1. Co je to lepené (konstrukční) dřevo?

Architekti, stavitelé a zastánci přírodních materiálů jsou nadšeni novým stavebním materiálem, o kterém se domnívají, že by mohl významně snížit emise skleníkových plynů ve stavebnictví, množství odpadu a znečištění jakož i celkové náklady na stavbu. Stejně tak doufají, že vytvoří zdravější a esteticky přívětivější životní prostor. Materiál je známý jako - teď se držte -  dřevo! Dřevo se používá pro stavbu od pravěku, ale po velkých požárech a jiných nehodách lidé zjistili, že dřevěná konstrukce může být nebezpečná a nestabilní ve srovnání s materiály jako jsou beton a ocel. Nové výrobní technologie však dřevo vrátili do středu pozornosti a to zejména ve formě tzv. lepeného / vrstveného dřeva. Stručně řečeno, jedná se o lepení kusů měkkého dřeva dohromady za účelem vytvoření větších hranolů. Obvykle se používají jehličnany jako jsou borovice, smrk nebo jedle, ale někdy i listnaté stromy, jako jsou bříza, jasan a buk. Konstrukční lepené dřevo je obecný pojem, který zahrnuje výrobky různých velikostí a funkcí, jako jsou lepené trámy, lepené dýhované dřevo, dřevo spojené hřebíky / hmoždinkami… Nejběžnější a nejznámější formou lepeného dřeva, která otevřela nejvíce nových architektonických možností, je však CLT panel (Cross-Laminated Timber) tedy křížem vrstvené dřevo.

1.1 Křížem vrstvené dřevo CLT

Křížem laminované dřevo (též KHL desky) se vyrábí lepením dřevěných panelů příčně, takže vlákna každé vrstvy směřují kolmo k vláknům předchozí vrstvy. S tímto typem lepení je možné vytvářet obrovské desky o tloušťce až jeden metr a délce až 25 metrů! Průměrná velikost panelů je kolem než 4 x 10 metrů (velikost panelů je v současné době omezena hlavně dopravními omezeními - ani ne tak výrobními a konstrukčními omezeními). Tak velké dřevěné desky dokonce překračují konstrukční vlastnosti betonu a oceli. CLT lze použít k výrobě podlah, stěn, stropů - vlastně celých budov. Norsko nedávno postavilo nejvyšší sériově vyráběnou budovu na světě s 18 podlažími; v Chicagu je plánována 80 patrový dřevěný mrakodrap. Mnoho odborníků je nadšeno potenciálem masově vyráběného dřeva, a to jak kvůli jeho architektonickým vlastnostem, tak kvůli potenciálu dekarbonizace stavebního sektoru.

1.2 Historie CLT

Pojďme se rychle podívat na historii CLT a zjistit, kde je jeho místo v současnosti. CLT byl poprvé vyvinut na počátku 90. let v Rakousku, které je domovem spousty měkkého dřeva. Vytvořil jej výzkumník Gerhard Schickhofer. V Rakousku a Evropě obecně se CLT rozšířil kolem roku 2000 a používá se hlavně v bytové výstavbě. Evropané nejsou příliš nadšení z volné dřevěné skeletové konstrukce, v USA je však mimořádně populární. My pořád upřednostňujeme pevnější materiály, jako je beton nebo cihla. Očekává se však, že CLT učiní stavbu v Evropě udržitelnější.

1.3 Výhody lepeného dřeva

1.3.1 Je ohnivzdorné

Velké, pevné, stlačené kusy dřeva je ve skutečnosti docela obtížné zapálit. (podobně jako zapalovač jen tak snadno nezapálí velký kmen). V případě požáru zevní vrstva masivního dřeva zuhelní a ochrání tak vnitřní vrstvy. To umožňuje vnitřním vrstvám udržovat strukturální integritu i po několik hodin ve velmi silném ohni. Zajímavý fakt je, že většina lidí si neuvědomuje, že ocel v ohni je strašně citlivá. Když dosáhne určité teploty, stane se velmi nepředvídatelná a začne se ohýbat. Budova se tak bezpochyby zhroutí. Nejmodernější / nejbezpečnější dřevěné budovy mají ocelové nosníky obložené právě lepeným dřevem!

1.3.2 Snižuje emise uhlíku

Asi 11% celosvětových emisí skleníkových plynů pochází ze stavebních materiálů a stavebnictví; dalších 28% pochází ze stavebních prací, které většinou zahrnují velké plýtvání energií. Časem bude vyžadována stále čistší energie a stavební materiály a konstrukce budou představovat rostoucí faktor v emisích uhlíku. Toto můžeme snížit právě pomocí masivního dřeva. Stanovení celkového dopadu masového dřeva na emise uhlíku je velmi složité. Je třeba vzít v úvahu nejméně tři účinky uhlíku.

Za prvé, samotný dodavatelský řetězec uvolňuje některé emise skleníkových plynů, počínaje kácením lesů. Při něm se uvolňuje uhlík z půdy, vytváří rostlinný a dřevěný odpad, který nakonec hnije a uvolňuje uhlík. Emise také generují vozidla a stroje potřebné k řezání dřeva, jeho přepravě a následném zpracování. Většina konvenčních analýz životního prostředí považuje dodávky dřeva za uhlíkově neutrální, za předpokladu, že pochází z udržitelně obhospodařovaných lesů; jak uvidíme později, není to vždy správný předpoklad.

Zadruhé, uhlík je součástí samotného dřeva, které je zabudováno do objektů, které mohou vydržet 50 až 100 let. Ačkoli přesné množství závisí na druzích stromů, lesnických postupech, nákladech na dopravu a mnoha dalších faktorech, jeden metr krychlový dřeva pojme asi jednu tunu CO2 (záleží to na určitých předpokladech v sektoru lesnictví).

Zatřetí (a toto je nejdůležitější) nahrazením betonu a oceli dřevem se vyhneme uhlíku obsaženému v těchto materiálech. Výroba cementu a betonu je zodpovědná za přibližně 8% celosvětových emisí skleníkových plynů, což je více než v kterékoli jiné zemi kromě USA a Číny. Globální průmysl železa a oceli má na svědomí dalších 5%. Při výrobě tuny betonu emitujeme asi půl tuny CO2; při výrobě tuny oceli emitujeme 2 tuny CO2. Díky dřevu se všem těmto emisím vyhýbáme.

Přesný výpočet těchto tří uhlíkových účinků závisí na konkrétním případě. Výzkumy ukazují, že u všech lesů (s výjimkou těch špatně obhospodařovaných) bude celkovým účinkem použití CLT místo betonu a oceli významné snížení skleníkových plynů. Studie z roku 2014 v časopise Journal of Sustainable Forestry podrobně zkoumala účinky rozsáhlého nahrazování stavebních materiálů výrobky ze dřeva a dospěla k závěru: „Globálně lze udržitelným způsobem získat dostatek dřeva a snížit roční emise CO2 o 14 až 31% pro beton a o 12 až 19% pro ocel, pokud by je v infrastruktuře masově nahradil CLT. Největší pokles emisí CO2 bude způsoben zabráněním nadužívání energie z fosilních paliv používaných k výrobě ocelových a betonových konstrukcí“.

1.4 Nevýhody lepeného dřeva

Architekti a stavitelé jsou obecně nadšeni tímto typem dřeva, stejně jako dřevorubci, dřevařské podniky, ekologičtí aktivisté a představitelé měst, kteří hledají způsoby, jak urychlit proces dekarbonizace. Dřevo lze hojně a masově pěstovat (vytvářet tak pracovní místa ve venkovských oblastech), snižuje stavební odpad a náklady na pracovní sílu a snižuje potřebu vyrábět beton a ocel, což má příznivý vliv na životní prostředí.

Existují však určité oprávněné obavy ohledně použití CLT, zejména pokud jde o dodavatelský řetězec:

Zaprvé, ochrana a řádné obhospodařování lesů je velkou součástí boje proti změně klimatu a zachování životního prostředí. Nedotčené lesní ekosystémy poskytují nejen zachycování uhlíku, ale také vytváří ekosystémy a rostlinné biotopy, přírodní stanoviště, rekreační prostor a v konečném důsledku i krásu přírody. Ekologové se obávají, že lesy nebudou dostatečně chráněny v případě, že poptávka po dřevě prudce vzroste.

Zadruhé, ekologové upozorňují, že výhody sekvestrace dřeva jako stavebního materiálu jsou nadhodnoceny. Mezinárodní institut pro udržitelný rozvoj vydal zprávu, která zkoumá mezery a slabiny v analýze životního cyklu stavebních materiálů, zejména dřeva. Zjistili, že „existující LCA (posuzování životního cyklu) přináší velmi proměnlivé výsledky, dokonce i pro podobné budovy“, že existuje velká regionální variabilita ve vlastnostech budov a především to, že LCA má tendenci nadhodnocovat význam „zabudovaného uhlíku“ ve dřevě, zejména proto, že podceňuje emise v jiných částech životního cyklu. Mnoho ekologických skupin vyžaduje opatrnost, pokud jde o použití CLT. Tvrdí, že jeho přínosy pro klima, kvůli dosud špatným lesnickým postupům, nejsou vůbec tak jednoznačné.

2. Kde se používá lepené dřevo?

Lepené konstrukční dřevo se využívá převážně ve stavebním průmyslu. Jelikož se stavební předpisy i technologie mění tak,  že umožňují stavbu vyšších dřevěných budov, mnozí vidí strukturální lepené dřevo jako budoucnost stavby. Strojírenské výrobky ze dřeva dnes nabízejí více možností než kdykoli předtím, částečně kvůli zlepšeným vlastnostem materiálu a efektivnímu využívání přírodních zdrojů ve srovnání s běžným řezaným dřevem. Výsledkem je větší využití než kdy dříve a menší množství odpadu. Zde je 10 případů použití CLT:

2.1 Kancelářské budovy

Odkryté dřevěné konstrukční prvky vytvářejí v kancelářských budovách příjemnou a pracovní atmosféru. Konstrukce z překližky, křížem laminovaného dřeva (CLT), hřebíkově laminovaného dřeva (NLT) a dalších produktů z masivního dřeva lze kombinovat několika způsoby a vytvořit tak prostor, který se může přizpůsobit měnícím se potřebám nájemců v průběhu času.

2.2 Studentské koleje

Při budování ubytování pro studenty může být dřevo skryto nebo odkryto. Malá velikost místností (ve srovnání s kancelářskými prostory) umožňuje použití různých systémů vrstveného dřeva.

2.3 Stavební těsnění

V centru města je často jediný pozemek, který je k dispozici pro novou výstavbu, vložen mezi stávající budovy. To představuje značnou konstrukční výzvu pro architekty. Masivní dřevo je pro tyto lokality vynikající volbou, protože komponenty resp. konstrukční moduly jsou velmi přesně vyrobené na CNC strojích a perfektně zapadají do plánovaného prostoru. Prefabrikované materiály jsou také dodávány na stavbu přesně  v čas, který vám vyhovuje, a nemusíte si tak lámat hlavu s místem pro skládku.

2.4 Vícebytové budovy

Vícebytové budovy vyžadují mírně odlišné strukturální systémy než výše popsané kancelářské a studentské koleje. Problémy jako akustika a vibrace výrazně ovlivňují design těchto budov. V některých případech může lepené dřevo zůstat odkryté, což poskytuje obyvatelům pozitivní dopad na jejich zdraví a přímý kontakt s přírodními materiály.

2.5 Chaty a chalupy

Odkryté dřevo v budově poskytuje estetickou přitažlivost a vytváří teplé a příjemné prostředí. Stavební náklady se strukturálním lepeným dřevem mohou být vyšší než u dřevěných rámových konstrukcí, ale toto dřevo nabízí možnost prefabrikované konstrukce, což může být velmi užitečné na odlehlých místech.

2.6 Parky

Dřevo se hojně používá i ve venkovním prostředí. Moudrá volba materiálů a detailů má významný vliv na odolnost a životnost dřeva. Pokud jsou chráněny pod střechou, jsou odhalené podlahy z masivního dřeva atraktivní alternativou pro parky.

2.7 Učebny a knihovny

Studie ukázaly, že používání přírodních materiálů, jako je dřevo, zlepšuje kvalitu učení ve třídách. Použití lepeného dřeva ve vzdělávacích institucích vytváří příjemné a přírodní prostředí pro studium.

2.8 Kryté bazény a sportoviště

Dřevo se často používá při stavbě sportovních arén, bazénů a krytých aquaparků, protože je schopno překonat velké rozpětí a současně nabízí vizuální přitažlivost. Křížem laminované desky CLT mohou pokrýt velké plochy s menší podporou, což také šetří spoustu času a materiálu během výstavby.

2.9 Obchody

Obchodníci zjistili, že lidé tráví více času v obchodech s exponovaným dřevem a přirozeným osvětlením. Dřevo je tak velmi vhodný materiál pro maloobchodní objekty.

2.10 Stavba na špatně nosném terénu

Budovy z lepeného dřeva jsou výrazně lehčí než betonové nebo kovové. Výsledkem je, že v místech se špatně nosnými půdami umožňuje překližková konstrukce vícepodlažní konstrukci, aniž by byla překročena nosnost povrchu.

3. Lepené dřevo - druhy

3.1 Křížem lepené dřevo (CLT)

Jak již bylo zmíněno, CLT se skládá z vrstev dřeva (obvykle tří, pěti nebo sedmi), které jsou vzájemně kolmé a poté jsou slepeny, a tím vytvoří konstrukční  hranoly s výjimečnou pevností, rozměrovou stabilitou a tuhostí. Desky jsou mimořádně nákladově efektivní pro vícepodlažní a velké budovy. Někteří architekti CLT považují za samostatný systém nebo za produkt, který lze použít ve spojení s jinými produkty ze dřeva. CLT je velmi vhodný na podlahy, stěny a střechy, ale díky estetické hodnotě může být i v interiéru. Díky křížové laminaci nabízí CLT také oboustranné rozpětí. CLT lze vyrábět v nestandardních rozměrech. Velikosti panelů se liší v závislosti na výrobci.

3.2 Dřevo spojené hřebíky (NLT - Nail Laminated Timber)

NLT je vyroben z jednotlivých dřevěných prken, které jsou na okraji připevněny hřebíky nebo šrouby, čímž se vytvoří větší konstrukční prvek - dřevěný hranol. NLT není zdaleka novou technologií - používá se již více než sto let - ale v tomto procesu bylo dosaženo obrovského pokroku. Obvykle se používá na podlahy, nosné panely a střechy. Nabízí potenciál pro různé vzhledy textury. NLT se také používá k vytváření výtahových šachet a schodišť v budovách s dřevěnou konstrukcí. S NLT můžeme také vytvářet jedinečné tvary zakřivené střechy. Mezi výhody NLT patří použití místně dostupných dřevin a skutečnost, že se obvykle nevyžaduje speciální instalační zařízení. Dobrý tesař si na staveništi s NLT systémem snadno poradí.

3.3 Dřevo lepené lepidlem (Glulam)

Skládá se z jednotlivých hranolů lepeného dřeva, které jsou vybírány a instalovány podle jejich charakteristik a poté lepeny trvanlivými lepidly odolnými proti vlhkosti. Vlákna všech vrstev probíhají rovnoběžně s délkou desek. Lepidlo má vynikající pevnost a tuhost, a je k dispozici v různých typech vzhledu pro konstrukční nebo architektonické účely. Ačkoli jej návrháři běžně používají k výrobě nosníků a sloupů, lepené dřevo se též používá na podlahové desky nebo střechy.

3.4 Dřevo spojené hmoždinkami (DLT - Dowel Laminated Timber)

Lepené dřevěné panely jsou masivní výrobky ze dřeva, které jsou dnes v Evropě široce používány. Panely jsou vyrobeny z dřevěných hranolů z měkkého dřeva naskládaných a lepených dohromady pomocí hmoždinek. Hmoždinky jsou obvykle vyrobeny z tvrdého dřeva a drží každou desku zvlášť (podobně jako hřebíky v desce NLT). Mezi výhody DLT patří možnost instalace akustických pásů přímo do spodní plochy panelu. To může architektovi pomoci dosáhnout různých cílů při zachování exponovaného dřeva a umožnění nejrůznějších povrchových úprav. S rostoucím zájmem o DLT časem jistě nastanou další inovace, proto tuto technologii sledujte.

3.5 Strukturně kompozitní dřevo (SCL - Structural Composite Lumber)

SCL je skupina dřevěných výrobků, které vznikají nanášením vysušených vrstev dýh nebo dřevěných vláken pomocí lepidla odolného proti vlhkosti na větší bloky materiálu, které jsou pak znovu nařezány na vyhovující rozměry.

 4. Jak se staví s CLT?

Stejně jako u jiných stavebních projektů, i při stavbě pomocí CLT musí být návrh budovy před zahájením práce správný a precizní. Změna výkresů je mnohem jednodušší a levnější než jakékoli změny na staveništi. Jedna z výhod CLT však je, že jsou, po konsultaci s odborníky, možné i malé konstrukční změny během stavby. Jelikož každá zeď má odpovídající technický výkres, je v tomto případě snazší zavést změnu v době, kdy jsou jednotlivé součásti budovy ještě v dílně. Při stavbě s křížem laminovaným dřevem také nebudete potřebovat speciální finální krytiny - budovu CLT lze dokončit stejnými vnějšími a vnitřními materiály jako kteroukoliv klasicky postavenou budovu! Protože většina obytných budov s CLT bude obalená izolací do 200 mm, v závislosti na požadované hodnotě součinitele prostupu tepla (U), mělo by se to vzít v úvahu při výběru způsobu upevnění opláštění. Nejúčinnější je lehké obložení (například tenkovrstvá omítka, cementové nebo kamenné desky), které lze připevnit přímo k CLT pomocí montážních spon nebo lišt. Nezapomeňte také, že stejně jako v klasické výstavbě budete muset najmout další specializované dodavatele podlahových a stěnových krytin v budově a jiných řemeslných prací (mechanické instalace, elektroinstalace...). Stejně jako u všech prefabrikovaných konstrukčních metod budete muset u dřevěných konstrukcí zajistit přiměřený přístup na stavbu pro nákladního automobil a mobilního jeřáb, který dodá jednotlivé prvky domu.

4.1 Kolik stojí konstrukce s křížem vrstveným dřevem?

Zde je obtížné poskytnout přesný odhad pro konstrukci CLT - hodně záleží na designu, lokalitě, velikosti… Za dům postavený pomocí CLT zaplatíme mezi 8000 a 14.500Kč / m2 hrubé vnitřní plochy.

Rovněž je třeba vzít v úvahu náklady na dopravu - průměrný dům spotřebuje přibližně 40-50 m3 CLT, což odpovídá jednomu plnému náklaďáku. Nezapomeňte, že počáteční náklady se mohou zdát vysoké, ale ve srovnání s některými jinými konstrukčními metodami ušetříte na rychlosti výstavby. Stavební společnosti budou schopny poskytnout přesnou nabídku provedení na základě vašich plánů. Nabídka obvykle zahrnuje dodávku, návrh a instalaci zařízení. Obvykle však nezahrnuje všechny ostatní stavební a řemeslné práce potřebné k dokončení domu.