Kombinacja drewna, betonu i Fermacell

Kombinacja drewna, betonu i Fermacell w siedmiopiętrowych budynkach mieszkalnych w Berlinie.

W roku 2012 w stolicy Niemiec, Berlinie, architekci ze studia Kaden Klingbeil zrealizowali budowę dwóch nowych siedmiopiętrowych budynków mieszkalnych. Elewacje budynków wykonano z elementów drewnianej konstrukcji ramowej. Zastosowanie drewna w przypadku tak wysokich budynków mieszkalnych (poziom posadzki najwyższego piętra znajduje się niemal 20 metrów nad poziomem terenu) było możliwe dzięki obłożeniu konstrukcji płytami gipsowo-włóknowymi Fermacell, stanowiącymi skuteczną ochronę przeciwpożarową. Połączenie sił niemieckich profesjonalistów z wysokiej jakości materiałami po raz kolejny pokazuje, jak bardzo nieuzasadnione są nasze lokalne bariery stawiane budynkom wielokondygnacyjnym o konstrukcji drewnianej.

A przy tym profesjonalistów i materiały mamy takie same, jak w sąsiednich Niemczech, ale brak jest odwagi i chęci, aby zmienić aktualnie obowiązujące, sztywne przepisy prawne. Oczywiście budowa budynków wielopiętrowych o konstrukcji drewnianej spotyka się z wieloma obostrzeniami również w Niemczech. Przede wszystkim z uwagi na obawy o niekontrolowane rozprzestrzenianie się ognia w pustych przestrzeniach, a równocześnie o to, iż konstrukcja nośna może ulec zniszczeniu pod wpływem wystąpienia ukrytego ognia. Wszystkie te obawy przeanalizowano w ramach obszernego studium badawczo-rozwojowego, którego wyniki dowiodły, iż drewnianą konstrukcję nośną można zabezpieczyć przed zapaleniem poprzez wykonanie odpowiedniego poszycia. W ten sposób możliwe było potwierdzenie, że wysoki poziom zabezpieczeń przeciwpożarowych obowiązujący w Niemczech zostanie zapewniony także w przypadku wielopiętrowych, drewnianych konstrukcji ramowych. Oczywiście pod warunkiem, że w ramach kompleksowej koncepcji zabezpieczenia przeciwpożarowego przyjęte zostaną odpowiednie konstrukcyjne środki zaradcze.

Konkretych przykładów pomyślnie zakończonych realizacji budynków wielokondygnacyjnych o konstrukcji drewnianej na terenie Niemiec jest w ostatnich latach wiele. Tylko dzięki materiałom przekazanym nam przez niemieckich kolegów z firmy Fermacell do publicznej widomości w naszym kraju dostały się informacje o wysokim na 25 metrów, najwyższym budynku o konstrukcji drewnianej, wzniesionym w Niemczech w Bad Aibling, łączącym na ośmiu kondygnacjach pomieszczenia biurowe i mieszkania, oraz o wysokim na 22 metry siedmiopiętrowym domu E3 przy Esmarchstraße 3 w berlińskiej dzielnicy Prenzlauer Berg. Zarówno projekt, jak i innowacyjne rozwiązania zastosowane w przypadku obu berlińskich projektów nie różnią się znacznie od domu E3, dlatego też nie jest żadną niespodzianką fakt, że wspomniany budynek mieszkalny został zaprojektowany, podobnie jak i oba nowe budynki mieszkalne w centrum Berlina, przez architektów ze studia Kaden Klingbeil.


Nowoczesne domy miejskie z bezbarierowym dostępem
Pod adresem Boyenstraße 26 i Boyenstraße 27 w dzielnicy Berlin ? Centrum został w 2012 roku zrealizowany najnowszy projekt architektów Toma Kadena i Toma Klingbeila ? dwa siedmiopiętrowe budynki mieszkalne z 14 mieszkaniami. Wszystkie mieszkania wyposażono w aktywne systemy wymiany powietrza, ogrzewanie podłogowe oraz zapewniono bezbarierowy dostęp do ich wnętrza. Budynki mają również windy. W każdym z budynków jest do dyspozycji siedem jednostek mieszkalnych, po jednej na każdym piętrze. Jedynie w budynku pod numerem 26 organizacja przestrzenna dolnych pięter jest odmienna. Zostały tutaj na życzenie klientów utworzone samodzielne, mniejsze jednostki mieszkalne przeznaczone na mieszkania dla gości. Za wyjątkiem wyglądu fasady, oba budynki są takie same.

Ze względu na dużą wysokość - posadzka najwyższego piętra znajduje się na poziomie 19,65 m nad poziomem terenu - obiekt jest zaliczany do klasy 5. Klasa ta obejmuje budynki mające podłogę ostatniego zamieszkałego piętra na poziomie powyżej 13 m nad powierzchnią terenu, przy powierzchni użytkowej jednostek przekraczającej w rzucie 400 m² (brutto). W klasie tej dopuszczalne są wyłącznie konstrukcje, których ściany nośne i ściany usztywniające zostały wykonane jako żaroodporne z klasą odporności ogniowej REI 90, zgodnie z wymaganiami normy DIN 4102-2 i EN 1363-1. Nośność, ewentualnie integralność elementów budowlanych w razie pożaru musi być zagwarantowana przez co najmniej 90 minut. A zatem istotne części żaroodpornych elementów konstrukcyjnych muszą być wykonane z niepalnego materiału budowlanego (materiał budowlany o klasie reakcji na ogień A). Z tego względu drewniane konstrukcje pełniące funkcje nośne są w tej klasie wykluczone, mimo iż berlińskie prawo budowlane uwzględnia budynki wielokondygnacyjne o konstrukcji drewnianej, jednakże jedynie do klasy 4 włącznie.


Aby można było mimo to zrealizować drewniane budynki zgodnie z planem, architekci już na samym początku zlecili firmie Dehne, Kruse Brandschutzingenieure GmbH & Co. KG opracowanie indywidualnej, kompleksowej koncepcji ochrony przeciwpożarowej. Koncepcja zawiera oprócz sytuacji technicznej, zapewniającej swobodny dostęp do budynku jednostkom straży pożarnej, ewentualne zapewnienie wody pożarowej, plan ewakuacyjny i plan ratunkowy oraz systemowe zabezpieczenia techniczne. Budynek jest wyposażony w żelbetową klatkę schodową, funkcjonującą jako pierwsza droga ewakuacyjna. Długość dróg ewakuacyjnych wynoszących tu maksymalnie 14 m jest znacznie krótsza niż długość wymagana, określona w przepisach. Drzwi o odporności ogniowej 30 minut znacznie przekraczają wymagania określone w berlińskim prawie budowlanym, które wymaga jedynie szczelnego i samoczynnego zamykania drzwi. Wszystkie pomieszczenia użytkowe mają drugą drogę ewakuacji - przynajmniej jednym oknem do którego można przystawić drabinę. Dlatego też, ze względu na wysokość górnego piętra z pomieszczeniami mieszkalnymi na poziomie 19,65 m, dom wyposażono w podesty dostępowe dla drabin obrotowych.

Najistotniejszym elementem koncepcji przeciwpożarowej inżynierów Dehne i Kruse jest opracowanie rozwiązań połączeń konstrukcyjnych oraz zwymiarowanie wymaganego poszycia drewnianych elementów konstrukcyjnych. Ochronę przeciwpożarową konstrukcji drewnianej gwarantuje jej obłożenie materiałami niepalnymi. W sytuacji hermetycznego zamknięcia palnych elementów konstrukcji tego rodzaju, zgodnie z szacunkami ekspertów nie występuje wyższe ryzyko niż w przypadku budynków masywnych.

Poszycie zapewniające odporność ogniową wykonano za pomocą płyt gipsowo-włóknowych Fermacell. Płyty, w zależności od konstrukcji, gwarantują ochronę przeciwpożarową aż do 120 minut i są klasyfikowane jako materiał niepalny klasy reakcji na ogień A2. Jednocześnie dzięki swojej jednorodnej strukturze oferują wysoką odporność mechaniczną na obciążenia. Ponadto ich właściwości są bardzo podobne do drewna (z wyglądu oraz co do metod obróbki), dzięki czemu stanowią doskonałe uzupełnienie konstrukcji drewnianych.


Poszczególne elementy konstrukcji drewnianej zostały obłożone płytami o właściwościach przeciwpożarowych, które zamkną konstrukcję hermetycznie na minimum 60 minut, a dzięki temu ochronią ja przed zapaleniem (okładzina o zdolności do zabezpieczania ogniochronnego K,60 wg PN EN 14135). Bezpieczne, hermetyczne zamknięcie poszyciem minimalizuje również ryzyko dodatkowego zapalenia i powstania ognisk pożaru wewnątrz konstrukcji. Ponadto zapobiega się w ten sposób powstawaniu produktów rozkładu pirolitycznego drewna. Od wewnątrz konstrukcja drewniana jest chroniona przed zapaleniem poszyciem wykonanym z dwóch płyt gipsowo-włóknowych Fermacell o grubości 18 mm. Puste przestrzenie konstrukcji są w pełni izolowane wełną mineralną (punkt topnienia ponad 1000°C). W kierunku na zewnątrz zdolność do zabezpieczenia ogniochronnego K,60 została osiągnięta dzięki zastosowaniu kombinacji płytek ze skalnej wełny mineralnej i jednej warstwy płyty gipsowo-włóknowej Fermacell o grubości 15 mm. Poszycie z płyt gipsowo-włóknowych Fermacell zamyka konstrukcję z zewnątrz i tworzy powierzchnię niepalną.

Odmiennie wykonana została fasada sąsiedniego domu pod numerem 27. Zewnętrzne warstwy stanowią w tym przypadku płyta gipsowo-włóknowa Fermacell o grubości 15 mm oraz płyta izolacyjna ze skalnej wełny mineralnej, będącej równocześnie płytą nośną dla tynku zewnętrznego. Biały tynk mineralny tworzy ekscytujący kontrast z mieniącą się grą odcieni szarości płyt cementowo-włóknowych Fermacell Powerpanell sąsiedniego domu.

Jednostka straży pożarnej może bez problemu wjechać na posesję od ulicy, natomiast hydrant znajduje się w bezpośredniej bliskości, tuż przed sąsiednim domem. Każde mieszkanie jest wyposażone w automatyczny alarm pożarowy oraz akustyczne urządzenia alarmowe połączone bezpośrednio z centralą jednostki straży pożarnej oraz firmy ochroniarskiej. Jednostki straży pożarnej, ewentualnie inne służby mogą uzyskać dostęp do klatki schodowej otwierając drzwi kluczem pożarowym umieszczonym w schowku. Ściany piwnic włącznie z garażem podziemnym wykonano z żelbetu. Również zewnętrzne ścianki pożarowe od strony sąsiednich budynków, wewnętrzna klatka schodowa, szyb windy i dwa szyby transportowe (zaopatrzeniowe) wykonano z żelbetu.

Drewniana konstrukcja ścian zapobiega rozprzestrzenianiu się pożaru
Budynek wykonano w konstrukcji szkieletowej. Przy czym jako elementy nośne pomiędzy dwiema ścianami zewnętrznymi z betonu umieszczono dwie podpory stalowe, za każdym razem w jednej trzeciej ściany zewnętrznej. Przestrzeń zamykają ściany o konstrukcji drewnianej, grubości 24 cm, wykonane w zakładzie stolarskim Sievecke w Lohne, dostarczone na budowę ?just in time?. Dzięki wysokiemu stopniowi prefabrykacji zapewniony został szybki i bezproblemowy proces montażu bezpośrednio na miejscu budowy. Hermetyczne zamknięcie konstrukcji stalowej ścian zewnętrznych wykonano za pomocą poszycia okładziną o zdolności do zabezpieczania ogniochronnego K,60. Żadna ze ścian wewnętrznych nie jest ścianą nośną. Usztywnienie konstrukcji budynku zapewniają żelbetowa klatka schodowa i dwa rdzenie instalacyjne budynku. W ten sposób możliwe było zaoferowanie mieszkańcom możliwości indywidualnego projektu mieszkań na poszczególnych piętrach, opracowanego na życzenie.


Podsumowanie: Konstrukcje drewniane mają sens także w przypadku domów miejskich
Swoim projektem berlińskiego budynku mieszkalnego architekci udowodnili, że możliwe jest zastosowanie konstrukcji drewnianej także w przypadku wielopiętrowych budynków klasy 5. Oczywiście przy jednoczesnym zapewnieniu ochrony przeciwpożarowej w tym samym stopniu, co w przypadku masywnych konstrukcji żelbetowych lub murowanych, pod warunkiem, że zostaną zaplanowane i zastosowane odpowiednie konstrukcyjne środki zapobiegawcze. W opisywanym przypadku warunki ochrony przeciwpożarowej mogły być spełnione zgodnie z indywidualnym, kompleksowym rozwiązaniem zagadnień ochrony przeciwpożarowej z zastosowaniem poszycia z gipsowo-włóknowych płyt Fermacell. Drewniana konstrukcja dodatkowo przysłużyła się jako plomba, zamykając przestrzeń zabudowaną w tej części miasta. Autorzy opracowania o ochronie przeciwpożarowej podkreślają, że zastosowane poszycie z płyt Fermacell charakteryzują zalety przewyższające konstrukcje ze stali lekkiej. Mianowicie, w razie pożaru drewniana konstrukcja budynku wraz z poszyciem z płyt Fermacell charakteryzować się będzie minimalną rozszerzalnością cieplną i zapobiegnie przedostawaniu się spalin czy gazów powstających w wyniku spalania w strefie połączeń.


Podstawowe dane:
Budynki mieszkalne przy Boyenstraße 26 i Boyenstraße 27, Berlin Centrum
Projekt: Architekci Kaden Klingbeil, Berlin
Konstrukcje drewniane: Zakład stolarski Sieveke GmbH, Lohne
Koncepcja ochrony przeciwpożarowej: Dehne, Kruse Brandschutzingenieure GmbH & Co. KG
Konsultacje techniczne: Jonas Batzdorfer, Fermacell GmbH