej izolacji termicznej są stosunkowo ograniczone. Izolacja w szkielecie postrzegana jest zasadniczo jako element, który ze szkieletem nie współpracuje, stąd jej wpływ poza ciężarem jest pomijany przez większość konstruktorów. Rozwiązaniem, które łączy aspekt izolacyjności z aspektem wytrzymałościowym, okazuje się być pianka poliuretanowa. Materiał o bardzo korzystnych parametrach fizycznych oraz mechanicznych. Materiał, który na naszym polskim rynku ma równie wielu zwolenników, co zagorzałych przeciwników.

2. Badania eksperymentalne paneli ściennych W badaniach eksperymentalnych wykorzystano specjalnie w tym celu zbudowane w laboratorium Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska Politechniki Gdańskiej stanowisko badawcze (fot. 2). Stanowisko składa się z przytwierdzonej do podłoża ramy stalowej o wymiarach 3,0 × 0,50 m oraz przyspawanego prostopadle do niej uchwytu mocującego o wymiarach 1,50 × 0,60 m, umożliwiającego testowanie elementów paneli ściennych.

99 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Wykorzystanie pianki poliuretanowej jako materiału usztywniającego konstrukcje szkieletowe. Ekonomika w procesie wznoszenia budynków niskobudżetowych | dr inż. Marcin Szczepański

Fot. 2Stanowisko badawcze.

2.2. Elementy badawcze

Do celów badań eksperymentalnych wykorzystano dwa pełnowymiarowe elementy paneli ścian drewnianego budynku szkieletowego wykonane w oparciu o modularny rozstaw belek wynoszący 60 cm (fot. 3).Jeden z elementów wykonano w technologii tradycyjnej, z wypełnieniem między szkieletowym w postaci wełny mineralnej. Szkielet drugiego panelu wypełniono pianką poliuretanową. Badania miały na celu empiryczne określenie wpływu pianki poliuretanowej na pracę pojedynczego panelu.

Fot. 3Element badawczy nr 1 z wełną mineralną.

2.3. Opis i wyniki badań eksperymentalnych Podczas badań eksperymentalnych oba modele poddano wymuszeniom harmonicznym. Badania przeprowadzono dla częstotliwości f=2,0 Hz, dla różnej wartości amplitudy przemieszczenia. Podczas każdego z testów wykorzystano czujnik siły KMM40 oraz laserowy czujnik przemieszczeń optoNCDT1302, które rejestrowały pomiary dla zadanego wymuszenia dynamicznego. W pierwszym etapie na stanowisku zamocowano panel ścienny o szkielecie wypełnionym wełną mineralną. Przykładowe wyniki badań w postaci pętli histerezy, pokazującej zależność pomiędzy siłą a przemieszczeniem oraz zniszczenie elementu, przedstawiono na fotografii 4. Badania miały charakter niszczący. Element nr 1 podczas badania uległ widocznym zniszczeniom. W drugim etapie na stanowisku zainstalowano panel ścienny wypełniony pianką poliuretanową. Następnie przeprowadzono badania dla tego samego schematu, co dla panelu wypełnionego wełną mineralną. Przykładowe wyniki badań w postaci pętli histerezy oraz element po badaniach przedstawiono na fotografii 5. Konstrukcja

100 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Wykorzystanie pianki poliuretanowej jako materiału usztywniającego konstrukcje szkieletowe. Ekonomika w procesie wznoszenia budynków niskobudżetowych | dr inż. Marcin Szczepański elementu wypełnionego pianką poliuretanową, po przejściu przez wszystkie zadane wymuszenia, pozostała praktycznie nienaruszona.

Fot. 4Zniszczenia elementu nr 1 oraz uzyskana pętla histerezy.

Fot. 5Element nr 2 po badaniach oraz uzyskana pętla histerezy.

Wyniki badań dla elementu wypełnionego wełną mineralną oraz pianką poliuretanową przedstawiono odpowiednio w tabeli1 i 2. Tabela1Wartości sztywności oraz liczby tłumienia elementu wypełnionego wełną mineralną.

Częstotliwość Liczba tłumienia [%] Sztywność [kN/m] 2 Hz 17,09 416,66

Tabela 2Wartości sztywności oraz tłumienia dla elementu wypełnionego pianką poliuretanową. Częstotliwość Liczba tłumienia [%] Sztywność [kN/m] 2 Hz 22,25 549,58

Element nr 2 przeszedł badania bez większych zniszczeń, co świadczy o jego większej wytrzymałości oraz sztywności przestrzennej. Zastosowanie pianki poliuretanowej spowodowało bowiem wzrost tłumienia całego badanego panelu ściennego, do czego bez wątpienia przyczyniły się właściwości tłumiące pianki oraz jej parametry mechaniczne.

101 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Wykorzystanie pianki poliuretanowej jako materiału usztywniającego konstrukcje szkieletowe. Ekonomika w procesie wznoszenia budynków niskobudżetowych | dr inż. Marcin Szczepański

3. Badania eksperymentalne właściwości materiałowych wełny mineralnej oraz pianki poliuretanowej

3.1. Testy statyczne

W pierwszym etapie badań właściwości materiałowych przeprowadzono testy statyczne rozciągania oraz ściskania. Testy te wykonano jedynie dla pianki poliuretanowej. Z uwagi bowiem na parametry mechaniczne wełny mineralnej oraz problem z zamocowaniem próbek badania statyczne dla tego materiału nie były możliwe. Badania przeprowadzono przy użyciu dwukolumnowej maszyny Zwick/Roell Z020 o maksymalnym zakresie sił wynoszącym 20 kN. Badane próbki oraz wyniki badań pokazano na fotografiach 6 i 7.

Fot. 6Próbki pianki poliuretanowej poddane ściskaniu oraz wyniki badania.

Fot. 7Próbka pianki poliuretanowej poddana rozciąganiu oraz wyniki badania.

3.2. Przeprowadzone testy przy użyciu techniki DMA

Pomiary analizy DMA przeprowadzono przy użyciu aparatu DMA Q800 Instruments (Fot. 8). Parametry badań przedstawiono w tabeli 3. Zakres temperatur oraz częstotliwości odpowiadał warunkom rzeczywistym. Próbki materiałowe pobrano z paneli ściennych drewnianego budynku szkieletowego, które poddano badaniom eksperymentalnym opisanym w rozdziale drugim.

102 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Wykorzystanie pianki poliuretanowej jako materiału usztywniającego konstrukcje szkieletowe. Ekonomika w procesie wznoszenia budynków niskobudżetowych | dr inż. Marcin Szczepański

Fot. 8Aparat DMA Q800 oraz miejsce zamocowania próbki.

Tabela 3Parametry badań DMA.

Parametry badań Specyfikacja Wymiary badanej próbki walec o wysokości 10 mm i średnicy 12 mm Zakres częstotliwości od 1 Hz do 20 Hz Prędkość ogrzewania 4° C/min Zakres temperatur w trakcie badania od –30°C do +50°C

Dla wełny mineralnej przeprowadzono jedynie badania ściskania (struktura materiałowa uniemożliwiała przeprowadzenie badań ścinania). Z kolei dla pianki poliuretanowej wykonano zarówno badania ściskania, jak i ścinania. Przykładowe zestawienie wyników badań DMA pokazano na rysunkach 1 i 2.

Rys. 1Wyniki badań DMA dla wełny mineralnej – ściskanie, zestawienie porównawcze dla analizowanych częstotliwości.

103 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Wykorzystanie pianki poliuretanowej jako materiału usztywniającego konstrukcje szkieletowe. Ekonomika w procesie wznoszenia budynków niskobudżetowych | dr inż. Marcin Szczepański

Rys. 2Wyniki badań DMA dla pianki poliuretanowej.Od lewej kolejno: ściskanie oraz ścinanie – zestawienie porównawcze dla analizowanych częstotliwości.

Wyniki badań DMA pokazują, że wartość modułu zachowawczego pianki poliuretanowej jest większa nawet o 91,7% w stosunku do modułu zachowawczego wełny mineralnej. Z kolei moduł stratności pianki poliuretanowej jest większy nawet o 61,7% w stosunku do modułu stratności wełny mineralnej. Świadczy to o większej ilości energii, którą pianka, jako materiał, jest w stanie absorbować. Porównując ją zatem do wełny mineralnej, jest to materiał o znacznie lepszych możliwościach absorpcyjnych związanych bezpośrednio z pochłanianiem energii.

4. ANALIZY NUMERYCZNE Po przeprowadzeniu szczegółowych badań eksperymentalnych przystąpiono do wykonania analiz numerycznych, których głównym celem było zbadanie zachowania się drewnianego budynku szkieletowego wykonanego w dwóch technologiach poddanego obciążeniom dynamicznym w postaci rzeczywistych wstrząsów sejsmicznych. Zaawansowane analizy numeryczne miały na celu weryfikację testów empirycznych oraz określenie wpływu pianki poliuretanowej w badanych obiektach.

4.1. Model numeryczny paneli ściennych

W pierwszym etapie wykonanonumeryczne modele paneli ściennych. W modelach tych zadeklarowano geometrię oraz modele materiałowe zgodnie z wcześniej przedstawionymi badaniami eksperymentalnymi (rozdział 2).

F(t)

Rys. 3Model numeryczny panelu ściennego wypełnionego wełną mineralną/pianką poliuretanową.

W celu weryfikacji dokładności stworzonego modelu numerycznego wykonano analizę dynamiczną dla obciążenia harmonicznego z częstotliwością 2 Hz (siła przyłożona

104 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Wykorzystanie pianki poliuretanowej jako materiału usztywniającego konstrukcje szkieletowe. Ekonomika w procesie wznoszenia budynków niskobudżetowych | dr inż. Marcin Szczepański w górnej części elementu), podobnie jak podczas badań eksperymentalnych (rozdział 2).Pętle histerezy otrzymane z analiz numerycznych pokazano na rysunku4.

Rys. 4 Pętle histerezy dla elementu ściennego wypełnionego od lewej: wełną mineralną, pianką poliuretanową.

Modele numeryczne, których dokładność zweryfikowano w niniejszym podrozdziale, wykorzystano do stworzenia modelu rzeczywistej konstrukcji drewnianego budynku szkieletowego w dwóch wariantach izolacji, na bazie którego przeprowadzono kolejne analizy wytrzymałościowe.

4.2. Analiza modalna konstrukcji rzeczywistego budynku

Analizie modalnej poddano rzeczywistych rozmiarów obiekt zaprojektowany w oparciu o zweryfikowane eksperymentalnie panele ścienne. Poniżej zaprezentowana część wyników niniejszej analizy.

Rys. 5Pierwsza postać drgań własnych odpowiadająca częstotliwości: f1=1,890 Hz–izolacja wełną,

f1=3,136 Hz –izolacja pianką poliuretanową.

Tabela 4Zestawienie częstotliwości drgań własnych dla obu modeli numerycznych.

Numer Wypełnienie wełną Wypełnienie pianką postaci mineralną, poliuretanową, Różnica drgań częstotliwość drgań częstotliwość drgań [%] własnych własnych [Hz] własnych [Hz] 1 1,89 3,136 166 2 1,975 3,358 170 3 2,543 4,337 171

105 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Wykorzystanie pianki poliuretanowej jako materiału usztywniającego konstrukcje szkieletowe. Ekonomika w procesie wznoszenia budynków niskobudżetowych | dr inż. Marcin Szczepański

4.2. Analiza dynamiczna konstrukcji rzeczywistego budynku

Kolejnym etapem była weryfikacja wytrzymałości oraz odporności dynamicznej modelu, który został poddany szeregowi analiz dynamicznych z zastosowaniem rzeczywistych zapisów trzęsień ziemi. Poniżej zaprezentowano część wyników niniejszej analizy.

Rys. 6Przykładowa mapa ekstremalnych przemieszczeń budynku podczas trzęsienia ziemi Tabas, krok czasowy 15 sek., maksymalne przemieszczenie: 70,56mm – izolacja wełną i 21,0mm – izolacja pianką poliuretanową.

Wyniki szeregu analiz numerycznych potwierdziły korzystny wpływ zastosowania pianki poliuretanowej jako wypełnienia między szkieletowego budynku drewnianego. Jest to widoczne zarówno w wynikach analizy modalnej (wyższe częstotliwości drgań własnych), jak i analiz sejsmicznych, w wyniku których w większości przypadków uzyskano znaczną redukcję ekstremalnych wartości przemieszczeń oraz przyspieszeń.

5. Ekonomia w procesie budowy

Całość przeprowadzonych analiz obejmuje swoim zakresem sferę wytrzymałości i odporności dynamicznej, natomiast w przypadku materiału izolacyjnego stosowanego w budownictwie pojawiają się również aspekty dotyczące izolacyjności cieplnej oraz kosztów zarówno budowy, jak i eksploatacji. Biorąc pod uwagę koszty eksploatacji budynku okazuje się, że kolejnym istotnym parametrem jest trwałość materiału izolacyjnego. W tym wymiarze pianka poliuretanowa również wypada znacznie korzystniej niż wełna, co potwierdzają choćby badania kalorymetrii różnicowej przeprowadzone jako dodatkowe w ramach badanych materiałów izolacyjnych.

Rys. 7Skutek zastosowania różnej izolacji (CXO2 Conisbee Ltd., 2006).

Trwałość wyrobów stosowanych jako izolacyjne ma duży wpływ na cykl życia obiektu, uwzględniając koszty. Szacunkowo nawet 70% tych kosztów jest powiązana z fazą eksploatacji obiektu. Znaczna część kosztów pochłaniania jest głównie przez chłodzenie i ogrzewanie budynku. Koszty energii wzrastają znacznie, jeżeli stosowany wyrób izolacyjny nie jest w stanie utrzymać swych nominalnych właściwości użytkowych na skutek degradacji spowodowanej upływającym czasem. Dodatkowym utrudnieniem

106 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Wykorzystanie pianki poliuretanowej jako materiału usztywniającego konstrukcje szkieletowe. Ekonomika w procesie wznoszenia budynków niskobudżetowych | dr inż. Marcin Szczepański mogącym generować niepotrzebne koszty, może się okazać wymiana istniejącej izolacji przed teoretycznym końcem przewidywalnej żywotności materiału. Można również ocenić, że zastosowanie pianki poliuretanowej zamiast wełny mineralnej będącej materiałem o gorszej charakterystyce i parametrach cieplnych może przynieść szacunkowo około 5% oszczędności na każdym elemencie budynku.

Rys. 8 Porównanie grubości izolacji dla tej samej wartości izolacyjności cieplnej (www.pur.pl).

Ponadto mniejsza grubość zastosowanej izolacji z pianki poliuretanowej prowadzi do uzyskania takich samych parametrów cieplnych jak w przypadku znacznie grubszej izolacji z wełny mineralnej, co z kolei pozwala na pocienienie ścian i maksymalizowanie dostępnej powierzchni użytkowej w zakresie tych samych gabarytów budynku.

6. Wnioski

Podsumowując przedstawione badania eksperymentalne oraz zaawansowane analizy numeryczne, można postawić tezę, że zastosowanie pianki poliuretanowej jako wypełnienia międzyszkieletowego domu drewnianego prowadzi do zwiększenia sztywności całego obiektu, a także wzrostu tłumienia drgań, co skutkuje znacznym zwiększeniem odporności dynamicznej oraz wytrzymałości konstrukcji. Spośród najczęściej stosowanych materiałów izolacyjnych na rynku to właśnie pianka poliuretanowa jest materiałem, który współpracuje z konstrukcją elementów, spełniając jednocześnie parametry wytrzymałości i izolacyjności cieplnej. Dzięki szybko postępującemu procesowi rozwojowemu pianka poliuretanowa jest materiałem stale udoskonalanym.Materiałem, w którym mamy do czynienia z najniższą wartością współczynnika przewodzenia ciepła spośród powszechnie stosowanych materiałów izolacyjnych oraz mającym znaczny wpływ na energooszczędność przy realnej redukcji CO2 oddawanego do atmosfery. Pianka poliuretanowa jest materiałem, w sferze którego postępuje ciągły, szybki rozwój.Materiałem, który z roku na rok ma coraz więcej zwolenników. Na tym etapie rozwoju technologii pianka poliuretanowa jako materiał w budownictwie ma jeszcze sporo do zaoferowania, a przyglądając się jej szybkiemu rozwojowi, można być pewnym, że w przyszłości może nas jeszcze nieraz zaskoczyć.

107 108 III HBP 2019

TRADYCYJNE BUDOWNICTWO Z DREWNA LITEGO / TRADITIONAL SOLID WOOD CONSTRUCTION

27 marca 2019 / 27 March 2019

109 110 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Polskie sosnowe drewno konstrukcyjne – potencjał a rzeczywistość | dr hab. inż. Paweł Kozakiewicz, prof. SGGW

Tytuł Polskie sosnowe drewno konstrukcyjne – potencjał a rzeczywistość

Paweł Kozakiewicz Wydział Technologii Drewna Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Polska

111 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Polskie sosnowe drewno konstrukcyjne – potencjał a rzeczywistość | dr hab. inż. Paweł Kozakiewicz, prof. SGGW

112 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Polskie sosnowe drewno konstrukcyjne – potencjał a rzeczywistość | dr hab. inż. Paweł Kozakiewicz, prof. SGGW

Polskie sosnowedrewno konstrukcyjne – potencjał a rzeczywistość

1. Wprowadzenie Sosna zwyczajna (Pinus sylvestris L.) to roślinaszeroko rozpowszechniona w całej Europie,tworząca lite drzewostany. W Polsce znajduje optymalne warunki wzrostu i jest najważniejszymgatunkiem lasotwórczym, a drewno sosnowe to dominujący surowiec w polskim przemyśle drzewnym. Wobec opisanej dominacji zaskakującym jest fakt nieproporcjonalnie niskiego wykorzystania sortowanej wytrzymałościowo tarcicy sosnowej w konstrukcjach drewnianych. Składa się na to wiele czynników natury formalnej, organizacyjnej, technicznej, jak również ekonomicznej i rynkowej, a nawet estetycznej.

2. Baza surowcowa i pozyskanie drewna sosnowego w Polsce W Polsce sosna zwyczajna występuje na terenie całego kraju z przewagą niżu [Andrzejak, Żybura 2012] i zajmuje niepodzielnie od wielu lat pierwsze miejsce, bowiem aż 58,2% powierzchni lasów przypada na ten gatunek (około 6 mln ha) – fot.1. Zapas grubizny drewna sosnowego wynosi około 950 mln m3 i zawarty jest głównie w III i IV klasie wieku –są to drzewostany liczące 41–80 lat [Wasiak 2015]. Sosna jest w Polsce gatunkiem dominującym nie tylko powierzchniowo, ale również w aspekcie zapasu drewna na pniu i jego pozyskania. Jako gatunek sosna rozprzestrzeniła się już w czasie interglacjałów jako składnik borów mieszanych z udziałem brzozy i świerka, a obecnie jej wysoki udział w drzewostanach Polski jest podtrzymywany przez planowane zabiegi hodowlane i gospodarkę leśną. Dominacji sosny sprzyja to, że jest gatunkiem pionierskim, wykazującym szeroką amplitudę siedliskową, rosnąc na glebach suchych i wilgotnych, od bardzo ubogich do średnio żyznych i o odczynie od kwaśnego do zasadowego. W optymalnych warunkach sosna osiąga wysokość do 35 m i średnicę 1,5 m w pierśnicy. Rosnąc w zwarciu wytwarza pień gonny z wysoko umieszczoną wąską koroną, wykazując cechy predestynujące ją do przerobu tartacznego. Rosnąc w osamotnieniu na otwartym terenie, wytwarza zupełnie inny przysadzisty pokrój o rozbudowanej koronie i jest wówczas znacznie mniej przydatnym surowcem. W perspektywie najbliższych dekad podaż drewna sosnowego wzrośnie z uwagi na przechodzenie drzewostanów sosnowych w wiek rębny [Dawidziuk 2011], równocześnie rośnie także popyt na ten surowiec.

sosna zwyczajna zajmuje 58, 2% powierzchni lasów w Polsce zapas grubizny ok. 950 mln m3

113 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Polskie sosnowe drewno konstrukcyjne – potencjał a rzeczywistość | dr hab. inż. Paweł Kozakiewicz, prof. SGGW

Fot.1Dominacja sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) w polskich lasach.

3. Jakość polskiej sosnowej tarcicy budowlano- konstrukcyjnej Sosnę zwyczajną ze względu na rozległy zasięg występowania cechuje wysoka zmienność cech morfologiczno-pokrojowych, fizjologiczno-wzrostowych i adaptacyjno- odpornościowych [Giertych 1997;Sabor 2006; Nowakowska 2007;Andrzejczyk, Żybura 2012], co przekłada się również na zróżnicowane właściwości tworzonego drewna [Warywoda 1957;Galewski, Korzeniowski 1958; Krzysik 1978; Borysiuki inni 2019]. Innymi słowy, o właściwościach drewna sosnowego decydują między innymi warunki wzrostu drzew. Pod względem warunków klimatycznych i szaty leśnej obszar Polski został podzielony na osiem krain przyrodniczo-leśnych (obszarów o podobnych warunkach fizjograficznych i klimatycznych zgodnych z naturalnym występowaniem poszczególnych gatunków drzew leśnych). W obrębie krain wydzielono mniejsze jednostki tzw. dzielnice i mezoregiony [Zielony, Kliczkowska 2010]. Równolegle prowadzono [np. Paschalis 1980; Pazdrowski i Spława-Neyman 1993; Tomczak i inni 2008] i nadal prowadzi się badania nad jakością drewna sosnowego różnego pochodzenia. Punktem wyjścia były między innymi prace Dziewanowskiego [1967], który wyróżnił następujące rejony jakościowe drewna sosnowego w granicach terytorialnych Polski: północny pas sosny pojezierskiej, środkowy pas sosny nizinnej, południowy pas sosny wyżynnej oraz górski pas wyspowego występowania. Obecnie zyskują na znaczeniu analizy wpływu pochodzenia genetycznego sosen zwyczajnych oraz ich ekotypów (np. sosna taborska, augustowska) na jakość tworzonego drewna również pod kątem wykorzystania jako materiału konstrukcyjnego w budownictwie. Aby w pełni scharakteryzować wytrzymałościowo polskie drewno sosny zwyczajnej, trzeba dokończyć szeroko zakrojone badania jego właściwości według obecnie obowiązującej metodyki – drewna pochodzącego z wszystkich krain przyrodniczo- leśnych Polski. Dotychczasowe, prowadzone od ponad półwiecza badania [np. Dzbeński 1984; Kozakiewicz 2002; Krzosek i inni 2008; Noskowiak i inni 2010] doprowadziły do wypracowania zasad wytrzymałościowego sortowania iglastej tarcicy polskiego pochodzenia, które znalazły swój wyraz w przyjętej krajowej normie sortowniczej PN-D- 94021:1982 i jej pomyślnej nowelizacji w 2013 roku. Przedmiotem normy PN-D- 94021:2013 jest tarcica iglastaszorstka lub strugana, sucha lub mokra, o grubości od 22 mm (warunkowo od 19 mm) i minimalnym przekroju poprzecznym co najmniej 2000 mm2. Norma obejmuje tarcicę produkowaną z drewna: sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.)– kod PNSY, świerka pospolitego (Picea abies (L.) Karst)– kod PCAB, jodły pospolitej (Abies alba Mill.)– kod ABAL, modrzewia europejskiego (Larix decidua Mill.)– kod LADC i daglezji zielonej (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco) –kod PSMN (nazwy wg PN-EN 13556:2005). W Polsce nadal dominuje wizualne sortowanie wytrzymałościowe, gdzie kryterium sortowniczym i wskazania klasy tarcicy (KW– klasa wyborowa, KS – klasa średnia, KG – klasa gorsza) jest dopuszczalność poszczególnych wad, między innymi sęków, pęknięć, skrętu włókien, wad kształtu. Tak przesortowana tarcica z nadanymi klasami sortowania wizualnego jest, w zależności od gatunku, przyporządkowywana do klas wytrzymałościowych (C). Takie przyporządkowanie zawarte jest w załączniku krajowym Eurokodu 5 (PN-EN 1995-1-1:2010)– tabela 1. Niestety, między innymi ze wzglądu na niedokończone badania wizualne klasy sortownicze polskiej tarcicy konstrukcyjnej nie znalazły się w normie europejskiej PN-EN 1912:2012.

Tabela 1. Relacja klas sortowniczych krajowego (polskiego) drewna konstrukcyjnego wg PN-D-94021 w stosunku do klas wytrzymałościowych według PN-EN 338 zawarta w PN-EN 1995-1-1:2010. Gatunek drewna Grubość w mm KW KS KG

Sosna zwyczajna  22 C35 C24 C20

Świerk pospolity C30 C24 C18

114 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Polskie sosnowe drewno konstrukcyjne – potencjał a rzeczywistość | dr hab. inż. Paweł Kozakiewicz, prof. SGGW

Jodła pospolita C22 C18 C14

Modrzew europejski C35 C30 C24

Współczesną alternatywą wobec sortowania wizualnego jest sortowanie maszynowe, w którym wykorzystane są różnego rodzaju urządzenia bazujące na nieniszczącym pomiarze wybranych cech drewna (np. gęstości i modułu sprężystości) silnie skorelowanych z jego właściwościami wytrzymałościowymi. Coraz więcej takich urządzeń jest dopuszczonych do sortowania polskiej tarcicy sosnowej [Borysiuk i inni 2019].

4. Czynniki ograniczające wykorzystanie drewna sosnowego w konstrukcjach

4.1. Konkurencja innych zastosowań Głównymi odbiorcami drewna sosnowego w Polsce jest przemysł celulozowo-papierniczy (około 2,5 tys. przedsiębiorstw), przemysł płyt drewnopochodnych i tartacznictwo (około 8 tys. firm) oraz zyskujący na znaczeniu sektor energetyczny, a także pośrednio meblarstwo i budownictwo (ponad 22 tys. podmiotów). Istniejące możliwości przerobowe, technologia i warunki ekonomiczne, w tym perspektywy korzystnej sprzedaży gotowych produktów, determinują popyt. Postać i jakość potrzebnego surowca uzależnione są od jego przeznaczenia. Najniższe wymagania stawiane są wobec drewna kierowanego na cele energetyczne, a najwyższe wobec surowca kierowanego do przerobu sklejkowego i na okleiny. Struktura zapotrzebowania na surowiec drzewny głównych odbiorców w Polsce jest złożona – wpływa na nią cały zespół powiązanych ze sobą czynników mikro- i makroekonomicznych oraz technologicznych[Kozakiewicz i inni 2011]. Warto jednak podkreślić, że do największych (zakupy roczne drewna okrągłego powyżej500 tys. m3), ale nielicznych kilkunastu odbiorców należą przede wszystkim firmy celulozowo- papiernicze oraz zakłady tworzyw drzewnych. Silna konkurencja innych zastosowań (często mniej wymagających pod względem jakości surowca) jest czynnikiem ograniczającym produkcję i wykorzystanie sosnowego drewna konstrukcyjnego.

4.2. Mała wydajność i dokładność sortowania wizualnego Dominujące w Polsce wizualne sortowanie wytrzymałościowe tarcicy budowlano- konstrukcyjnej to proces czasochłonny (o niskiej wydajności) i niestety obarczony wysokim błędem. Ze względu na subiektywność sortowania wizualnego w przyjętych zasadach (kryteriach) ukryte są dodatkowe współczynniki bezpieczeństwa. W efekcie po sortowaniu wizualnym typowej tarcicy sosnowej uzyskuje się zwykle ponad50% odrzutów (drewna, którego nie możemy użyć w konstrukcji). W pozostałej, przydatnej tarcicy dominuje klasa gorsza KG(ok. 35%), która jest odpowiednikiem klasy C24, klasa wyborowa KW ma udział poniżej 5%! To sama tarcica przesortowana maszynowo daje zdecydowanie mniej odrzutów. Przy uwzględnieniu klasy C18 jest to tylko niecałe 30% odrzutów, a do klasy C30 trafia ponad 30% sortowanych sztuk [Krzosek 2009]. Każdy producent polskiej sosnowej tarcicy konstrukcyjnej sortowanej wizualnie musi liczyć się z dużym udziałem tarcicy nienadającej się do zastosowań konstrukcyjnych, dla której musi znaleźć inne zastosowanie. To niestety zniechęca do prowadzania takiej działalności.

4.3. Estetyka, uprzedzenia i wymagania projektowe Sosna należy do gatunków twardzielowych. Świeżo po ścięciu drzew lub przetarciu kłód twardziel mało różni się od bielu, jednak później stopniowo ciemnieje, przybierając barwę brunatno czerwonawą, dając nielubiany przez część odbiorców kontrast kolorystyczny. Szeroki biel sosnowy o kolorze żółto-białawym obejmuje zwykle ponad 25 ostatnich przyrostów rocznych. Jest to strefa drewna o najniższej naturalnej trwałości [PN-EN 350:2016-10], która jest łatwo porażana przez grzyby i owady. Z tego względu sosna nie cieszy się uznaniem w porównaniu do wąskobielastego drewna modrzewia lub

115 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Polskie sosnowe drewno konstrukcyjne – potencjał a rzeczywistość | dr hab. inż. Paweł Kozakiewicz, prof. SGGW do jasnego drewna świerkowego o niezabarwionej twardzieli (drewna, które „nie przypomina” swym wygładem o zwartości niskotrwałej bieli). Sęki w drewnie sosnowym występują w wyraźnych okółkach, a ich kolor jest wyraźnie ciemniejszy od otaczającego drewna. Niestety sęki te często bywają nadpsute lub zepsute i wypadające, otoczone przez wyraźne przeżywiczenia, co nie ma istotnego znaczenia wytrzymałościowego, ale pogarsza odbiór estetyczny drewna i aplikację środków uszlachetniających. Ta nienajlepsza pozycja wyjściowa konstrukcyjnej tarcicy sosnowej w porównaniu do innych gatunków drewna pogłębia się w konfrontacji z wymaganiami ujętymi w większości projektów budowlanych. W projektach konstrukcji drewnianych zwykle zakłada się (przyjmuje) użycie drewna klasy C30, a przypomnijmy, że przy wytrzymałościowym sortowaniu wizualnym typowej partii polskiej tarcicy sosnowej uzyskuje się niecałe 5% sztuk tej lasy (klasy wyborowej KW).Co zrobić z pozostałymi 95% drewna? Budownictwo drewniane w Polsce niestety nadal nie jest dostatecznie popularne, więc nie ma wyraźnych bodźców ekonomicznych i jasnych perspektyw dla sprzedaży drewna konstrukcyjnego.

5. Podsumowanie Pod względem bazy surowcowej Polska jest i przez wiele kolejnych lat będzie jednym z największych dostarczycieli drewna sosnowego. Niestety ze względu na splot wielu niekorzystnych czynników, takich jak między innymi: konkurencyjne zastosowania, uprzedzenia, wymagania projektowe niekorespondujące z oferowaną klasą wytrzymałościową, dominacja mało wydajnego i mało dokładnego sortowania wizualnego powodują, że polska tarcica konstrukcyjna z sosny zwyczajnej jest wykorzystana w budownictwie w niewielkim stopniu (nieadekwatnym do dominującej pozycji w polskich lasach). Niniejsza prezentacja nie wyczerpuje listy wszystkich czynników wpływających na przedstawioną rozbieżność między zasobami bazy surowcowej a wykorzystaniem drewna sosny zwyczajnej w konstrukcjach. Liczę jednak, że sprowokuje do dyskusji na ten temat.

Literatura Andrzejczyk T., Żybura H., 2012: Sosna zwyczajna. Odnawianie naturalne i alternatywne metody hodowli. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne. Warszawa. Borysiuk P., Kozakiewicz P., Krzosek S., 2019: Drzewne materiały konstrukcyjne. Wydanie I. Wydawnictwo SGGW. Warszawa. Dawidziuk J., 2011: Stan i prognoza zasobów drzewnych w nawiązaniu do aktualnych uwarunkowań przyrodniczych i prawnych. Biuro Urządzania Lasu i Geodezji Leśnej. Seminarium Klubu Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Warszawa 15 grudnia 2011 r. Dzbeński W., 1984: Nieniszczące badania mechanicznych właściwości tarcicy konstrukcyjnej wybranymi metodami statycznymi i dynamicznymi. Wydawnictwo SGGW-AR, Warszawa. Dziewanowski R., 1967: Zarys rejonizacji jakościowej sosnowego drewna tartacznego w Polsce. Prace Instytutu Technologii Drewna, Rok IV, Zeszyt 4(44), PWN, Poznań. Giertych M., 1997: Zmienność proweniencyjna sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) w Polsce. Sylwan 141 (8): 5−20. Kozakiewicz P., 2002: Badanie właściwości mechanicznych tarcicy konstrukcyjnej charakteryzujących kohezję poprzeczną drewna sękatego. Rozprawa doktorska wykonana na Wydziale Technologii Drewna w Szkole Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Kozakiewicz P., Borysiuk P., Krzosek S., 2011: Struktura zapotrzebowania na surowiec drzewny głównych odbiorców w Polsce. Konferencja naukowo-techniczna SITLiD „Rozwój zasobów drzewnych i strategia ich wykorzystania”. Gołuchów 8 listopada 2011. Krzosek S., Grześkiewicz M., Bacher M., 2008: Mechanical properties of Polish-grown Pinus silvestris L. structural sawn timber. COST E53 Conference proceedings, 29–30 of October, Delft, Netherlands. p. 253– 260. Krzosek S., 2009: Wytrzymałościowe sortowanie polskiej sosnowej tarcicy konstrukcyjnej różnymi metodami.Wydawnictwo SGGW. Warszawa. Krzysik F., 1978: Nauka o drewnie. PWN, Warszawa. Noskowiak A., Pajchrowski G., Szumiński G., 2010: Strength of Polish grown pine (Pinus sylvestris L.) timber. An attempt of determination of quality of timber for structural use. 11th World Conference on Timber Engineering, Riva del Garda, Italy, 20–24.06.2010. Nowakowska J., 2007: Zmienność genetyczna polskich wybranych populacji sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) na podstawie analiz polimorfizmu DNA. Prace Instytutu Badawczego Leśnictwa, Rozprawy i Monografie, 9, Sękocin Stary, 1–118. Paschalis P., 1980: Zmienność jakości technicznej drewna sosny pospolitej we wschodniej części Polski, Sylwan 124, 1, 29–43 (1980).

116 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 Polskie sosnowe drewno konstrukcyjne – potencjał a rzeczywistość | dr hab. inż. Paweł Kozakiewicz, prof. SGGW

Pazdrowski W., Spława-Neyman S., 1993: Badanie wybranych właściwości drewna sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) na tle klas biologicznych w drzewostanie, Folia Forestalia Polonica, Seria B, Zeszyt 24, Warszawa 1993. PN-D-94021:1982 Tarcica iglasta konstrukcyjna sortowana metodami wytrzymałościowymi. PN-D-94021:2013-10 Tarcica konstrukcyjna iglasta sortowana metodami wytrzymałościowymi. PN-EN 338:2016-06 Drewno konstrukcyjne – Klasy wytrzymałości. PN-EN 350:2016-10 Trwałość drewna i materiałów drewnopochodnych. Badanie i klasyfikacja trwałości drewna i materiałów drewnopochodnych wobec czynników biologicznych. PN-EN 1912:2012 Drewno konstrukcyjne – Klasy wytrzymałości – Wizualny podział na klasy i gatunki. PN-EN 1995-1-1:2010 Eurokod 5 – Projektowanie konstrukcji drewnianych – Część 1–1: Postanowienia ogólne – Reguły ogólne i reguły dotyczące budynków. PN-EN 13556:2005 Drewno okrągłe i tarcica. Terminologia stosowana w handlu drewnem w Europie. Sabor J., 2006: Zmienność wewnątrz gatunkowa drzew leśnych. Sosna zwyczajna i świerk pospolity. Elementy genetyki i hodowli selekcyjnej drzew leśnych. Opracowanie zbiorowe. Wydano na zlecenie Generalnej Dyrekcji Lasów Państwowych. Warszawa. Tomczak A., Pazdrowski W., Jelonek T., Grzywiński W., 2009: Jakość drewna sosny zwyczajnej (Pinus sylvestris L.) Część I. Charakterystyka wybranych cech i właściwości drewna wpływających na jego jakość. Sylwan 153, 6, 363–372. Warywoda A., 1957: Encyklopedia Techniczna – tom I. Drzewa użytkowe w Architekturze przestrzennej i przemyśle A–Z ważniejsze gatunki liściaste i iglaste produkujące drewno i inne surowce znane na międzynarodowych rynkach handlowych. Krakowski Zespół Pracowników Naukowych. Krakowskie Zakłady Graficzne. Kraków. Wasiak A., 2015: Raport o stanie lasów w Polsce 2014. Wydawca – Centrum Innowacyjne Lasów Państwowych. Warszawa. Zielony R., Kliczkowska A., 2012: Regionalizacja przyrodniczo-leśna Polski 2010. Centrum Informacyjne Lasów Państwowych. Warszawa.

117 118 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 „Poniatówki” – przykład udanego zastosowania prefabrykowanego budownictwa drewnianego w przedwojennej Polsce w ramach reformy rolnej | Jacek Jancelewicz, Andrzej Schleser

„Poniatówki” – przykład udanego zastosowania prefabrykowanego budownictwa drewnianego w przedwojennej Polsce w ramach reformy rolnej

Jacek Jancelewicz, Fundacja Edukacji Ekologicznej Społeczeństwa 4 E, Choczewo Andrzej Schleser, Dyrekcja Generalna Lasów Państwowych

119 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 „Poniatówki” – przykład udanego zastosowania prefabrykowanego budownictwa drewnianego w przedwojennej Polsce w ramach reformy rolnej |Jacek Jancelewicz, Andrzej Schleser

120 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 „Poniatówki” – przykład udanego zastosowania prefabrykowanego budownictwa drewnianego w przedwojennej Polsce w ramach reformy rolnej | Jacek Jancelewicz, Andrzej Schleser

Przykład udanego zastosowania prefabrykowanego budownictwa drewnianego w przedwojennej Polsce w ramach reformy rolnej

1. Wstęp

Podróżując przez Pomorze lub Wielkopolskę, nie sposób nie zauważyć drewnianych powtarzalnych zabudowań, które intrygują swoją charakterystyczną architekturą. Domy te potocznie zwane są „Poniatówkami” od nazwiska przedwojennego ministra rolnictwa Juliusza Poniatowskiego (1886–1975). To dzięki jego determinacji, konsekwencji oraz zdrowemu rozsądkowi w latach 1936–1939 wybudowano kilka tysięcy drewnianych osad dla rolników przesiedlanych z Polski centralnej i wschodniej na Pomorze i Wielkopolskę.

Fot. 1 Opuszczona „Poniatówka” pod Kościerzyną. Fot. A. Schleser

Jak pisał minister: Otóż, budynek drewniany pod względem higjenicznym niewątpliwie góruje w stosunku do budynku murowanego, wykonanego ze skrajną oszczędnością. A skoro nas nie stać na te budynki, dostatnio murowane, to winniśmy się trzymać drzewa1. Ze względu na ograniczone możliwości ówczesnego państwa postawienie na efektywną i ekonomiczną technologię pozwalało w krótkim czasie zaspokoić potrzeby mieszkaniowe

1 Przemówienie pana ministra Juljusza Poniatowskiego rolnictwa i reform rolnych na konferencji prasowej wygłoszone w dn. 5 VI 1936 r., „Polska Gospodarcza” 1936, nr 24.

121 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 „Poniatówki” – przykład udanego zastosowania prefabrykowanego budownictwa drewnianego w przedwojennej Polsce w ramach reformy rolnej |Jacek Jancelewicz, Andrzej Schleser

robotników rolnych, powodzian oraz osadników z głębi kraju, głównie z Małopolski. W założeniu miały to być budynki tanie i zdrowe, pozwalające na funkcjonowanie w pierwszych latach prowadzenia nowo powstających gospodarstw rolnych do momentu uzyskania przez gospodarstwo rolne dochodów pozwalających na budowę murowanych domów, jakie dominowały w osiedlanych regionach. Drewniane zabudowania spotykały się z krytyką, jak zauważał Poniatowski: Charakterystyczne jest i to, że krytyka tej budowy jest dokonywana znacznie częściej przez ludzi nie bezpośrednio zainteresowanych. Przyzwyczajenie do budownictwa typu niemieckiego powoduje to, że dostatni, zdawna osiadły gospodarz w Poznańskiem czy na Pomorzu z pewnem lekceważeniem patrzy na budynki drewniane, które się teraz wprowadza, albowiem to nie odpowiada tradycji gburskiego gospodarstwa, która tam jest utrwalona. Jeżeli się jednak na to zjawisko spojrzy i od tej strony, że szczupłość zasobów ziemi zmusza Polskę do tworzenia nowych gospodarstw, o rozmiarze tylko takim, by zapewnić powstanie gospodarstwa samowystarczalnego, to ten typ budownictwa jest konsekwencją pomniejszonego rozmiaru gospodarstwa, które się obecnie tworzy. Problemy mieszkaniowe Polski, choć może już nie tak drastyczne jak w okresie międzywojennym, nadal są jednym z głównych bolączek naszego kraju. Polska na tle innych państw europejskich odstaje pod względem ilości mieszkań przypadających na 1000 mieszkańców. Warto więc wrócić do założeń programu ministra Poniatowskiego, dzięki któremu w dużo trudniejszych warunkach udało się w krótkim czasie wybudować kilka tysięcy zabudowań gospodarczych, łącząc technologię z programem finansowym umożliwiającym zdobycie własnego domu przez mniej zamożną część społeczeństwa.

2. Sytuacja mieszkaniowa na wsi w okresie międzywojennym

Przedwojenna Polska miała ogromny deficyt mieszkaniowy wynikający głównie ze zniszczeń wojennych. Rząd w pierwszej kolejności koncentrował się na odbudowie substancji mieszkaniowej w miastach. Problem budowy mieszkań na obszarach wiejskich był bardziej złożony i w powszechnej świadomości społecznej niedostrzegany. Z liczb ilustrujących obecny stan warunków mieszkaniowych na wsi wynika jasno, że jakkolwiek w miastach polskich zagadnienie mieszkaniowe jest klęską społeczną (stoimy pod tym względem o wiele gorzej aniżeli wszystkie cywilizowane kraje), to przecież jeszcze gorzej – o czym szeroka opinia publiczna nie jest dostatecznie poinformowana – stoimy w tym zakresie na wsi. W szczególności, jeżeli chodzi o rodzaj mieszkań, a więc zagadnienie wieloizbowości – jeden z podstawowych warunków odpowiedniego mieszkania – okazuje się, że większość mieszkań na wsi to są mieszkania 1-izbowe, (50% mieszkań na wsi). W mieście polskim jest nieco lepiej, jakkolwiek dużo gorzej niż w innych krajach. Jednoizbowych mieszkań jest 36%, 2-izbowych – 32–33%; na wsi 1- izbowych jest 51,4%, 2-izbowych – 35,4%, czyli 1- i 2-izbowych mieszkań, a więc najmniejszych, na wsi jest osiemdziesiąt kilka procent. Jeżeli chodzi o mieszkania 3- i więcej izbowe, to wieś posiada ich stosunkowo mniej niż miasto. A jaki jest odsetek ludności miejskiej mieszkającej w tych kategoriach mieszkań? W mieście jest bardzo źle, bo blisko 1/3 ludności miejskiej mieszka w mieszkaniach 1-izbowych, co często jest określane przy zestawieniu z zagranicą jako klęska, tymczasem na wsi prawie połowa, ściśle 47,7%, ludności mieszka w mieszkaniach 1-izbowych2.

3. Założenia do programu Początkowo program reformy rolnej miał funkcjonować w ówczesnych województwach pomorskim, wielkopolskim oraz tarnopolskim. Ze względu na to, że połowa z 800 tys. ha

2 Zagadnienie budownictwa wiejskiego – referat p. Wiceministra Rolnictwa I Ref.Roln. M. Jaroszyńskiego wygłoszony na konferencji z Posłami i Senatorami R.P. w dniu 14.12.1938, „Polska Gospodarcza” 1938, nr 52.

122 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 „Poniatówki” – przykład udanego zastosowania prefabrykowanego budownictwa drewnianego w przedwojennej Polsce w ramach reformy rolnej | Jacek Jancelewicz, Andrzej Schleser przeznaczonych do parcelacji leżała na Pomorzu i Wielkopolsce rozpoczęto w tych regionach budowę nowych zabudowań gospodarczych dla osadników. Początkowo budowano budynki murowane zgodnie z tradycjami panującymi na tych terenach. Jednak ze względu na koszty oraz czas powstawania tych osad minister Poniatowski podjął decyzję o budowie osad drewnianych. Podłoże tej decyzji miało charakter ekonomiczny, nowoczesne budynki murowane były zbyt drogie w budowie i ich wartość przekraczała wartość przeciętnego gospodarstwa, co uniemożliwiało spłatę inwestycji. Minister Poniatowski słusznie zauważył, że nie można obarczać nowych gospodarstw zbyt dużym obciążeniem finansowym: Parcelacja państwowa jest prowadzona przy zasadzie, że nowonabywca wpłaca 10%, a uprzywilejowani, którymi są b. pracownicy ze służby folwarcznej, płacą 5%. Dalsze spłaty rozłożone są na lat kilkadziesiąt przy oprocentowaniu 3% i oparte są na normalnej dochodowości gospodarstwa. Jeżeli kapitał gruntowy zakredytowany zostanie w 90–95% temu nowonabywcy, i jeżeli do tego kapitału dodamy kapitał budowlany, to oczywiście łatwo może rodzić się ta skala obciążenia, której osadnik podołać nie może. I zjawisko to niewątpliwie występowało i występuje w sposób jaskrawy. O ileż naturalniejsze jest wyjście z założenia, że zabudowa, dokonana bezpośrednio przy osadzaniu człowieka na ziemi, musi być ograniczona do pewnego minimum, że rozwinięcie zdolności produkcyjnej tego gospodarstwa wcześniej czy później pozwoli temu gospodarzowi rozszerzyć swoje osiedle. O ileż to jest naturalniejsze od tego, aby wyposażyć osadnika w pokaźne budowle murowane, budowle drogie – w imię tego, że przy wysokim poziomie gospodarstwa będą mu one kiedyś potrzebne, obciążając osadnika odsetkami za kapitał, który będzie włożony w zbyt kosztowne budowle. Jeżeli zrobimy duży budynek gospodarczy czy duży budynek mieszkalny, to wykorzystanie go zajdzie wtedy, kiedy po kilku latach gospodarstwo swój stan podniesie do takiej skali, że ten budynek będzie mu potrzebny, a skoro taki budynek damy odrazu, to obciążenie przyjdzie również zaraz. W tych wypadkach, któremi operujemy, a więc obejmujących gospodarstwa ok. 10–12 ha, wartość gruntu wynosi zł 6000–7000. Kapitał budowlany, wkładany w myśl poprzednich założeń stwarzania dostatnich murowanych budynków, przekracza niejednokrotnie o kilkadziesiąt procent cały kapitał gruntowy. Toteż dążeniem Ministerstwa było, aby ten wkład możliwie obniżyć. Szukało się przeto równie dobrze możności zmniejszenia rozmiaru budowy do potrzeb najbliższych lat, jak i szukało się sposobów potanienia budowli w postaci zamienienia budownictwa murowanego na drewniane. To jest ten moment drugi, który doprowadził do konieczności tego budownictwa. Przy budownictwie drewnianem osiągamy to, że nowonabywca wprowadzony zostaje przed sprzętem i dokonywa sprzętu, a więc w tym czasie winien mieć postawioną stodołę, w której przez czas żniw sam ze swoją rodziną się lokuje i w krótkim przeciągu czasu, następnych tygodni czy paru miesięcy, ma również postawiony budynek gospodarczy i mieszkalny. Czyli, że tej samej jesieni, w której gospodarstwo objął, ma budowlę przygotowaną do zamieszkania na zimę3.

4. Rozwiązania techniczne

„Poniatówki” wykonywane były w kilku wariantach, początkowo budowane z cegieł szybko zastąpiono drewnem. Dom był posadowiony na podmurówce kamiennej wykończonej murkiem z cegieł. Na taki fundament układano ściany z bali, krawędziaków, które były z zewnątrz okładane deskami. Komin był jeden dla dwóch pieców kaflowych, jeden kuchenny, drugi na dwa pokoje. Dach wykonany z krawędziaków ozdobnie zakończonych i łat, na które położono fartuch z papy, a następnie eternit uszczelniony lnianym warkoczem. Wielkość domu była różna. Wchodziło się gankiem do sieni, z której były schody na strych. Dwoje drzwi

3 Przemówienie pana ministra Juljusza Poniatowskiego rolnictwa i reform rolnych na konferencji prasowej wygłoszone w dn. 5 VI 1936 r., „Polska Gospodarcza” 1936, nr 24.

123 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 „Poniatówki” – przykład udanego zastosowania prefabrykowanego budownictwa drewnianego w przedwojennej Polsce w ramach reformy rolnej |Jacek Jancelewicz, Andrzej Schleser

prowadziło do kuchni i pokoju dużego. Z kuchni i pokoju dużego wchodziło się do pokoju mniejszego. Większe „Poniatówki” posiadały spiżarnie4.

Fot. 2 Dzięki stosowaniu murowanej podmurówki budynku drewno nadal jest w dobrym stanie. Fot. A. Schleser

Budynki drewniane były przygotowywane początkowo na południu Polski, gotowe prefabrykowane elementy z drewna świerkowego spławiano Wisłą, a następnie transportem kolejowym oraz wozami dojeżdżały na miejsce docelowe. Budowa osady przez wyspecjalizowaną „kolonę” (brygadę) zajmowała około dwóch tygodni.

5. Dostępne dla każdego „Poniatówki” były budowane przez państwo. Osadnicy oraz rolnicy uzyskujący ziemie z parcelacji oraz powodzianie z południa Polski, generalnie ludzie niezamożni, a wręcz ubodzy, kupowali gospodarstwa za 10% wartości. Reszta była rozłożona na raty nawet do 50 lat. Gospodarstwa z poniatówkami nie były tanie. Przeważnie składała się cała rodzina, żeby zapłacić pierwszą ratę. Potem przez pierwsze trzy lata się nie płaciło. Resztę rozłożono na 50 lat. W rzeczywistości nie płaciło się osiem lat – trzy lata przed wojną i pięć podczas okupacji. Pierwsza wpłata za najmniejsze, 5-hektarowe gospodarstwo wynosiła 1000 złotych. Dla porównania krowa kosztowała od 100 do 150 złotych, ford – 4000 zł, 50 kg żyta – 7 zł. Wpłata za 10-hektarowe gospodarstwo wynosiła 2200 złotych. Oprócz tego trzeba było dopłacić po 150 złotych za studnię i sad, gdzie każdemu nasadzano 50

4 Krzysztof Poznań, Historia Poniatówek na naszym terenie, profil facebookowy Kocham Łobżenicę, post z dnia 26.10.2016 (dostęp: 1.03.2019).

124 III Forum Holzbau Polska HBP 2019 „Poniatówki” – przykład udanego zastosowania prefabrykowanego budownictwa drewnianego w przedwojennej Polsce w ramach reformy rolnej | Jacek Jancelewicz, Andrzej Schleser drzew owocowych (gruszki, czereśnie, najwięcej jabłoni, pestkowych nie było) plus 10 krzaczków czarnej porzeczki5. Łączny koszt takiej osady wynosił więc 15 500 zł, w tym koszt domu 3500 zł, chlewa 2500 zł i stodoły 2150 zł.

6. Podsumowanie Program ministra Juliusza Poniatowskiego to przykład tego, jak można mądrze i efektywnie wykorzystać skromne środki publiczne. Dzięki wykorzystaniu drewnianej prefabrykacji udało się w bardzo krótkim czasie wybudować kilka tysięcy osad – w latach 1935–1937 powstały 5374 osady6. Budynki były objęte 30-letnią gwarancją, niektóre w różnym stanie przetrwały do dziś. Część dzięki swoim właścicielom jest w doskonałym stanie, część stoi opuszczona, ale nadal zachwyca prostotą, jakością drewna oraz charakterem wpisującym się doskonale w polski krajobraz. Dzisiejsze potrzeby w zakresie budownictwa mieszkaniowego nadal zmuszają do poszukiwań alternatywnych rozwiązań. Obecnie do problemów ekonomicznych oraz czasu doszedł jeszcze jeden bardzo ważny aspekt – ochrona środowiska. Dlatego warto jeszcze powrócić do drewna, jak zrobił to odważny minister Juliusz Poniatowski.

5 Źródło: http://gdansk.naszemiasto.pl/archiwum/pomnik-dla-juliusza- poniatowskiego,1176714,art,t,id,tm.html (dostęp: 18.01.2018). 6 Zabudowa gospodarstw powstałych z parcelacji, „Gazeta Polska” 7.09.1937, nr 248.

125 126 Partnerzy Premium

Premium Partners

127 128 nature in architecture

Centre Pompidou, Metz | FR The GSK - Carbon Neutral Laboratory, Nottingham | GB

European market leader in solid wood products and innovative construction solutions With our solid wood products and innovative building solutions, buildings of various use are being built worldwide by customers and partner companies. Latest CNC technology enables any kind of handling of our massive wood construction products. The competent binderholz technical department supports you in the development of various building concepts and technical planning. For well thought-out solid wood construction solutions our engineers advise you with well-grounded specialist knowledge.

Sawmill products | timber construction products: CLT BBS, glulam, solid construction wood, solid wood panels | slats for DIY and timber construction | moulded wood pallets and blocks | densified biofuels

[email protected] www.binderholz.com

129

Imageinserat Forum Holzbau Tallinn_KW11.indd 1 13.03.19 12:51 Szybko, łatwo, oszczędnie: dzięki naszym płytom osiągniesz cel.

www.egger.com/roofingboard

EGGER Roofing Board to ergonomiczne rozwiązanie do szybkiego i bezpiecznego deskowania. Nieduże panele EGGER OSB 3 mają specjalny profil krawędzi, który umożliwia bezproblemowy i precyzyjny montaż sztywnego deskowania dachu. Niska waga oraz łatwość przenoszenia płyt sprawiają, że do ich transportu i montażu wystarczy jedna osoba.

130

AD_EBP_roofing_board_A4_pl_2018_02.indd 1 21.02.18 08:09 Szybko, łatwo, oszczędnie: dzięki naszym płytom osiągniesz cel. www.egger.com/roofingboard

Idealne wnętrze dzięki trwałej i pięknej fasadzie Piękny budynek zasługuje na to aby pozostać pięknym - wewnątrz i na zewnątrz

NOWOCZESNE ARANZACJE PERFEKCYJNA LAZIENKA STYLOWE ROZWIAZANIA WNETRZ Z FERMACELL® Z FERMACELL® FASADOWE Z JAMESHARDIE®

Sucha zabudowa Fasada

· fermacell® Gipsfaser i fermacell® greenline · fermacell® Powerpanel HD i fermacell® Ekonomiczne rozwiązania do budownictwa Powerpanel H2O - do otynkowanych i drewnianego, jedno- i wielokondygnacyjnego z wentylowanych ścian zewnętrznych płyt gipsowo-włóknowych fermacell® na sufity, ściany i podłogi · Ponadczasowa i ekonomiczna okładzina z paneli HardiePlank® i HardiePanel® to ergonomiczne rozwiązanie do szybkiego i bezpiecznego EGGER Roofing Board · fermacell® Powerpanel H O i fermacell® deskowania. Nieduże panele EGGER OSB 3 mają specjalny profil krawędzi, który 2 Powerpanel TE – do mokrych pomieszczeń i umożliwia bezproblemowy i precyzyjny montaż sztywnego deskowania dachu. Niska waga oraz łatwość przenoszenia płyt sprawiają, że do ich transportu solidnych podłóg w pomieszczeniach mokrych i montażu wystarczy jedna osoba. © 2019 James Hardie Europe GmbH. TM i ® są zarejestrowanymi i zastrzeżonymi znakami towarowymi James Hardie Technology Limited i James Hardie Europe GmbH. Fermacell GmbH Polska • Migdałowa 4 • PL 02-796 WARSZAWA • POLSKA • [email protected]

WWW.FERMACELL.PL | WWW.JAMESHARDIE.EU 131

AD_EBP_roofing_board_A4_pl_2018_02.indd 1 21.02.18 08:09 Focus

CONTACT POLAND: Photos: © Ema Peter, Adobe Stock © Ema Peter, Photos: | HASSLACHER NORICA TIMBER Wojcieszkiewicz Bartosz M +43 664 88 63 04 53

Design: UPPERCUT.at UPPERCUT.at Design: [email protected] hasslacher.com 132 Focus

ROZWIĄZANIA SPEŁNIAJĄCE TWOJE WYMAGANIA

ZAMOCOWANIA Rothoblaas to włoskie przedsiębiorstwo, które przyjęło innowację technologiczną jako swoją misję, stając się w ciągu kilku lat liderem HERMETYCZNOŚĆ I WODOSZCZELNOŚĆ technologii dla konstrukcji drewnianych i bezpieczeństwa. Dzięki kompleksowemu asortymentowi oraz rozwiniętej i przygotowanej AKUSTYKA technicznie sieci sprzedaży, przekazało swoje know-how wszystkim swoim klientom, stając się głównym partnerem w zakresie rozwoju ZABEZPIECZENIA PRZED UPADKAMI innowacyjnych produktów i technik budowlanych. To wszystko tworzy nową kulturę budowania zrównoważonego, zorientowanego na

MASZYNY I URZĄDZENIA zwiększenie komfortu mieszkalnego oraz zmniejszenie emisji CO2.

CONTACT POLAND: Photos: © Ema Peter, Adobe Stock © Ema Peter, Photos: | HASSLACHER NORICA TIMBER Wojcieszkiewicz Bartosz M +43 664 88 63 04 53 Aby uzyskać więcej informacji: www.rothoblaas.com Design: UPPERCUT.at UPPERCUT.at Design: [email protected] hasslacher.com 133 NATURALNY SYSTEM BUDOWLANY

INFO Usługa dostępna od kwartału r. Prefabrykacja elementów STEICO – Usługa dla polskich ﬁ rm z sektora budownictwa drewnianego • Produkcja elementów ścian, dachu i stropu • Prefabrykacja elementów a nie produkcja gotowych domów • Partnerstwo i wsparcie dla polskich ﬁ rm z obszaru budownictwa drewnianego

Budownictwo drewniane w Polsce zautomatyzowaną linię do produkcji Prefabrykacja elementów ma przyszłość. Szybkość realizacji, gotowych elementów konstrukcyjnych, energooszczędność, precyzja i oferując w ten sposób wsparcie polskim STEICO w skrócie ekonomiczność rozwiązań od zawsze fi rmom zajmującym się budownictwem były mocną stroną budownictwa drewnianym. drewnianego. Teraz i państwo Poszczególne elementy będą chce wspierać wykorzystanie produkowane dokładnie wg projektów polskiego drewna w budownictwie fi rm budujących domy drewniane i mieszkaniowym w Polsce. Stwarza to dostarczane terminowo bezpośrednio na interesujące perspektywy rozwoju dla budowę, gdzie będą montowane przez polskich fi rm z sektora budownictwa producenta domu. drewnianego. Wysoce zautomatyzowana produkcja Oferta STEICO skierowana jest wyłącznie Podstawę stanowi system na najnowocześniejszych liniach do przedsiębiorstw działających w konstrukcyjny STEICO produkcyjnych sektorze budownictwa drewnianego. STEICO produkuje w Polsce kompletny STEICO nie zamierza projektować, Przejęcie danych projektowych z system budownictwa drewnianego, sprzedawać ani produkować popularnych programów konstrukcyjnych wykorzystując do niego innowacyjne domów, będzie zatem partnerem a dla budownictwa drewnianego (cadwork) produkty konstrukcyjne i ekologiczne nie konkurentem przedsiębiorstw materiały izolacyjne z włókien działających w tej branży. Dobrze skomunikowana lokalizacja zakładu drzewnych. Ofertę systemową dopełnia produkcyjnego w Czarnkowie (niedaleko Korzyści dla fi rm zajmujących się obszerna dokumentacja i doskonałe Poznania) pozwala na szybką dostawę na budową domów budowę wsparcie techniczne. Dzięki produktom STEICO polskie fi rmy budowlane • Producenci domów drewnianych Produkcja zamkniętych i zaizolowanych zajmujące się budownictwem mogą skoncentrować się na obszarach termicznie przegród zewnętrznych drewnianym mogą w prosty i bezpieczny pozwalających na osiągnięcie budynku, przygotowanych do dalszych sposób wykonać niemalże całą wyższych dochodów: doradztwie, prac wykończeniowych konstrukcję nośną i izolowane przegrody projektowaniu i montażu. Wsparcie przy wykonaniu płyty zewnętrzne budynku. • System STEICO oferuje fi rmom fundamentowej Produkcja elementów w ramach maksymalne bezpieczeństwo:

STEICO Bausystem STEICO – usług dla producentów domów pewne, energooszczędne konstrukcje Systemwände für die Elementfertigung Das Holzbausystem oferowane przez jednego dostawcę. W budownictwie drewnianym do Praca z systemem STEICO pozwala na obszarów pozwalających na uzyskanie redukcję błędów i minimalizuje ilość wyższych dochodów należą doradztwo, reklamacji. projektowanie budynku w programie S. 2 ...... Überblick ...... S. 4 STEICO Holzrahmenwand S. 5 Installationsebene install ...... mit STEICO S. 6 Varianten der ...... S. 10 CAD oraz montaż bezpośrednio na • Nadzwyczaj ekonomiczne rozwiązanie: STEICO Systemwände ...... Konstruktionsdetails ...... S. 41 Ergänzende Informationen Das Naturbausystem budowie. Produkcja elementów zautomatyzowana produkcja ścian, dachów i stropów w hali umożliwia oszczędne zastosowanie Kompleksowa dokumentacja techniczna i montażowej przedsiębiorstwa odbywa drewnianych elementów projektowa się często w sposób rzemieślniczy, co konstrukcyjnych STEICO, dając wiąże się z dużym nakładem czasu tym samym producentom domów Szczegółowych informacji udzieli i personelu, a tym samym generuje przewagę konkurencyjną wobec Państwu p. Marcin Zboroń: dla przedsiębiorstwa niewielkie zyski. produkcji rzemieślniczej. [email protected] STEICO uruchamia obecnie wysoce

134 /

STEICO_Tagungsband_Warschau_PL.indd 1 14.03.19 14:05 Partnerzy

Partners

135 136

Po prostu CAD hsbcad - program CAD / CAM dla hsbcad to inteligentne rozwiązanie 3D-CAD dla pełnego zakresu projektowania przemysłu drzewnego działający na platformie konstrukcji drewnianych. Program hsbcad jest oparty na programie AutoCAD Architecture® AutoCAD Architecture ® - systemie CAD producenta Autodesk. hsbcad łączy w jedną całość proces projektowania konstrukcji drewnianych i ich prefabrykacji. hsbcad to rozwiązanie oparte na idei dynamicznego i intuicyjnego BIM (Building Information Modeling), która zapewnia wykorzystanie informacji zawartych w modelu 3D w inteligentny, konsekwentny i produktywny sposób. Wykorzystanie programu hsbcad zapewnia przepływ informacji od projektowania architektonicznego i sprzedaży aż po eksport do produkcji i plików CNC - Wszystko w jednym rozwiązaniu!

Jedno rozwiązanie dla

wszystkich branż Program hsbcad dostarcza rozwiązania w obrębie jednego środowiska do wszystkich branż konstrukcji drewnianych oraz przemysłu prefabrykacji

Będziemy dla Ciebie ! Holzbau Forum Polska w Warszawie Odwiedź nas na naszym stoisku. Czekamy na Ciebie!

hsbcad GmbH Bavariaring 14 D 87600 Kaufbeuren Tel +49 (08341) 90 810 – 0 [email protected] www.hsbcad.de

137 SOLIDNA I W PEŁNI DREWNIANA KONSTRUKCJA

Zaawansowana technologia

Szwajcarskie know-how

Inteligentne i efektywne wykorzystanie drewna

Elastyczność oraz indywidualne podejście

Wizualne drewno wewnątrz domu

DOSKONAŁY KOMFORT AKUSTYCZNY

XXXXX XXXXX

PIĘKNA I PACHNĄCA RADOŚĆ

ZAAWANSOWANA TECHNOLOGIA

www.novatop-system.com 138 Sponsorzy