strokovne vesti UDK: 657.474 strokovni ~lanek (Professional Paper) Skeletni sistem lesene gradnje avtor Benedikt BORŠIČ, Fakulteta za gradbeništvo Maribor izvleček Od lesenih sistemov, namenjenih za ve~eta‘ne objekte, je najbolj znan veli-kostenski (panelni) sistem, ki ga pri nas obvladuje ve~ina proizvajalcev. Mnogo manj znan, a z vidika arhitekturne zasnove in namembnosti, npr. za ve~stano-vanjske ali poslovne prostore, zelo zanimiv in v svetu zelo pogosto uporabljen, je skeletni sistem gradnje lesenih objektov. ^lanek predstavlja skeletni sistem, ki omogo~a gradnjo ne samo eno- ali dvoeta‘nih dru‘inskih hi{, tem-ve~ tudi ve~eta‘nih (ve~stanovanjskih) objektov. Klju~ne besede: ve~eta`ni objekti, velikostenski (panelni) sistem, skeletni sistem Uvod @e od pradavnih ~asov si je ~lovek s sestavljanjem elementov ustvarjal ‘iv-ljenjska bivali{~a. Pri tem je uporabljal naravne materiale. Zaradi enostavne obdelave je bil najbolj uporaben prav les. Industrijski razvoj v 19. in 20. stoletju je prinesel na tr‘i{~e umetne materiale, ki so les precej izpodrinili, {e posebej iz gradnje ve~eta‘nih objektov. Danes se uporaba lesenih elementov v ve~eta‘ni gradnji ponovno pove~uje. Sistemi ve~eta‘ne lesene gradnje Da obstajajo kvalitetni na~ini lesene gradnje, so vedeli ‘e zdavnaj. To dokazujejo nekateri objekti po svetu, ki ‘e ve~ stoletij opravljajo svojo funkcijo. Lep primer je tempelj Todaj-ji v mestu Nara na Japonskem, ki je bilo v obdobju 710-784 prestolnica japonske dr‘ave. Tempelj so prvi~ postavili okoli leta 743 n.{t. Skozi zgodovino so ga spremljali potresi in uni~evali po‘ari, tako da so ga ve~krat obnavljali. Tem– pelj Todaj-ji je lep primer ve~eta‘nega lesenega objekta, zgrajenega v skeletnem sistemu (slika 1). Slika prikazuje rekonstrukcije objekta skozi stoletja. V 12. stol. je dobil celo nekoliko {ir{o obliko, temni del skice pa ka‘e njegovo dana{njo obliko iz za~etka 18. stol (okoli leta 1709). Ocenjujejo, da je objekt za okoli 30 % o‘ji, kot je bil na za~etku. In {e podatek o njegovi vi{ini: zavidljivih 48,6 m. Danes najbolj razširjeni sistemi lesene gradnje eno-in dvodružinskih objektov so prikazani v spodnji preglednici (slika 2). Med njimi zasledimo tudi skeletni sistem, ki se deli na dva znana načina skeletne gradnje. Moramo pa vedeti, da niso vsi sistemi, zaradi določenih konstrukcijskih zahtev, uporabni v večetažni stanovanjski gradnji. Za večetažno gradnjo pridejo v poštev sistemi po reducirani preglednici (slika 3). Kar se tiče skeletnega sistema, tako ostane t.i. inženirski skelet, za katerega je značilna visoka stopnja prefabrikacije. Problemi pri gradnji večetažnih objektov Razlogi, zaradi katerih z običajnimi sistemi lesene gradnje, kot jih poznamo pri eno-ali dvodružinskih objektih, ne moremo kar sestavljati tri-ali večnadstropnih objektov, so naslednji: • občutno večje skupne obtežbe, VijaLeS 56(2004) 3 strokovne vesti Slika 2. Preglednica sistemov lesene gradnje Slika 3. Preglednica sistemov za ve~eta‘ne objekte • zahteve po drugačni zvočni zaščiti, • dodatne zahteve po požarni varnosti, • ostrejše zahteve glede izvedbe priključkov, vozlišč, balkonskih elementov, inštalacijskih poti, • upoštevanje časovnih deformacij nosilnih elementov v vertikalni smeri, • upoštevanje nujnega krajšega časa gradnje zaradi zaščite pred vremenskimi vplivi. Vse to so razlogi, ki zahtevajo dopolnitev obstoječih sistemov za uporabo v večetažnih objektih. Skeletni sistem Skeletna gradnja spada med najstarejše načine gradnje in jo najdemo po vsem svetu. V zgodnjih začetkih je bila to gradnja na kolih (mostiščarji), kasneje pa so se razvili različni zgodovinski skeleti. Razlog za razširjenost skeletne gradnje gre iskati v enostavnosti izvedbe osnovnih skeletnih konstrukcij. Prve skeletne konstrukcije so bile iz lesenih kolov, ki so jih zabili v zemljo, mednje pa prepletli veje ter jih zapolnili z blatom. Skozi stoletja se je razvila t.i. predalčna skeletna gradnja, pri kateri so skelet in diagonale znotraj njega obložili z deskami. Ta način gradnje je bil in je še vedno znan v Evropi. Nadaljnji razvoj je pomenila predalčna gradnja z zazidanim prostorom med skeletom. Iz tega načina gradnje se je razvil današnji način skeletne gradnje, pri katerem prostor med nosilnimi stebri in nosilci zapolnimo s prefabri-ciranimi ali na mestu izdelanimi montažnimi stenami. Leseni skelet je t.i. “odprti sistem”. Nosilna konstrukcija je sestavljena iz podpornikov (stebrov) in nosilcev, ki so postavljeni na določenem razmiku, ki je običajno enak v dani smeri (t.i. “raster”). Omogoča tako rekoč poljub- VijaLeS 56(2004) 3 strokovne vesti Slika 4. Skeletni sistem Stdopna »toga šipa« in stene kot »toge šipe«. Med seboj povezane stene kot »toge äipe«. D Sliki 5a) in b). Princip zavetrovanja no izvedbo fasad (s prefabriciranimi elementi ali z izvedbo na mestu samem) in postavitev pregradnih sten. Stene v skeletnem sistemu ne prevzemajo nosilne funkcije v vertikalni smeri, zato so mo`ne svobodnej{e tlorisne zasnove. Na primarne nosilne elemente ali mednje se polagajo sekundarni nosilni elementi, npr. stropovi. Ti elementi so lahko iz tramov, brun, posameznih sestavljenih plohov ali pri manj{ih razponih tudi iz debelej{ih desk (v novej{em ~asu se uporabljajo tudi razni prefabricirani nosilci sestavljenih prerezov ali lesene plo{~e). Medtem ko se pri gradnji z velikostenskimi paneli proizvajajo toge {ipe, ki so sposobne prevzeti vertikalno in horizontalno obte‘bo, se pri skeletni gradnji vertikalne obremenitve prena{a-jo prek nosilcev in stebrov, ki lahko neodvisno od polnilnih elementov, ki zapirajo prostor, ostanejo vidni. Zunanje stene in notranje pregradne stene tako pri skeletni gradnji praviloma ne prena{ajo vertikalne obte‘be, lahko pa jih uporabimo za zagotovitev horizontalne stabilnosti objekta, za t.i. “zave-trovanje konstrukcije” (slika 4). Stene so pogosto prefabricirani elementi, mo‘na je tudi uporaba zidakov za pozidavo prostora med stebri. V zadnjih letih je uspe{en razvoj na pod- ro~ju materialov prispeval svoj dele‘ tudi v skeletni gradnji. Mo‘ne so kombinacije sten iz stekla in toplotno izolacijskih materialov, kar omogo~a odprta nosilna skeletna konstrukcija. Posebnosti skeletnega sistema Zna~ilnosti skeletne gradnje so: • zasnova konstrukcije poteka po t.i. temeljni mre‘i ali modulu (rastru), • velika mo‘nost oblikovanja konstrukcije na bazi razli~nih modulov, • prilagodljiva tlorisna oblika zaradi lahko prestavljivih notranjih in zunanjih sten, • nosilni skelet in stene za vmesne prostore so medsebojno neodvisni, • leseni skelet je lahko od znotraj ali zunaj viden ali pa obojestransko zaprt, • stiki med posameznimi elementi se izvajajo z jeklenimi spojnimi elementi, zna~ilno za t.i. “in`enirski skelet”, • velika upogibna togost spojev, • velika mera prefabrikacije, • mo‘na samostojna gradnja pri nenosilnih elementih (notranje stene), • horizontalno stabilnost zagotavljajo stropni elementi, z jeklenimi ali lesenimi diagonalami in/ali stenskimi elementi (slika 5). • prenos obremenitev preko stebrov omogo~a to~kovne temelje in s tem minimalno poseganje v ekosistem tal, • mo‘nost izvedbe velikih steklenih povr{in (mo‘nost izkori{~anja solarne energije!), ki pa hkrati zahtevajo ustrezno za{~ito pred soncem v poletnih mesecih (slika 6). Raster - horizontalna in vertikalna zasnova Skeletne gradnje (bodisi jeklene, betonske ali lesene) so grajene na horizontalni temeljni zasnovi, t. i. modularni gradnji ali modulu (pogosto mu sledi tudi vertikalni modul). Osnovni ali temeljni modul pomenita osnovno horizontalno razporeditev stebrov vsake skeletne gradnje, ki prina{a red v oblikovanje objekta. Z besedo modul je mi{ljen konstrukcijski razmik med nosilnimi stebri in nosilci. Velikost modula se lahko za vsako konstrukcijo na novo definira. Izbira primarnega modula pa je odvisna od konstrukcijskih zahtev po uporabnosti, estetskem dizajnu, materialnih danostih … VijaLeS 56(2004) 3 strokovne vesti Slika 6. Skeletna gradnja omogo~a veliko steklenih povr{in Slike 7a), b), c), d): Na~ini izvedbe zavetrovanja Načrtovanje Pri načrtovanju lesene skeletne gradnje se priporočajo naslednji koraki: • izvedba predizmer terena, • izbira vrste skeletne gradnje, • izbira rastra (temeljne mreže med nosilnimi stebri), • konstrukcija vozlišč (izbira načina stikovanja), • določitev detajlov izgradnje, • statični izračun, • načrtovanje izvedbe. Na načrtovanje skeletnega objekta vplivajo pogoji terena, okoliška klima, prostorski urbanistični pogoji, krajinska arhitektura, razpoložljivost lesa, finančno stanje investitorja, osebne želje investitorja in ne nazadnje sposobnost samega izvajalca gradnje. Pri načrtovanju skeletnega objekta se skeletna konstrukcija in prostor znotraj skeleta oblikujeta sočasno, kajti nima pomena oblikovati skelet, nato pa “tiščati” željeni tloris vanj, kakor tudi projektanti nikoli ne smejo dopustiti, da osebne želje investitorja prevladajo nad konstrukcijskimi zahtevami. Pomembno je, da je skeletna konstrukcija grajena in oblikovana tako, da izraža svojo mo~ in trajnost, kajti dosedanje izku{nje ka`ejo, da je obi~ajna `ivlje-njska doba teh konstrukcij od 150 do 300 let, mo`na pa je tudi doba 500 ali ve~ let. Eno izmed osnovnih na~el oblikovanja lesenih konstrukcij je, da naj bi bila njihova `ivljenjska doba tolik{na, da v naravi zrastejo nova drevesa, in sicer tak{na, kot so bila potrebna za postavitev objekta. Odvisno od vrste konstrukcije zna{ajo razponi od 2,50 m do 7,50 m. Kot ekonomi~en razpon se je pri gradnji stanovanjskih in gradnji poslovnih ve~namenskih prostorov izkazal razpon od 3,50 do 4,50 m. Pri teh razponih so glavni nosilci velikokrat lepljeni. Ali bodo nosilci lepljeni ali iz ‘aganega lesa, je odvisno od ‘eljenega opti~nega videza, po‘arne odpornosti in nosilnosti. Za dimenzioniranje nosilnih prerezov je velikokrat merodajna tudi dimenzija elementov, ki se nanje priklju-~ujejo, in ne nazadnje velikokrat pozabljena t.i. “po‘arna obremenitev”. ^e ‘elimo gospodarno uporabljati prereze iz masivnega ‘aganega lesa, potem moramo izbirati razporeditev nosilnih elementov (stebrov, nosilcev) v stanovanjski gradnji z osnim razmikom okoli 4,50 m. Zavetrovanje Horizontalne sile, ki obremenjujejo konstrukcijo, so lahko posledica vetra, potresa, udarcev, neto~nosti monta‘e, deformiranja posameznih konstrukcijskih elementov. Da bi zagotovili prostorsko stabilnost objekta, ki je zgrajen v skeletnem sistemu, je vedno potrebno vgraditi elemente zavetrovanja (slika 7). V preteklosti so bile to predvsem lesene ro~ice, ki so jih vgradili v ravnino stebra in nosilca. Na ta na~in se je v tej ravnini oblikoval trikotnik, ki je predstavljal stabilen element v lastni ravnini. Danes se zavetrovanje izvaja predvsem z uporabo jeklenih vrvi in kotnih profilov, ki so povzeti iz jeklene skeletne gradnje. Mo‘na je tudi uporaba klasi~nih zidanih zidov ali monta‘nih panelnih sten. V novej{em ~asu je uporaba prefabri-ciranih jeklenih plo~evin v stikih bistveno pove~ala togost posameznih voz-li{~, s ~imer se je zmanj{alo potrebno {tevilo zavetrovalnih elementov v skeletu (slika 8), saj elementi zavetrovanja ne nazadnje odvzemajo koristni prostor v objektu. ijaLeS 56(2004) 3 strokovne vesti Uporabnost sistema Skeletna gradnja se zaradi svojih sistemskih zna~ilnosti (ponavljajo~i se enaki prostori) uporablja bolj za upravne objekte, {olske zgradbe in tam, kjer potrebujemo ve~je prostore in ve~jo prilagodljivost tlorisa. Prav tako jo lah- ko uporabljamo pri nadgradnjah in dozidavah k obstoječim objektom. Primerna je za uporabo na razgibanih terenih, ker omogoča prilagajanje višin etaž višinam terena. Velika prilagodljivost lesene skeletne gradnje in točkovno temeljenje pomenita tako enega od sistemov gradnje, ki za svojo izvedbo zahteva minimalne posege v okolje. Sklep Na koncu povejmo, da v splošnem govorimo o skeletni gradnji takrat, kadar je: • nosilna konstrukcija objekta sestavljena iz vertikalnih in horizontalnih lesenih prerezov, • konstrukcija rastersko urejena in • s skeletno zasnovo omogočeno da so fasadne stene in predelne stene poljubno nameščene. Lesen skelet je lahko zunaj ali znotraj objekta viden, enostransko (zunaj ozi- roma znotraj) prekrit ali pa obojestransko prekrit. Ne nazadnje velja omeniti, da je posebno pozornost v skeletni gradnji treba posvetiti {e detajlom priklju~evanja sten na stebre, detajlom vgradnje gradbenega pohi{tva in zasteklitvi in zaradi vidnih lesenih nosilnih elementov {e po‘arni obremenitvi le-teh. In ne pozabimo na pomen konstrukcijske za{~ite lesenih elementov, ki so prav v skeletnem sistemu obi~ajno bolj izpostavljeni. Viri: Z. Bezen{ek, Sistemi ve~eta‘ne lesene gradnje, diplomsko delo, (VS[) FG Maribor, 2003 R. Menoni, Trdnostna analiza EMH-skeletni sistem, diplomsko delo, (V[) FG Maribor, 2002 Holzrahmenbau-Mehrgeschossig, BDZ, Karlsruhe 1996 kratke vesti Lani razgibana gospodarska aktivnost predelovalnih dejavnosti Obseg proizvodnje je lani v povpre~ju za 1,6 odstotka presegel raven iz leta 2002, za predelovalne dejavnosti pa je bila zna~ilna razgibana gospodarska aktivnost. Po zmerni 1,4-odstotni med-letni rasti v prvem lanskem ~etrtletju je sledilo obdobje upadanja proizvodne aktivnosti. V drugem in tretjem ~etrt-letju se je obseg proizvodnje tako zni-‘al, in sicer za 0,2 odstotka oz. 0,3 odstotka. V zadnjem ~etrtletju lanskega leta pa je sledila izrazita okrepitev, saj je bil obseg proizvodnje v tem obdobju na medletni ravni vi{ji za 5,8 odstotka, ugotavljajo analitiki vladnega urada za makroekonomske analize in razvoj v zadnji {tevilki Ekonomskega ogledala. Najve~jo rast obsega proizvodnje so lani dosegle izrazito izvozno usmerjene dejavnosti, in sicer je v povpre~ju zna{ala 3,6 odstotka. Poleg tega so uspele za 2,4 odstotka dvigniti raven zaposlenosti in za 2,3 odstotka zni‘ati obseg zalog na enoto proizvodnje. Znotraj te skupine izstopata proizvodnja kemikalij in kemi~nih izdelkov, kjer so raven proizvodne aktivnosti najbolj pove~ali (za 11,8 odstotka), ter proizvodnja strojev in naprav, ki je zabele‘ila najve~ji upad obsega proizvodnje (za {est odstotkov). Zmerno izvozne dejavnosti so lani v povpre~ju bele‘ile 1,3-odstotno rast obsega proizvodnje, vendar ob 2,3-odstotnem padcu zaposlenosti in 12,4-odstotnem pove~anju zalog na enoto proizvodnje. Najvi{jo, 11,3-odstotno rast proizvodne aktivnosti so dosegli v proizvodnji elektri~ne in opti~ne opreme, a so zaloge pove~ali kar za 30,8 odstotka. Najbolj se je obseg proizvodnje zni‘al v proizvodnji usnja (za 13 odstotkov) ter tekstilij in tekstilnih izdelkov (za 11,4 odstotka), poro~a STA. Pri panogah, ki so usmerjene prete‘no na doma~i trg, je proizvodna aktivnost lani skorajda stagnirala, saj je rast obsega proizvodnje dosegle 0,4 odstotka, {e ugotavljajo analitiki. VijaLes 56(2004) 3