Материал, революционизирующий строительную индустрию? Древесина
Архитекторы и инженеры работают над тем, чтобы заменить сталь и стекло на прочные, устойчивые древесные материалы.
Когда в 1931 году было завершено строительство Эмпайр-Стейт, 102-этажный небоскреб стал самым высоким в мире маяком американского прогресса, а также громоотводом для центра Манхэттена. И материал, который сделал это возможным, был сталь — или так считали люди до 2015 года, когда канадский архитектор Майкл Грин показал, что идентичная конструкция может быть изготовлена из дерева.
Грин не предлагал заменить икону 20-го века. Его планы гораздо более радикальны. Грин хочет, чтобы мировая строительная индустрия заменила сталь и бетон высокотехнологичной фанерой.
«Мы даже не приблизились к удовлетворению глобальных потребностей, когда речь идет о строительстве жилья для людей безопасным и доступным способом», — говорит он. Кроме того, на строительство зданий приходится около 10 процентов всех глобальных климатических выбросов. Грин утверждает, что эти взаимосвязанные проблемы могут быть решены путем строительства из древесины, заготовленной из устойчиво выращенных лесов. Чтобы продемонстрировать огромный потенциал древесины в реальном мире, в 2016 году он построил семиэтажное высотное здание в Миннеаполисе, самое высокое деревянное здание в США в то время.
Он использовал фанеру, популяризированную в 1990-х годах. Потеряв долю рынка на рынке бетона, лесопромышленники стремились производить материал, который был бы прочным и дешевым. Склеив штабели деревянных панелей вместе в массивные блоки, которые они называли «массивной древесиной», инженеры эффективно копировали традиционную кладку. И они добавили несколько функций, на которые не претендовал ни камень, ни бетон: Новый материал можно резать с высокой точностью, что делает его подходящим для заводского изготовления сборных конструкций. Плюс относительно легких, что облегчает их транспортировку с завода на строительную площадку. Но что больше всего поразило Грина, так это прочность: когда деревянные панели перекрестно ламинированы и склеены поверхностями в чередующихся направлениях, материал более прочен, чем сталь.
По словам Грина, деревянные здания способны противостоять изменению климата, потому что деревья впитывают углерод и включают его в свою древесину по мере роста. «Вы держитесь за этот углерод, пока [дерево] не сгорит или не сгниет». И в отличие от обычных пиломатериалов, массивная древесина очень устойчива к огню.
Эти аргументы завоевывают популярность у других строителей, которые делают свои собственные деревянные высотки все выше и выше. Текущий рекорд — 18-этажная башня в Норвегии. 80-этажный небоскреб запланирован в Лондоне.
Но более глубокий переход менее гламурен, по словам Грина. «Молочная промышленность в США не перешла на органическое молоко, пока Walmart не решил набить закрома его запасами», — говорит он. И теперь «Walmart объявил, что строит огромный новый кампус в Арканзасе, который будет полностью [сделан из] массивной древесины, и Amazon внимательно следит за созданием центров распределения массивной древесины».
По словам Ларса Берглунда, директора Центра изучения древесины Валленберга в Швеции, массовая древесина также затронула строительную отрасль. «Это неожиданно хорошая инженерная проблема: как вы проектируете эти конструкции?», — говорит он.
С точки зрения Берглунда, дерево предлагает много дополнительных возможностей при микроскопическом рассмотрении. Более десяти лет он исследовал потенциальное использование соединений, содержащихся в древесной целлюлозе. Его цель состоит в том, чтобы создать промышленную мощь, почти аналогичную нефтеперерабатывающим заводам, которые извлекают полезные химические вещества из сырой нефти. Его «деревообрабатывающий завод» позволит производителям использовать и оптимизировать физические и химические свойства, которые содержаться в деревьях. Например, лигнин, структурное соединение, которое делает растения древесными, можно очищать, чтобы получить адгезивы или биопластики, наноцеллюлозные волокна которые могли бы укреплять волокна в стекловолокне.
Но на данный момент Берглунд делает окна. Химически удаляя лигнин из деревянных виниров и наполняя панели акриловыми красками, он делает полупрозрачные листы, которые не разрушаются и даже обеспечивают структурную поддержку зданий — ключевое преимущество по сравнению с обычными стеклянными панелями. В будущем, по мере того как Берглунд будет лучше управлять материальными свойствами древесины, акриловые материалы могут быть заменены лигниновыми биопластиками, что сделает окна полностью древесными.
Грин восхищается исследованиями в Центре Валленберга, но не думает, что они зашли достаточно далеко. «Я надеюсь, что через 10 лет мы не будем рубить деревья так, как сейчас», — говорит он. Вместо этого он хочет видеть древесину, выращенную в заводских условиях — так же, как пищевая промышленность сейчас стремится выращивать синтетическое мясо — где все материальные качества можно полностью контролировать.
«Формы здания будут меняться с появлением более сложных инженерных решений», — прогнозирует он. «Мы сделаем крутые пышные здания, основанные на науке». Прямолинейный железобетонный Эмпайр Стейт Билдинг, икона постройки 20-го века, станет историческим.
Майкл Грин — отмеченный наградами архитектор, известный своими исследованиями, лидерством и пропагандой в продвижении использования древесины, новых технологий и инноваций в искусственной среде. Он читает лекции по всему миру на эту тему, в том числе в своем выступлении на TED «Почему мы должны строить деревянные небоскребы». Находясь в Ванкувере, Канада, Майкл основал MGA для создания значимых и устойчивых изменений в строительстве с помощью инноваций в строительных науках и дизайне. Майкл и его команда амбициозно расширяют границы массового деревянного строительства, выполнив одни из самых больших современных деревянных зданий в мире, в том числе The Wood Innovation Design Center и T3 Minneapolis. Он также является основателем DBR | Дизайн Дизайн Исследования и TOE | Timber Online Education, некоммерческая школа и исследовательская платформа, предназначенная для обучения проектированию и строительству социально-культурных и экологически значимых объектов, управляемых студентами, с акцентом на системные изменения в строительстве с учетом климата, окружающей среды, стихийных бедствий и глобальных потребностей жилья. Майкл является членом Королевского архитектурного института Канады и был удостоен самых престижных наград Северной Америки, включая две награды RAIC за инновации и три медали генерал-губернатора. В 2014 году Майкл получил почетную докторскую степень в Университете Северной Британской Колумбии. Он является соавтором книги «Дело о высоких деревянных зданиях», которая теперь выходит во втором издании, и «Здания высоких деревянных конструкций: проектирование, строительство и исполнение». Майкл, заядлый путешественник и искатель приключений, исследовал отдаленные регионы на всех континентах и любит ледолазание. альпинизм, океанский каякинг и велосипед.
