Slovenčina
V programu dubnového vyhlášení výsledků soutěžní ankety Dřevěná stavba roku 2020, pořádané Nadací dřevo pro život (viz ZDE), představil její ředitel Ing. Stanislav Polák rozsáhlý nadační projekt zaměřený na doplnění a rozšíření požárních předpisů ve vztahu k dřevostavbám. Spolu s ním i na jeho základě vytvořenou případovou studii Wooden Island – Prague (WIP, česky Dřevěný ostrov – Praha), která na studentském návrhu dřevěného objektu v centru Prahy na Těšnově ukazuje současné limity a budoucí možnosti velkoobjemových dřevěných staveb. A to s cílem zjednodušit jejich výstavbu, a tím vytvořit prostor pro jejich využívání v českých městech.
V čem je hlavní problém?
V zájmu ČR je využívat dřevo z našich lesů. Nadace dřevo pro život (dále jen Nadace) shledává v tomto ohledu velký a zatím víceméně nevyužitý potenciál ve stavebnictví. Zejména pak ve výstavbě velkoobjemových budov ze dřeva, které jsou u nás zatím spíše výjimečné. Jedním z důvodů této skutečnosti je současné nastavení požárních předpisů, které ke dřevu stále přistupují primárně jako k hořlavému konstrukčnímu systému. Bez ohledu na to, že konstrukční dřevo a stavební materiály na bázi dřeva prodělaly v posledních letech významnou změnu svých vlastností a dosahují vysoké požární odolnosti. Cílem nadačního snažení je vytvořit podmínky pro to, aby dřevěné materiály využívané ve stavebnictví byly primárně posuzovány z pohledu jejich skutečné požární odolnosti. „Věříme, že dřevěné stavby jsou schopny chránit jejich obyvatele stejně dobře, jako jiné v současnosti používané materiály. Proto již více jak 2 roky pracujeme na projektu, jež má ve vztahu k nim za cíl doplnit a rozšířit stávající požární předpisy“, říká ředitel Nadace Ing. Stanislav Polák s tím, že účelem projektu je zjednodušit proces výstavby velkoobjemových dřevostaveb, např. bytových domů, administrativních budov, škol, školek atd.
Jaké je jeho řešení?
V první fázi projektu byla (za finanční podpory Lesů ČR s.p. a ve spolupráci s ČVUT Praha a VŠB – TU v Ostravě) vypracována obsáhlá analýza, která přehledně zmapovala požární předpisy u nás i v zahraničí a definovala body k jejich doplnění a rozšíření. Na závěry první fáze navázala v úvodu zmíněná případová studie WIP, která ukazuje možnosti velkoobjemových staveb na modelovém návrhu budovy v centru Prahy s konstrukčním systémem z CLT panelů z produkce Stora Enso. Dalšími nezbytnými kroky k dokončené této cesty musí být průzkum certifikovaných materiálů na bázi dřeva v ČR, požárně bezpečnostní zkoušky vybraných materiálů, jejich sumarizace i potřebné realizace, a nakonec samotná úprava znění požárních předpisů.
Co je obsahem WIP?
Cílem případové studie WIP je srozumitelně a jednoduše ukázat překážky ve stávajících požárních předpisech, na které čeští projektanti a architekti naráží při své snaze realizovat velkoobjemové dřevostavby. Podkladem pro její vytvoření se stal návrh studentů Jakuba Sedláčka a Martina Velfla z Ústavu architektury Fakulty stavební VUT v Brně, kteří s návrhem velkoobjemové budovy ze dřeva v centru Prahy s názvem Polyfunkční blok Těšnov uspěli v roce 2019 ve studentské soutěži Stavby s vůní dřeva (viz ZDE). Studie byla vypracována v úzké spolupráci s odborníky na architekturu (Prodesi v.o.s./Domesi s.r.o.), požární bezpečnost (ARCHaPLAN s.r.o.) a statiku (A2 Timber s.r.o.), kteří spolu se studenty návrh městského bloku WIP rozpracovali do podoby, která ukazuje konkrétní limity existující při navrhování velkoobjemových dřevostaveb. Konstrukce budovy je navržena z CLT prvků v kombinaci s železobetonovým jádrem. Pro potřeby studie bylo pracováno se západní (nižší) částí objektu a severní (vyšší) částí. Nižší část je navržena jako budova sloužící pro bydlení (bytová část) a vyšší jako komerční budova s kancelářemi (administrativní část). Obě jsou posuzovány z pohledu architektury, požární bezpečnosti, statiky a ekonomické nákladovosti stavby. Zatímco bytová část je ukázkou současných limitů požárních předpisů, administrativní část ukazuje budoucí možnosti výstavby dřevostaveb za předpokladu doplnění a rozšíření současných požárních předpisů.
Bytová (nižší) část
Architektonické řešení
Splnění současných limitů nosných dřevěných konstrukcí v bytové části studie WIP zahrnuje především omezení maximální požární výšky objektu na 12 m (cca 4 NP). Bytový dům je rozdělen do 4 NP a loftu o celkové čisté podlahové ploše 1191 m2. Modul stěn z CLT panelů umožňuje max. flexibilitu a variabilitu jednotlivých bytů. Současné požadavky na požární bezpečnost staveb, definující požární odolnost mezních stavů únosnosti a stability (R), celistvosti (E) a izolační schopnosti (I) nosných konstrukcí na 90 minut (REI 90), nabízí 2 varianty řešení dřevěných budov. A to buď s přiznanou dřevěnou konstrukcí v interiéru nebo se zakrytou konstrukcí obkladovým materiálem.
Požárně bezpečnostní řešení
Bytovou část WIP lze v tomto řešení realizovat dle současného znění souboru požárních norem a předpisů. Navržený dřevěný konstrukční systém (DKS) je hodnocen jako hořlavý. Požární výška stavby je na své mezní hodnotě 12 m, vyšší stavby zatím dle současné legislativy realizovat nelze. Požární odolnost konstrukcí dle ČSN musí být minimálně 90 minut a za současných předpisů ji lze dosáhnout dvěma způsoby:
• dodatečným obkladem DKS certifikovanou skladbou s deskovými (nehořlavými) obklady (varianta A),
• certifikátem výrobce DKS z české zkušebny (varianta B)
Schodiště v bytové části tvoří chráněnou únikovou cestu (CHÚC) s nehořlavými konstrukcemi s požární odolností 180 min. Únik osob z objektu je dle předpisů do 2 minut. Požární odolnost použitých konstrukcí činí min. 90 min. a více, a proto zcela splňují požadavky na bezpečnou evakuaci osob z hořícího objektu.
Statické a ekonomické řešení
Hlavní nosný systém je řešen pomocí CLT panelů s diferencovanými dimenzemi, navrženými dle plošného namáhání na základě výpočtu metody konečných prvků s uvážením ortotropie materiálu CLT. Vodorovné konstrukce jsou rovněž navrženy z CLT panelů, komunikační jádro jako železobetonové. Z hlediska ekonomického by varianta A měla stát 11,95 mil. Kč s dobou výstavby 3 týdny a dalšími 2,5 měsíci pro realizaci obkladů. Varianta B by měla vyjít levněji na 11,65 mil. Kč a být hotova za 3 týdny.
Administrativní část
Architektonické řešení
Administrativní část WIP představuje vizi budoucí možnosti konstrukčního řešení velkoobjemových dřevostaveb. Cílem návrhu je ukázat bezpečný směr pro doplnění a rozšíření souboru požárních norem, který by umožnil dřevěným konstrukcím posuzování podle jejich reálné požární odolnosti. Objekt s celkovou čistou podlahovou plochou 4344 m2 je proto navržen do limitní požární výšky 22,5 m, odpovídající 7 NP, jež jsou z velké části koncipovány jako plochy pro administrativní využití. Převýšený parter pak zahrnuje komerční a vstupní prostory.
Požárně bezpečnostní řešení
Za stávajících předpisů nelze tuto část objektu, vzhledem k požární výšce stavby, na rozdíl od okolních evropských zemí, realizovat formou dřevostavby. Řešením je změnit přístup k moderním stavebním materiálům ze dřeva, dosahujícím vysoké požární odolnosti, a to i díky novým druhům jejich povrchových úprav. Konstrukční systém je hodnocen jako hořlavý. Požární výška stavby činí 22,5 m a přesahuje tak mezní hodnotu 12 m pro hořlavý konstrukční systém, z čehož plyne, že za současných podmínek nelze v ČR takovou dřevěnou budovu bez speciálních ochranných opatření realizovat. Vertikální komunikace a CHÚC jsou navrženy z nehořlavých konstrukčních materiálů. Únik osob z objektu je dle předpisů do 5 minut, přičemž celistvost a stabilita objektu WIP za požáru činí minimálně 90 min. a více. Dřevěná konstrukce tak zcela splňuje požadavky na bezpečnou evakuaci osob.
Statické řešení
Hlavní nosný systém je řešen rámy z BSH hranolů a je doplněn ztužujícími stěnami z CLT panelů. Tento konstrukční systém je opřen do dvou základních pilířů tvořených betonovým jádrem. Mezi tyto betonové prvky je napnuta řada dvou rámů v podélném směru. Podélné rámy betonové šachty pak tvoří vodorovný ztužující systém. Do tohoto systému se opírá přední část konstrukce, která je tvořena převážně příčnými rámy a doplňuje tak konstrukci do celku tím, že přebírá především svislé zatížení. Obě části konstrukce jsou od sebe důsledně odděleny konstrukčními klouby. Nosnou konstrukci pak celkově doplňuje stropní systém z CLT panelů.
Co studie prokázala?
Architektonické řešení prokázalo, že je možné navrhnout městskou zástavbu ze dřeva. Navíc lze tento konstrukční systém využít i jako pohledový prvek v interiéru, který umocňuje příjemné a zdravé prostředí celé budovy.
Z požárně bezpečnostního hlediska dřevěná konstrukce zajišťuje bezpečnou evakuaci osob z požárem zasaženého objektu a dostatečnou dobu pro bezpečný zásah jednotek HZS. Chování dřevěných konstrukcí v průběhu požáru lze navíc předvídat již při jejich návrhu.
Z pohledu statika studie prokázala možnost navrhnout statické řešení pro velkoobjemovou budovu s dřevěnou nosnou konstrukcí z CLT panelů, a to i do požární výšky 22,5 m. Statický výpočet konstrukce bez účinku požáru a za jeho účinku navíc ukázal, že zvýšit požární odolnost řešené nosné konstrukce ze dřeva je staticky jednoduše řešitelné (navýšením tloušťky CLT) .
V rámci ekonomického řešení studie prokázala finanční výhodnost dřevěné budovy z CLT panelů pro investory, a to díky rychlosti výstavby. V okamžiku, kdy bude možné využít samotnou dřevěnou konstrukci objektu i jako pohledové stěny v interiéru, dojde snížením množství použitých obkladových materiálů k další úspoře finančních prostředků.
„Do projektu a na něj navazující případovou studii WIP jsme vstupovali s hypotézou, že ačkoliv je dřevo hořlavý materiál, jeho požární odolnost ve stavbách je velmi vysoká. Tento jev jsme nazvali ‚paradox dřeva‘. Studie hypotézu potvrdila, a proto ji nabízíme všem jako podklad pro diskuzi o možném rozšíření požárních předpisů,“ konstatuje závěrem Ing. Stanislav Polák a dodává, že zkrácenou verzi studie je možné stáhnout na webových stránkách Nadace ZDE. Zájemci o více informací si mohou zažádat o zaslání kompletní 32stránkové verze studie u vedoucí projektu Ing. Pavly Panáčkové na e-mailové adrese p.panackova@drevoprozivot.cz.
Foto: archiv Nadace dřevo pro život
