Ef þú heldur að timbur sé byggingarefni sem einungis er hægt að nota í bjálkakofa og lítil garð hús er tímabært fyrir þig að endurskoða hug þinn.
Í áströlsku milljónaborginni Perth, mun skýjakljúfur úr timbri gnæfa 191 metra í loft upp innan fárra ára. Skýjakljúfurinn hefur fengið nafnið C6 og verður heimsins hæsta timburbygging. En það met mun þó ekki standa lengi. Verkfræðingar hafa þegar timburskýjakljúfa á teikniborðinu sem gnæfa meira en 300 metra í loft upp.
Með nýjum byggingaraðferðum öðlast timbrið styrk sem gerir það samkeppnisfært við hefðbundnari byggingarefni eins og stál og steypu.
Og í þessu felst mikill ávinningur fyrir loftslagið. En reyndar er enn ein ástæða fyrir því að þú ættir að kjósa að búa og vinna í skýjakljúfi úr timbri en það er öryggi þitt.
Steypa og stál skaðar loftslagið
Árið 1885 reis upp hin 42 metra háa Home Ensurance Building í Chicago. Byggingin sem stundum er nefnd fyrsti skýjakljúfur heims, var með burðarvirki úr járni og stálbitum sem steypueiningar og múrsteinn voru síðan byggð ofan á.
Og sú hefur verið raunin æ síðan. Ef maður horfir til hvaða stórborgar sem er kemst maður skjótt að því að allir skýjakljúfarnir í þeim eru byggðir úr stáli og steypu.
11% af hnattrænni CO2 losun kemur frá byggingariðnaðinum.
Heimsins hæsti skýjakljúfur, Burj Khalifa í Dúbæ, er t.d. byggður úr 39.000 tonnum af stáli og 330.000 m3 af steypu. En það eru góðar og gildar ástæður til að finna önnur byggingarefni heldur en þessi hefðbundnu.
Byggingariðnaðurinn er mikil byrði á loftslaginu og stendur fyrir um 11% af hnattrænni losun á gróðurhúsalofttegundum. Vinnsla á járngrýti og sandi í stál og steypu krefst sem dæmi gríðarlegra stórra grafa og vörubíla sem losa CO2 í miklu magni með tilheyrandi álagi á loftslagið.
Málum er allt öðruvísi háttað með timbur. Þegar tré vaxa taka þau til sín CO2 frá lofthjúpnum í gegnum ljóstillífun og binda kolefni í laufum, greinum og stofnum. Þannig getur tré geymt CO2 í margar aldir.
Tré er náttúrulegt ofurefni
Þróunardeild sjálfrar náttúrunnar hefur skapað nýtt undraefni fyrir byggingariðnaðinn. Tré eru umhverfisvænni og auðveldara er að vinna með timbur. Skýjakljúfur úr timbri er meira að segja eldtraustari heldur en úr steypu og stáli.
Lítil þyngd auðveldar byggingarferlið
Timbur vegur einungis einn fimmta á við steypu. Skýjakljúfarnir þurfa því miklu minni byggingareiningar. Aðflutningar verða auðveldari því það þarf færri vörubíla til að flytja timbrið á byggingarstað og kranar geta lyft upp stórum einingum.
Timbur er umhverfisvænna
Tré taka upp CO2 úr andrúmsloftinu með ljóstillífun og geyma það svo lengi sem tréð brennur ekki eða rotnar. Einn rúmmetri af tré bindur um eitt tonn af CO2. Með því að nota tré í skýjakljúfa fremur en steypu minnkar CO2-losunin um 26%.
Massívt tré brennur hægt
Þegar timbur brennur kolast ysta lagið en það virkar eins og náttúrulegt eldtefjandi lag. Kolalagið dregur úr brunahraðanum þannig að burðargetan helst í nokkuð langan tíma, ólíkt stáli sem fer að bráðna þegar við um 550 gráður.
Þegar tré er fellt og notað sem byggingarefni er auk þess hægt að planta nýju tré sem heldur áfram að taka til sín CO2 úr loftinu. Þannig má segja að timbur geti verið sjálfbært hráefni.
Skýjakljúfaverkfræðingar hafa einnig beint sjónum sínum að þessu aðgengilega efni. Þannig má nefna hina 85,4 metra háu hótelbyggingu Mjøstårnet í norska bænum Brumunddal, þar sem bæði burðarvirki og útveggir eru úr timbri.
Mjøstårnet var byggt árið 2019 og var fram til ársins 2022 heimsins hæsta bygging úr timbri. En sá titill tilheyrir nú hinu 86,6 metra háa Ascent í Milwaukee, Winsconsin í BNA.
828 metra stál- og glerbygging gnæfir upp úr eyðimerkursandinum í Dubai. Hæsta bygging heimsins, Burj Khalifa, hefði þó aldrei verið reist nema fyrir tilverknað fjögurra snjallra hugsuða og hryllilegs eldsvoða.
Báðir tréturnar þessir eru þó hreinir dvergar í samanburði við fyrirhugaða skýjakljúfinn C6 í Perth í Ástralíu. Hafist var handa við byggingu hennar árið 2023 og skýjakljúfurinn verður með sína 191 metra, meira en helmingi hærri en núverandi methafi.
Líming veitir meiri styrk
Nú er hægt að byggja skýjakljúfa úr timbri vegna tæknilegra landvinninga sem hafa veitt timbrinu ákjósanlega eiginleika stáls og steypu.
Hefðbundin byggingarefni geta fyrst og fremst þolað það álag sem myndast vegna þrýstings þyngdar hárrar byggingar. Stál er auk þess sérstakt fyrir það að það getur bognað án þess að bresta, t.d. þegar stormar geisa eða jarðskjálftar skella á landinu. Stálið hefur þannig mikla burðarsveigju.
Í samanburði er venjulegt timburborð sem notað er í húsasmíði, t.d. sem sperra, mun veikara. Til þess að leysa þann vanda hafa verkfræðingar þróað nýjar gerðir af smíðatimbri sem er límt saman úr mörgum lögum en þykkt þeirra getur verið allt frá fáeinum millimetrum til fleiri sentimetra.
Þegar tré er skorið niður í borð og límt saman í mörgum lögum öðlast það styrk sem jafnast á við stál. Límtré er notað í burðargrind skýjakljúfanna.
Eitt algengasta er límtré eða CLT (Cross Laminated Timber). Límtré er unnið þannig að borðin eru límd saman hornrétt hvert á annað.
Venjulegur planki eða stólpi getur þolað mikið þrýstingsálag eftir æðum trjánna en styrkurinn er hins vegar mun minni þvert á æðarnar.
Kosturinn við límtré er að það vegur upp skort á styrk trjánna með því að snúa hverju lagi hornrétt miðað við það sem er undir. Þar sem stefna trefjanna er breytileg í hverju lagi er miklu álagi dreift í fleiri en eina átt og veikleikar í formi t.d. kvista verða minni fyrir vikið.
Límtré má þannig nota í stóra fleti eins og klæðningar, veggi og gólfplötur þar sem það getur fyllilega komið í veg fyrir steypu og stál. Krossviður er þannig afar heppilegur til að smíða háar byggingar. Í hinum norska Mjøstårn er hann nýttur í lyftustokka og svalir meðan í hinu bandaríska Ascent er það nýtt í milligólf.
Annað svipað timburefni er einkum notað í staðinn fyrir stál í burðarvirki skýjakljúfa. Límtré þetta er á ensku nefnt „glulam“ sem er stytting á „glue laminated timber“ og vísar í burðarbita og sperrur sem samanstanda úr fleiri timburborðum sem eru krosslímd saman til að auka styrkinn.
Norskur turn ryður brautina fyrir græna skýjakljúfa
Mjøs-turninn sem er 85,4 metrar á hæð var heimsins stærsta timburbygging þegar hún var fullsmíðuð árið 2019. Turninn, með sínar 18 hæðir, er með burðarvirki úr timbri og útveggir og klæðning samanstanda af forsmíðuðum timbureiningum.
1. Grind úr límtré ber þungann
Grind háhýsisins er byggð úr límtrésbitum sem eru svar við stáli hefðbundinna skýjakljúfa. Þessar eins metra breiðu einingar eru notaðar í sperrur og burðargrind, enda hafa þær mikinn styrk því að timbrið er límt saman í fleiri þverstæðum lögum samsíða æðungunum í viðnum.
2. Krosslímdur viður styrkir veggina
Í lyftustokkum og stigagöngum eru veggirnir smíðaðir úr krossviði, CLT (Cross Lamenated Timber). CLT samanstendur af fleiri viðarplötum sem eru límdar hornrétt hver á aðra. Þannig geta plöturnar náð miklum styrk.
3. Stórar einingar stytta byggingartímann
Mjøstårn er settur saman úr forsmíðuðum einingum sem er púslað saman. Timbur er tiltölulega létt miðað við stál og steypu og það gerir mönnum m.a. kleift að forsmíða útveggi, þar sem þegar er búið að koma fyrir gleri og gluggum.
Norskur turn ryður brautina fyrir græna skýjakljúfa
Mjøs-turninn sem er 85,4 metrar á hæð var heimsins stærsta timburbygging þegar hún var fullsmíðuð árið 2019. Turninn, með sínar 18 hæðir, er með burðarvirki úr timbri og útveggir og klæðning samanstanda af forsmíðuðum timbureiningum.
1. Grind úr límtré ber þungann
Grind háhýsisins er byggð úr límtrésbitum sem eru svar við stáli hefðbundinna skýjakljúfa. Þessar eins metra breiðu einingar eru notaðar í sperrur og burðargrind, enda hafa þær mikinn styrk því að timbrið er límt saman í fleiri þverstæðum lögum samsíða æðungunum í viðnum.
2. Krosslímdur viður styrkir veggina
Í lyftustokkum og stigagöngum eru veggirnir smíðaðir úr krossviði, CLT (Cross Lamenated Timber). CLT samanstendur af fleiri viðarplötum sem eru límdar hornrétt hver á aðra. Þannig geta plöturnar náð miklum styrk.
3. Stórar einingar stytta byggingartímann
Mjøstårn er settur saman úr forsmíðuðum einingum sem er púslað saman. Timbur er tiltölulega létt miðað við stál og steypu og það gerir mönnum m.a. kleift að forsmíða útveggi, þar sem þegar er búið að koma fyrir gleri og gluggum.
Trébitar úr glúlami eru ennþá ekki jafn sterkir og stál og því þarf slíkur biti að vera 1,5 til 2 sinnum þykkari en stálbiti til að geta borið sömu þyngd. Hins vegar er límtré um þrisvar sinnum léttara en stál með samsvarandi styrk og því er auðveldara að flytja það á byggingarstað og meðhöndla það með minni krönum og öðrum stórum vinnuvélum.
Tréð neitar að brenna
Tréð er þannig gott fyrir loftslagið og byggingarferlið en það sem kann að koma mest á óvart er hversu eldtraust timbur getur verið.
Eftir marga eldsvoða á síðustu öld var bannað að byggja hærri byggingar úr timbri en fimm hæðir í BNA vegna eldhættu. Í timburburðarvirki fyrri tíma gat eldurinn nefnilega eldskjótt breiðst út milli hæða með skelfilegum afleiðingum.
Í massívu byggingarefni eins og límtré mun ysta lagið hins vegar fljótt kolast rétt eins og lurkur sem virðist ekki hægt að kveikja í. Kolaða lagið virkar eins og einangrandi millilag sem tefur eldinn og hindrar hann í að ná lengra inn í límtrésbitann sem heldur þar með mestum styrk sínum.
Við tækniháskólann ETH Zürich í Sviss hafa vísindamenn byggt brunahermi til að öðlast betri skilning á því hvernig eldur kviknar og breiðist út í viðarefnum. Með tíu gasbrennurum geta vísindamennirnir náð hitastigi allt að 1400 gráðum á Celsíus í ofninum.
Þannig geta límtrésbitar verið sterkari heldur en stálbitar en hætt er við að þeir geti bognað og fallið saman við háan hita. Reyndar gerist það þegar við um 550 gráður á celsíus.
Í reynd munu timburskýjakljúfar þó verða með blönduð byggingarefni. Það stafar m.a. af því að steypa hljóðeinangrar t.a.m. mun betur milli hæða heldur en timbur getur gert.
Í hinum ástralska C6 turni verða burðarbitar, gólf og veggir smíðaðir úr allt að 7.400 metrum af gúlami og CLT sem samsvarar því að 42% af samanlögðu byggingarefni turnsins eru úr timbri.
2 sinnum sverara en stál þarf límtré að vera til að bera sömu þyngd.
Með slíkum blönduðum aðferðum verður mögulegt fyrir verkfræðinga að samþætta það besta úr timbri, stáli og steypu og samkvæmt þeim sem standa að hönnun C6 mun þessi háa timburbygging samt sem áður vera CO2 negatív. Þ.e.a.s. byggingin losar okkur við meira CO2 heldur en losnar við smíðarnar.
Vindmyllur verða grænni
Skýjakljúfar verða ekki einu byggingarnar þar sem timbur getur skipt sköpum í framtíðinni.
Sænska fyrirtækið Modvion vinnur að byggingu vindmylluturna sem eru 150 til 200 metra háir úr timburefninu LVL (Laminated Veneer Lumber) en það er uppbyggt úr samanlímdum spónaplötum.
Modvion byggði sína fyrstu vindmyllu árið 2023 og er hún 105 metra há. Sú ber túrbínu sem framleiðir tvö megavött. Turninn samanstendur af 28 sívalningslaga forsmíðuðum einingum sem er staflað hverri ofan á aðra.
Vindmylluturninn í Modvion samanstendur af 28 sívölum einingum sem er staflað hverri ofan á aðra.
Samkvæmt Modvion geta vindmylluturnarnir orðið ennþá sterkari með því að auka þykkt veggjanna og tréturnarnir geta þá náð styrk miðað við þyngd sem er sambærilegur á við stál.
Þessir þykku turnveggir skapa engan eiginlegan vanda þar sem vindmylluturnar eru hvort eð er alla jafna holir að innan.
Samkvæmt Modvion er fræðilega ekkert sem kemur í veg fyrir að byggja vindmylluturna úr timbri sem skaga 1.500 metra í loft upp ef þörf krefur.
En í dag eru hæstu vindmylluturnar heims í kringum 200 metrar. Enn sem komið er er hæsta fyrirhugaða timburbygging þó skýjakljúfurinn W350 sem á að vera tilbúinn árið 2041.
Með hæð sem nemur 350 metrum verður timburskýjakljúfurinn ekki einungis hæsta timburbygging í heimi, hún verður einnig hærri heldur en nokkur þeirra skýjakljúfa sem er að finna núna í Tókýó.
