CLT, КЛЕЄНИЙ БРУС, ЗРУБ, КАРКАС — ЩО ОБРАТИ

CLT (Cross-Laminated Timber) — це багатошарові дерев’яні панелі, створені шляхом пресування взаємно перпендикулярно орієнтованих шарів ламелей хвойних порід. Ця технологія забезпечує виняткову конструктивну стабільність у двох напрямках, аналогічну за міцністю залізобетону, але зі значно меншою вагою. Виробництво CLT регламентується стандартом EN 16351, який визначає вимоги до матеріалів, процесу виготовлення та контролю якості. Наприклад, п’ятишарова CLT-панель товщиною 140 мм може витримувати вертикальні навантаження до 100 кН/м², що робить її ідеальною для багатоповерхового будівництва.

У контексті стінових та несучих конструкцій, CLT-панелі використовуються як готові великоформатні елементи, що значно прискорює монтаж. Їхня однорідна структура мінімізує містки холоду та забезпечує високу повітронепроникність (n50 до 0.6 h-1 при правильному монтажі), що є критично важливим для досягнення цільових показників енергоефективності згідно з ДБН В.2.6-31:2016 для України, де для зовнішніх стін U-значення не повинно перевищувати 0.28 Вт/(м²·К) для першої температурної зони. Типове U-значення для голої CLT-панелі товщиною 100-200 мм становить 1.0-0.5 Вт/(м²·К), тому для відповідності українським нормам необхідне додаткове утеплення, наприклад, 150-200 мм мінеральної вати або PIR-плит, що дозволить досягти U ≤ 0.2 Вт/(м²·К).

Вогнестійкість CLT є однією з його ключових переваг. Завдяки товщині та щільності, CLT-панелі обвуглюються з прогнозованою швидкістю близько 0.7 мм/хв, зберігаючи свою несучу здатність протягом тривалого часу. Це дозволяє досягти класів вогнестійкості REI 60, REI 90 і навіть REI 120 згідно з EN 13501-2, залежно від товщини панелі та проєктних рішень. Це забезпечує значний запас часу для евакуації та боротьби з вогнем. Технологія CLT-панелі дозволяє проєктувати будинки зі складними архітектурними формами та великими прольотами, що неможливо або економічно невигідно реалізувати іншими дерев’яними методами. Міцність на зсув у площині панелі для CLT, виготовленого з ялини, може досягати 7-8 МПа, що дозволяє ефективно використовувати її як діафрагму жорсткості для протидії вітровим та сейсмічним навантаженням.

Унікальність CLT полягає у її одночасно високій міцності, точності виготовлення (до ±1 мм на великих панелях завдяки ЧПУ-верстатам) та екологічності. Вона надає архітекторам і конструкторам безпрецедентну свободу, дозволяючи реалізувати масштабні та естетично привабливі проєкти з високими показниками енергоефективності. Завдяки високому ступеню заводської готовності, терміни будівництва на майданчику скорочуються на 30-50% порівняно з традиційними технологіями.

Клеєний брус, або Glued Laminated Timber (Glulam), є будівельним матеріалом, виготовленим шляхом склеювання декількох шарів дерев’яних ламелей за допомогою високоефективних водостійких клейових систем під тиском. Маркування GL24h, наприклад, вказує на міцність класу GL24 та орієнтацію ламелей по горизонталі (‘h’ для horizontal). Цей матеріал відрізняється підвищеною міцністю, однорідністю, стабільністю форм і розмірів, а також високою естетичною привабливістю. Вимоги до клеєного бруса регулюються європейським стандартом EN 14080:2013, який гарантує якість та безпечність продукції.

Стіни з клеєного бруса мають відмінні конструктивні характеристики: вони здатні витримувати значні навантаження, забезпечуючи при цьому мінімальну усадку (до 1-2% порівняно з 7-10% для натурального бруса). Це дозволяє прискорити опоряджувальні роботи та зменшити ризики деформацій. Теплотехнічні властивості стін з клеєного бруса залежать від його товщини. Для відповідності ДБН В.2.6-31:2016 (U ≤ 0.28 Вт/(м²·К)) для України, брус товщиною 200 мм (коефіцієнт теплопровідності λ ≈ 0.13 Вт/(м·К)) матиме U-значення близько 0.65 Вт/(м²·К). Очевидно, що для досягнення сучасних стандартів енергоефективності, зовнішні стіни з клеєного бруса також потребують ефективного додаткового утеплення (наприклад, 100-150 мм мінеральної вати).

Щодо вогнестійкості, клеєний брус, як і масивна деревина, характеризується прогнозованим обвуглюванням. Залежно від перерізу елементів, можна досягти класів вогнестійкості R 30, R 60 і навіть R 90 (для несучих елементів) згідно з EN 13501-2. Це досягається завдяки формуванню захисного вугільного шару, який уповільнює горіння та зберігає несучу здатність осердя. Наприклад, балка перетином 160х300 мм класу GL24h може мати клас R 60 при певних умовах навантаження та облицювання.

Будинки з будівництва з клеєного бруса часто використовуються для створення преміальних, архітектурно виразних об’єктів. Завдяки точності виготовлення на ЧПУ-верстатах, забезпечується ідеальна стиковка елементів, мінімізуючи щілини та підвищуючи загальну повітронепроникність конструкції. Це важливо для оптимізації роботи систем вентиляції та опалення, зменшуючи енергоспоживання. Проєкти з клеєного бруса дозволяють реалізовувати великі прольоти для балок та перекриттів, створюючи просторі відкриті інтер’єри без зайвих опор. Це надає значну гнучкість в плануванні. Коефіцієнт лінійного розширення клеєного бруса є мінімальним, що виключає появу тріщин і деформацій, характерних для цільної деревини, забезпечуючи високу експлуатаційну надійність протягом десятиліть.

Зрубові будинки — це одна з найдавніших технологій дерев’яного будівництва, яка передбачає використання цільних колод для створення стін. Розрізняють ‘дикий зруб’ (колоди ручної обробки з природною конусністю) та ‘оциліндрований брус’ (механічно оброблені колоди однакового діаметра). Незважаючи на свою естетичну привабливість та природність, ця технологія має ряд технічних особливостей, які вимагають уважного розгляду.

Основний виклик зрубових будинків полягає в їхній усадці. Протягом перших 3-5 років будівля може давати усадку до 7-10% від початкової висоти, що вимагає застосування спеціальних компенсаційних елементів (наприклад, домкратів у вертикальних опорах) та відтермінування фінішних опоряджувальних робіт. Крім того, природна геометрія колод та ручна рубка роблять практично неможливим досягнення високої повітронепроникності без значних додаткових зусиль по герметизації міжвінцевих швів.

Теплотехнічні характеристики зрубових стін також є предметом дискусій. Згідно з ДБН В.2.6-31:2016, для зовнішніх стін U-значення не повинно перевищувати 0.28 Вт/(м²·К). Колода діаметром 240 мм (λ ≈ 0.15 Вт/(м·К)) матиме U-значення близько 0.625 Вт/(м²·К), що значно перевищує нормативні вимоги. Для досягнення відповідності сучасним стандартам енергоефективності, зрубові стіни часто потребують додаткового зовнішнього або внутрішнього утеплення, що, на жаль, приховує природну естетику деревини або зменшує внутрішній простір. Герметизація міжвінцевих швів зазвичай виконується конопаткою або сучасними акриловими герметиками, що має критичне значення для мінімізації інфільтрації повітря та збереження тепла. Недостатня герметизація може призвести до значних тепловтрат, нівелюючи теплову інерцію масивної деревини.

Вогнестійкість цілісних колод подібна до клеєного бруса: масивна деревина обвуглюється, утворюючи захисний шар. Однак, на відміну від клеєного бруса, де перетин елементів більш прогнозований і стандартизований, для зрубових конструкцій розрахунок класу вогнестійкості (наприклад, R 30 або R 60) потребує більш детального інженерного аналізу, що враховує фактичні діаметри та види деревини. Втім, як показує практика, будинки з технології дикого зрубу демонструють хорошу опірність вогню завдяки великій масі деревини. Наприклад, колода діаметром 240 мм може забезпечити REI 60 при певних навантаженнях.

Незважаючи на технічні виклики, зрубові будинки користуються популярністю завдяки своїй природності, унікальній атмосфері та довговічності. Застосування сучасних технологій герметизації та додаткового утеплення дозволяє значно покращити їхні експлуатаційні характеристики, роблячи їх придатними для комфортного проживання в сучасному кліматі України. Особливе значення має правильний вибір деревини та її сушка, що дозволяє мінімізувати деформації та утворення тріщин, які можуть негативно впливати на теплову ефективність стін.

Каркасна технологія будівництва полягає у створенні несучого каркаса з дерев’яних балок та стійок, який згодом заповнюється ефективним утеплювачем та обшивається ззовні та зсередини. Це одна з найпоширеніших та економічно вигідних технологій у світі, що відрізняється високою швидкістю зведення та значною гнучкістю в архітектурних рішеннях. Стандартне проєктування каркасних будинків в Україні базується на ДБН В.2.6-162:2010 ‘Дерев’яні конструкції’.

Ключова перевага каркасних будинків полягає в можливості легко досягти високих показників теплової ефективності. Простір між елементами каркаса (наприклад, стійками 150х50 мм) може бути повністю заповнений мінеральною ватою, целюлозним утеплювачем або PIR-плитами. При використанні 200 мм мінеральної вати (λ ≈ 0.035 Вт/(м·К)) у стіні з кроком стійок 600 мм, U-значення може становити 0.17-0.20 Вт/(м²·К), що легко перевищує вимоги ДБН В.2.6-31:2016 для зовнішніх стін в Україні. Однак, для збереження цих показників критично важливим є забезпечення високої повітронепроникності оболонки (n50 ≤ 1.5 h-1 для класу А енергоефективності) та ефективного керування паропроникністю, що досягається за допомогою пароізоляційних та вітрозахисних мембран. Неякісний монтаж цих шарів може призвести до значних тепловтрат через конвекцію та зволоження утеплювача.

Вогнестійкість каркасних конструкцій, на відміну від масивної деревини, значною мірою залежить від типу та кількості зовнішніх та внутрішніх облицювальних матеріалів. Наприклад, стіна з дерев’яним каркасом, обшита двома шарами гіпсокартонних плит з кожної сторони, може забезпечити клас вогнестійкості REI 45 або навіть REI 60, відповідно до EN 13501-2, за рахунок захисних властивостей гіпсокартону. Без відповідного облицювання, несучі дерев’яні елементи каркаса будуть більш вразливі до вогню, ніж масивні колоди або CLT-панелі. Тому проєктування пожежної безпеки каркасних будинків вимагає детального розрахунку та вибору матеріалів.

Будівництво каркасні будинки дозволяє використовувати легкі фундаменти, що зменшує загальну вартість проєкту. Гнучкість в обробці дає можливість реалізувати будь-які дизайнерські рішення: від класичних до сучасних фасадів. Швидкість зведення каркаса та можливість негайного утеплення роблять цю технологію однією з найбільш привабливих для індивідуального будівництва. Також каркасні конструкції дозволяють інтегрувати сучасні інженерні системи та комунікації всередині стін, що підвищує естетику та функціональність будівлі. Важливою перевагою є також можливість модифікації та добудови з мінімальними зусиллями, що робить каркасні будинки адаптивними до змінних потреб власників.

Для об’єктивного порівняння будівельних технологій необхідно розглянути їхні ключові технічні показники, такі як коефіцієнт теплопередачі (U-значення), термічний опір (R-значення) та клас вогнестійкості згідно з європейськими стандартами та ДБН України.

Теплотехніка (U/R-значення):

• CLT-панелі: Базова CLT-панель має U-значення близько 0.5-1.0 Вт/(м²·К) залежно від товщини. Для досягнення нормативу ДБН В.2.6-31:2016 (U ≤ 0.28 Вт/(м²·К) для стін першої температурної зони України) потрібно додаткове утеплення 150-200 мм мінеральної вати або PIR-плит. З ним U-значення легко знижується до 0.15-0.20 Вт/(м²·К), що відповідає стандартам будинків з низьким енергоспоживанням.
• Клеєний брус (GL24h): Стіна з клеєного бруса товщиною 200 мм має U-значення близько 0.65 Вт/(м²·К). Це вимагає додаткового утеплення 100-150 мм для досягнення нормативних показників. Після утеплення U-значення може досягати 0.20-0.25 Вт/(м²·К).
• Зрубові будинки: Колода діаметром 240 мм має U-значення близько 0.625 Вт/(м²·К). Це найбільш теплоємна, але найменш теплоефективна технологія без додаткового утеплення. Для відповідності ДБН, зруб потребує зовнішнього або внутрішнього утеплення 100-150 мм та ретельної герметизації міжвінцевих швів, що може знизити U до 0.25-0.30 Вт/(м²·К).
• Каркасні будинки: Ця технологія дозволяє найлегше досягти високих U-значень. Стіна з каркасом 150-200 мм, заповнена утеплювачем, може мати U-значення 0.15-0.20 Вт/(м²·К) без додаткових зовнішніх шарів. Головне — це забезпечення належної повітронепроникності (n50 до 1.5 h-1), що є критичним для запобігання конвективним тепловтратам.

Вогнестійкість (EN 13501-2):

• CLT-панелі: Завдяки великій масі та контрольованому обвуглюванню, CLT може досягати класів вогнестійкості REI 60, REI 90 і навіть REI 120, що є однією з найкращих характеристик серед дерев’яних матеріалів.
• Клеєний брус (GL24h): Має хороші показники вогнестійкості (R 30, R 60, R 90) за рахунок прогнозованого обвуглювання зовнішніх шарів, що захищає несуче осердя.
• Зрубові будинки: Масивні колоди демонструють високу природну опірність вогню. Залежно від діаметра, можуть досягати R 30-R 60. Однак міжвінцеві щілини можуть стати шляхами для поширення вогню, якщо не забезпечена належна герметизація.
• Каркасні будинки: Вогнестійкість сильно залежить від зовнішнього та внутрішнього облицювання. З використанням гіпсокартонних плит можна досягти REI 45-REI 60, але без них каркас більш вразливий.

Таким чином, кожна технологія має свої сильні та слабкі сторони. CLT та клеєний брус пропонують прогнозовану та високу структурну і вогнестійкість, каркас – легкість досягнення високих теплотехнічних показників, а зруб – естетику та традиційність. Вибір оптимального рішення вимагає комплексного підходу та врахування конкретних проєктних вимог.

Конструктивна стійкість є фундаментальним параметром, що гарантує безпеку та довговічність будівлі протягом всього терміну експлуатації. Всі чотири розглянуті технології мають свої особливості щодо здатності витримувати навантаження (вертикальні, горизонтальні, вітрові, сейсмічні) та зберігати геометрію. Розрахунки виконуються згідно з ДБН В.2.6-162:2010 ‘Дерев’яні конструкції’ та європейськими нормами Eurocode 5 (EN 1995-1-1).

• CLT-панелі: Завдяки багатошаровій перехресній орієнтації ламелей, CLT володіє високою міцністю у двох площинах, що робить її ідеальним матеріалом для несучих стін, перекриттів та дахів. Панелі працюють як діафрагми жорсткості, ефективно розподіляючи навантаження та забезпечуючи високу сейсмостійкість. Наприклад, дослідження показують, що 5-поверхові будівлі з CLT можуть витримувати землетруси до 9 балів за шкалою Ріхтера. Міцність на стиск перпендикулярно волокнам для CLT може досягати 3.5 МПа, що значно вище, ніж у цільної деревини.
• Клеєний брус (GL24h): Цей матеріал відрізняється високою однорідністю міцності та мінімальною кількістю дефектів, таких як сучки та тріщини, що характерні для цільної деревини. Завдяки цьому клеєний брус має прогнозовані механічні властивості та дозволяє проєктувати несучі конструкції великих прольотів (до 30 метрів і більше для балок) без проміжних опор. Його міцність на вигин може досягати 24 МПа (для класу GL24h), що значно перевищує показники масивної деревини. Довговічність клеєного бруса, при належному захисті від вологи, може сягати 100 років.
• Зрубові будинки: Конструктивна стійкість зрубових будинків значною мірою залежить від якості рубки та правильності усадкових компенсаторів. Хоча масивні колоди мають значну міцність, природна неоднорідність деревини та ризик утворення великих тріщин можуть впливати на довговічність. Усадка є основним викликом, що вимагає ретельного інженерного підходу та тривалого періоду для стабілізації конструкції. Наприклад, нерівномірна усадка може призвести до перекосів віконних та дверних прорізів. Проєктування зрубових будинків вимагає особливого врахування вузлів з’єднання, які повинні забезпечувати вільне переміщення елементів під час усадки, при цьому зберігаючи несучу здатність.
• Каркасні будинки: Каркас є системою, що складається з численних легких елементів. Їхня колективна робота забезпечує стійкість. Важливість якісного проєктування та монтажу вузлів з’єднання елементів каркаса неможливо переоцінити. Для забезпечення жорсткості використовуються укосини, плити обшивки (OSB, фанера) та інші діафрагми жорсткості. Довговічність каркасних будинків може бути дуже високою (100+ років) за умови якісного захисту дерев’яних елементів від вологи та біоушкоджень. Ключовим моментом є правильний вибір деревини для каркаса, її сушка до вологості 12-18%, а також застосування ефективних антисептичних та протипожежних просочень. До того ж, використання сучасні інженерні системи сприяє підтримці оптимального мікроклімату, що є запорукою довговічності дерев’яних конструкцій.

Особливу увагу слід приділяти захисту деревини від вологи, УФ-випромінювання та біологічного ураження (грибок, комахи) для всіх чотирьох технологій. Це досягається за допомогою правильного конструктивного захисту (широкі звіси даху, ефективний дренаж) та застосування сучасних захисних покриттів.

Вибір будівельної технології значною мірою визначається не тільки початковими інвестиціями, а й загальною вартістю володіння (Total Cost of Ownership, TCO) протягом усього життєвого циклу будівлі. Цей аспект особливо актуальний в Україні, де енергоносії дорожчають, а вимоги до енергоефективності зростають.

• CLT-панелі: Початкові інвестиції в CLT-будівництво є вищими, ніж у каркасне, і порівнянні або дещо вищі за клеєний брус. Однак висока швидкість монтажу (до 30% швидше, ніж клеєний брус) та мінімізація мокрих процесів на будмайданчику дозволяють скоротити загальні терміни будівництва та знизити витрати на робочу силу. Висока заводська готовність панелей зменшує ризики помилок та відходів. Довгостроково, висока енергоефективність CLT-будинків, навіть з додатковим утепленням, забезпечує значну економію на опаленні та кондиціонуванні. Термін служби CLT-будинків оцінюється в 100+ років.
• Клеєний брус (GL24h): Вартість клеєного бруса є однією з найвищих серед дерев’яних технологій, що зумовлено складним виробничим процесом та високою якістю матеріалу. Проте, як і CLT, він дозволяє значно прискорити монтаж та зменшити усадку, що знижує витрати на подальші оздоблювальні роботи. Експлуатаційні витрати, враховуючи необхідність додаткового утеплення, є помірними, але можуть бути оптимізовані за рахунок прецизійної збірки, що забезпечує низькі показники повітронепроникності. Термін служби будівель з клеєного бруса також перевищує 100 років.
• Зрубові будинки: Вартість будівництва зрубу може бути досить варіативною, залежно від типу рубки (дикий чи оциліндрований) та кваліфікації майстрів. Хоча ціна деревини може здаватися нижчою, ніж клеєного бруса, додаткові витрати на компенсацію усадки, тривалий період будівництва, потребу в доутепленні та регулярній герметизації міжвінцевих швів можуть значно збільшити TCO. Експлуатаційні витрати на опалення можуть бути вищими через складність досягнення високих U-значень та імовірну інфільтрацію повітря. Термін служби якісно збудованого зрубу може досягати 100-200 років, але вимагає регулярного обслуговування.
• Каркасні будинки: Ця технологія є найдоступнішою за початковими інвестиціями. Швидкість зведення каркаса та легкість його утеплення роблять її привабливою для більшості забудовників. TCO для каркасних будинків може бути найнижчим, особливо якщо досягнуто високих показників енергоефективності (U-значення 0.15-0.20 Вт/(м²·К)) та належної повітронепроникності. Економія на опаленні є значною. Однак, важливо не економити на якості матеріалів та монтажу паро- та вітроізоляції, щоб уникнути проблем з вологою та тепловтратами. За умови правильного проєктування та використання якісних матеріалів, модульні будинки можуть мати тривалий термін експлуатації, порівнянний з іншими дерев’яними конструкціями. Витрати на обслуговування зовнішніх фасадів каркасних будинків залежать від обраного матеріалу, від штукатурки до дерев’яної вагонки чи сайдингу.

Враховуючи тенденції зростання цін на енергоносії в Україні, інвестиції в енергоефективні технології, такі як CLT та каркасні будинки з оптимальним утепленням, є найбільш виправданими у довгостроковій перспективі, забезпечуючи значну економію на опаленні та кондиціонуванні. Важливо також враховувати місцеві будівельні норми та доступність кваліфікованих підрядників для кожної технології.

Вибір оптимальної технології будівництва є комплексним рішенням, що враховує низку факторів: бюджет, терміни, бажаний рівень енергоефективності, архітектурні вподобання та специфіку ділянки. Для українського забудовника, з урахуванням місцевого клімату та нормативної бази, можна сформувати наступні рекомендації.

• CLT-панелі: Ідеальний вибір для тих, хто шукає максимальну швидкість будівництва, високу конструктивну міцність, сейсмостійкість та енергоефективність. Хоча початкові витрати вищі, значна економія на термінах та експлуатації робить цю технологію привабливою для інвесторів та для проєктів, де важливий швидкий ввід в експлуатацію. CLT дозволяє реалізовувати складні архітектурні рішення та великі відкриті простори. Це ідеально підходить для сучасних міських та приміських будинків, що прагнуть відповідати найвищим стандартам енергозбереження. Прикладом може слугувати будівництво багатоповерхових дерев’яних споруд, де CLT демонструє свою перевагу.
• Клеєний брус (GL24h): Оптимальний для тих, хто цінує естетику натуральної деревини, високу точність, мінімальну усадку та довговічність. Це преміальний матеріал, що дозволяє створювати елегантні та функціональні будинки. Він підходить для тих, хто готовий інвестувати у високу якість та унікальний вигляд, а також для архітектурних рішень з великими балками та прольотами. Для досягнення високої енергоефективності, як правило, потребує додаткового утеплення, але його стабільність форм дозволяє це зробити ефективно. Будинки з клеєного бруса добре підходять для гірських регіонів, таких як Карпати, де важлива міцність та здатність витримувати значні снігові навантаження.
• Зрубові будинки: Вибір для прихильників традиційного стилю, природних матеріалів та унікальної атмосфери. Якщо для вас естетика ‘дикого’ або ‘оциліндрованого’ бруса є пріоритетом, і ви готові прийняти особливості, пов’язані з усадкою та потребою в додатковому утепленні та герметизації, то зруб може стати вашим варіантом. Важливо звертати увагу на якість деревини та професіоналізм будівельників, щоб мінімізувати потенційні проблеми з тепловтратами та деформаціями. Це рішення часто обирають для заміських будинків, бань та рекреаційних об’єктів.
• Каркасні будинки: Найкращий варіант для обмеженого бюджету та стислих термінів. Завдяки гнучкості в утепленні, каркасна технологія дозволяє легко досягти найвищих показників енергоефективності при відносно низьких початкових витратах. Вона також надає максимальну свободу в архітектурних та дизайнерських рішеннях фасаду та інтер’єру. Однак, критично важливим є контроль якості на кожному етапі монтажу, особливо щодо паро- та вітроізоляції. Це є найпопулярнішим вибором для індивідуального житлового будівництва в Україні, особливо для проєктів, що прагнуть до стандарту ZEB (Zero Energy Building).

Незалежно від обраної технології, успіх проєкту залежить від якісного проєктування, дотримання будівельних норм та стандартів (ДБН, EN), використання сертифікованих матеріалів та залучення кваліфікованих фахівців. Не варто забувати про важливість професійного архітектора та конструктора, які допоможуть адаптувати обрану технологію до ваших потреб та умов ділянки.