Drewniane miasto
Gdy za czasów cesarza Tytusa Pliniusz Starszy umieścił w czwartej księdze swej Historii Naturalnej wzmiankę o macedońskim mieście Xylopolis (Ξυλόπολις, o którego lokalizacji do dziś toczą się spory), nikt z ówczesnych Rzymian ani Greków nie przypuszczał, że dwa tysiące lat później nazwa ta, oznaczająca „drewniane miasto”, nabierze nowego znaczenia i wyrazi zamysł przebudowy miast i metropolii tak, aby były one raczej podporządkowane naturze niż jej wrogie, i drewniane, a nie betonowe.
Owszem, koncepcja budynków i całych miast z drewna jest tak stara, jak cywilizacja, bo przecież także u nas w minionych stuleciach wsie i miasteczka miewały niemal wyłącznie drewnianą zabudowę, lecz gdy nadeszły kolejne epoki: miast przemysłowych (z kultem żeliwa i stali), miast nowoczesnych (z kultem betonu i szkła), miast ponowoczesnych (z kultem aluminium i tworzyw polimerowych) itp., to drewniany budulec wyparto jako szkodliwy, bo ukradziony naturze, palny, nietrwały i o małej wytrzymałości. Architektów stosujących drewno uważano poniekąd za uroczych dziwaków.
Trzeba więc było, by lubujący się w drewnie australijski architekt Glenn Murcutt otrzymał w 2002 roku nagrodę Pritzkera (będącą w architekturze odpowiednikiem nagrody Nobla), by krytycy architektury i sami architekci przestali wstydzić się drewnianych budynków. Emancypacji tego budulca sprzyjał też postęp w jego obróbce i przetwórstwie, właściwie pozbawiający drewno jego zasadniczych wad: palności, niejednorodności oraz podatności na paczenie i na korozję biologiczną.
Później drewnianą architekturą zachwycili się i zaczęli ją kreować kolejni laureaci nagród Pritzkera: Peter Zumthor (2009), Eduardo Souto de Moura (2011), Wang Shu (2012) i Shigeru Ban (2014). I co ciekawe, drewniane budynki zaczęły przeważać wśród pawilonów wznoszonych na Wystawach Światowych w Hanowerze (2000), Aichi (2005), Saragossie (2008), Szanghaju (2010) i Mediolanie (2015). Nawiasem mówiąc, na każdej z tych wystaw także Polska wystawiała znakomite architektonicznie pawilony, nawiązujące do estetyki i symboliki drewna.
Inspirowany tradycyjną dalekowschodnią konstrukcją klamrową drewniany pawilon Japonii na wystawę Expo 2015 w Mediolanie (proj. arch. AtsushiKitagawara)
Technologia – czyli o tym, jak zbudować 160-metrową drewnianą kopułę
W latach 60. XIX wieku zaczęto szybko rozwijać znaną już wówczas od dość dawna technologię sklejania warstw drewna (lamelli, obłogów), tak aby uzyskać wielkogabarytowe drewniane elementy pozbawione trzech podstawowych wad towarzyszących drewnu: łatwopalności, niejednorodności struktury skutkującej paczeniem się oraz ograniczeń gabarytowych. Drewno klejone weszło do technologicznego arsenału architektów oraz budowlańców i już w 1866 roku Josiah George Poole użył tego budulca w jednym z budynków uniwersyteckich w Southampton.
W ciągu kolejnego stulecia największe kopuły z drewna klejonego zaczęły osiągać rozpiętości rzędu niemal stu metrów, czego przykładem była wzniesiona w 1957 roku hala Brick Breeden Fieldhouse na terenie kampusu Montana State University w Bozeman w USA. Wkrótce zaczęto wznosić jeszcze większe drewniane przekrycia: drewniana kopuła nad halą widowiskową w Tacoma w stanie Waszyngton ma średnicę 160 metrów, a ta nad halą w Marquette w stanie Michigan – 163 m.
W drugiej połowie XX wieku opracowano i rozwinięto też nowe rodzaje budulców na bazie drewna:
- drewno łączone warstwowo za pomocą drewnianych kołków (dowel laminated timber, dowellam, DLT),
- drewno klejone krzyżowo (cross-laminated timber, CLT),
- kompozytowe płyty TCC (timber-concrete composite) z warstwy drewna połączonej z warstwą betonową,
- kompozyty SIP (structural insulated panel) z warstwą izolującą,
- kompozyty WPC (wood-plastic composite) z włókien drzewnych wzmacnianych tworzywami sztucznymi, stosowane jako okładziny i elementy konstrukcyjne w miejscach narażonych na wilgoć.
Natomiast w XXI wieku udoskonaleniom drewnianego budulca zaczęły towarzyszyć próby ponownego zastosowania dawnych rozwiązań technologicznych. Architekci sięgnęli do konstrukcji drewnianych historycznych i ludowych, takich jak staroangielska konstrukcja buksztelowa (cruck frame), starochińska słupowo-klamrowa (dougong), wieńcowa (w tym starojapońska azekura-zukuri czy wschodnioeuropejska izbicowa), polanowa (północnoamerykańska cordwood masonry, szwedzka kubbhus), przysłupowa i różne rodzaje dalekowschodnich drewnianych konstrukcji podpierających się wzajemnie czy też wzajemnie zakleszczonych (reciprocal structures). Czerpano z nich inspiracje estetyczne i technologiczne. Sięgnięto też do dawnych rozwiązań wykończeniowych, takich jak na przykład japońska impregnacja drewna yakisugi albo shōsugiban.
Plyscrapers – niebosiężne drewniane wieżowce
Wzorem drzew drewniane budynki od dawna pięły się ku niebu: wzniesiony w 1242 roku kościół w norweskim Heddal, zachowany po dziś dzień, ma około 30 m wysokości. Nieco wyższe są 34-metrowe stare drewniane pagody w chińskim Zhangye i w japońskim Hōryū-ji. 37 metrów ma wzniesiona w 1714 roku Cerkiew Przemienienia Pańskiego w Kiży w rosyjskiej Karelii, 49 metrów – cerkiew w rumuńskim Plopis, zaś 54 metry – wieża cerkwi w Surdești. Ale są jeszcze wyższe stare drewniane budynki: pagoda Siakjamuni w kompleksie świątyni Fogong w Yingxian pochodzi z 1195 roku i ma 67 metrów wysokości, zaś współczesna (z 2013 roku), choć wykonana tradycyjną ciesiołką, drewniana wieża klasztoru w rumuńskiej wsi Săpânța nad Tisą wznosi się na wysokość aż 75 metrów.
Na tle tych danych niemal baśniowo pobrzmiewa informacja, którą w 547 roku n.e. zawarł Yang Xuanzhi w swym Opisie buddyjskich świątyń Luoyangu, mianowicie, że w 516 roku wzniesiono drewnianą pagodę o wysokości aż 147 metrów, zatem byłaby ona półtora raza wyższa od warszawskich Złotych Tarasów. Była ona widoczna z odległości około 50 kilometrów. Niestety w 534 roku zniszczył ją pożar wywołany uderzeniem pioruna.
Wiele, jeśli nie większość dawnych drewnianych budynków, w tym także tych najwyższych, tu niewymienionych, ginęło od pożarów. Groźba ognia powstrzymywała później architektów przed projektowaniem drewnianych wysokościowców, lecz to ryzyko pokonano udoskonaleniem sposobów chemicznej impregnacji drewna i wprowadzeniem trudnozapalnych masywnych elementów budowlanych z drewna klejonego (GLT) i drewna klejonego krzyżowo (CLT).
Od mniej więcej 2008 roku zaczęły powstawać drewniane budynki wysokie (25-55 m), takie jak drewniany siedmiopiętrowy apartamentowiec E3 (skrót od Esmarchstraße 3) w berlińskiej dzielnicy Prenzlauer Berg (proj. Tom Kaden i Tom Klingbeil) czy ośmiopiętrowy blok H8 w Bad Aibling w Górnej Bawarii (proj. Architekturbüro Schankula, 2011). I wciąż powstają nowe, a do najbardziej znanych należy 18-kondygnacyjny, 53-metrowy dom studencki Brock Commons w kampusie Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej pod Vancouver (proj. Aston Ostry Architects, 2017).
Jeśli nie liczyć wspomnianych nielicznych wież cerkiewnych i pagód, a także stawianych w latach trzydziestych XX wieku drewnianych masztów radiowych na terenie ówczesnych Niemiec (na przykład maszt w Gliwicach ma 111 metrów wysokości, a nieistniejący już maszt w Mühlacker miał aż 190 metrów), to w budownictwie drewnianym dopiero niedawno pokonano granicę 55 metrów, od której budynki nazywane są już nie wysokimi, a wysokościowymi. Na ukończeniu jest budowa 21-kondygnacyjnego 73-metrowego bloku mieszkalnego HAUT przy Korte Ouderkerkerdijk w Amsterdamie. W 2021 roku ukończono też budowę 19-kondygnacyjnego 76-metrowego domu kultury (Sara Kulturhus) w szwedzkim mieście Skellefteå, zaprojektowany przez White Arkitekter. 24 piętra i 84 metry wysokości ma wiedeński drewniany wieżowiec HoHo, ukończony w 2019 roku; w tym samym roku ukończono też budowę 18-kondygnacyjnego 85-metrowego budynku biurowo-hotelowego Mjøstårnet w norweskim Brumunddal. W 2022 roku planowane jest zakończenie budowy 86-metrowego 25-kondygnacyjnego budynku Ascent w Milwaukee. Kolejne „drewniane drapacze chmur” są w budowie (Terrace House w Vancouver, Albizia w Lyonie i inne).
Architekci coraz chętniej projektują budynki jeszcze wyższe, których powstanie nie wykracza poza etap projektu z uwagi na koszty. Przykłady to 40-kondygnacyjny 133-metrowy drewniany wieżowiec Trätoppen w Sztokholmie (proj. Anders Berensson), 80-kondygnacyjny 228-metrowy drewniany wieżowiec River Beech Tower w Chicago (proj. Perkins+Will), 80-kondygnacyjny 304-metrowy drewniany wieżowiec Oakwood w Londynie (proj. PLP Architecture). Projekty te wykonuje się czasem z myślą o realizacji w przyszłości, czasem dla promocji firmy inwestorskiej lub projektowej, czasem dla zbadania możliwości technologicznych, jak w przypadku tego ostatniego projektu, dofinansowanego grantem uniwersyteckim przez Engineering and Physical Sciences Research Council i wspieranego autorytetem uniwersytetu w Cambridge.
A niedawno na horyzoncie technologicznych możliwości pojawił się jeszcze niewybudowany (lecz już szczegółowo zaprojektowany przez Nikken Sekkei) 350-metrowy drewniany biurowiec japońskiej firmy drzewnej Sumitomo Forestry. Zapowiadano jego wzniesienie w samym centrum Tokio do 2041 roku. Czy faktycznie powstanie? Czy jest tylko „marketingową wrzutą”? Dziś nie wydaje się, by jego wybudowanie uniemożliwiały ograniczenia technologiczne.
„Drewniane drapacze chmur” w kulturze i nauce
Moda na „drewniane drapacze chmur” stała się częścią współczesnej kultury. Temat chętnie podchwyciły portale internetowe, czasopisma i gazety: „The Economist” już przed kilku laty na pierwszej stronie zamieścił artykuł Plyscrapers – Tall buildings, „Forbes” – Tree Houses: Is Wood Really The Future Of Skyscrapers?, „BBC Future” – Plyscrapers: The rise of the wooden skyscraper, „The Guardian” – Wooden skyscrapers could be the future of flat-pack cities around the world oraz Plyscraper city: Tokyo to build 350m tower made of wood i tak dalej. W 2018 roku w londyńskiej Roca Gallery (a później w innych oddziałach firmy Roca, dysponujących przestrzeniami ekspozycyjnymi) eksponowano wystawę Timber Rising – Vertical Visions for the Cities of Tomorrow.
Temat ten podjęli też uczeni. Na przykład w 2018 roku w USA zespół jednostek projektowo-badawczych Kaiser + PATH otrzymał od rządowej jednostki USDA Forest Service grant badawczy na ocenę wykonalności drewnianego 36-piętrowego 91-metrowego wieżowca The Spar w Portland. Podobnych projektów badawczych pojawiło się ostatnimi laty co najmniej kilkanaście. A rok wcześniej wydano opracowany przez zespół niemieckich inżynierów pierwszy podręcznik projektowania drewnianych budynków wysokich i wysokościowych, ATLAS – Mehrgeschossiger Holzbau (aut. Hermann Kaufmann, Stefan Krötsch, Stefan Winter); wkrótce wydano też jego edycję angielskojęzyczną, a w roku bieżącym (2021) ma się pojawić jego drugie zaktualizowane wydanie.
Drewniane metropolie
Marsz ku światu nowoczesnych drewnianych budynków prowadzić ma jeszcze dalej, a horyzontem są drewniane miasta i metropolie. Na razie istnieją tylko w wyobraźni architektów, choć niektóre biura projektowe wręcz zasłynęły z wizji drewnianych miast, takich jak drewniane miasto Bamboo City kilkuosobowego chińsko-szwajcarskiego zespołu Penda/Precht oraz tegoż biura projekt drewnianego miasteczka wystawowego na pekińskie międzynarodowe targi ogrodowe (International Horticultural Expo 2019), czy też niektóre teoretyczne projekty londyńskiego biura Ordinary.Ltd (arch. Magnus Larsson i Alex Kaiser), takie jak Arboria.
Właśnie dzięki tym projektom, ich twórcom i innym zakochanym w drewnie zespołom architektów i grafików o wizjonerskim zacięciu (a w ich skład często wchodzą też nauczyciele akademiccy), z roku na rok nabrzmiewa pytanie o możliwości i potrzeby projektowania drewnianych miast i o sens całej tej idei, która tak zachwyca krytyków i media. Ale co w niej pociąga architektów, uczonych, dziennikarzy i niektórych polityków, oprócz niezwykłej estetyki drewna?
Po pierwsze, troska o środowisko i klimat. Postulowany podstawowy budulec drewnianych miast przyszłości, czyli drewno klejone, zawiera węgiel. Budowlane użycie drewna może więc być jednym ze sposobów wychwytywania dwutlenku węgla z atmosfery, a przez to przeciwdziałania zmianom klimatu.
Po drugie, wznoszenie budynków z prefabrykatów z drewna klejonego i krzyżowo klejonego może być bardzo szybkie, wręcz nieporównywalne pod względem szybkości montażu z żadną inną technologią budowlaną, nawet z budownictwem stalowym. Staje się więc bardzo opłacalne tam, gdzie w grę wchodzi czas. A jeśli błyskawiczne postawienie drewnianego budynku daje zysk, to o ileż cenniejsza wydaje się możliwość szybkiego wzniesienia zespołu mieszkaniowego lub dzielnicy. A w razie klęski żywiołowej technologia szybkiego modułowego budowania z prefabrykatów CLT pozwala natychmiast zareagować na nowo powstałe potrzeby – na przykład bezdomności, ewakuacji itp.
Po trzecie, systemy współczesnych prefabrykatów CLT pozwalają na szybki demontaż budynku, a zatem ułatwiają też ewentualne błyskawiczne przebudowy. Budynek można bowiem złożyć niczym z klocków i niczym z klocków zdemontować, przebudować, rozbudować, zmniejszyć itp.
Oczywiście problemem będą wówczas elementy instalacyjne i wykończeniowe, utrudniające dostosowanie obiektu do nowych potrzeb, ale przynajmniej system konstrukcyjny nie będzie tu istotną przeszkodą. Zresztą drewniane rozwiązania wykończeniowe również coraz częściej bywają szybko demontowalne. Budynek jest więc „elastyczny”, łatwy w dostosowaniu do zmieniających się potrzeb – poniekąd staje się ruchomością. A „elastyczność” budynków implikuje łatwość zmian tkanki budowlanej w większej skali, mianowicie zespołów budynków, dzielnic czy wreszcie całych miast. Jest to niezwykle cenna cecha, rozumiana przez tych, którzy mieli do czynienia z problemami podczas wyburzania betonowych dzielnic.
Autor
JAROSŁAW SZEWCZYK, dr hab. inż. arch., prof. PB
Pracownia Urbanistyki i Planowania Przestrzennego, Wydział Architektury, Politechnika Białostocka
Absolwent Wydziału Architektury Politechniki Białostockiej (1996), później doktorant (2006) i habilitant (2012) na Politechnice Warszawskiej, naukowo pasjonat ludowych i nietypowych sposobów budowania, ludowego zduństwa i ciesielstwa, autor 13 książek i około 200 innych publikacji (stan na początek 2021 roku). W dydaktyce zwolennik nauczania przez inspirację. Prywatnie okazjonalny maratończyk.