Żyliśmy w błędzie. Naukowcy rozwiali mit, przez który przepłacaliśmy

Przez lata inżynierowie podchodzili do drewnianych ścian z otworami okiennymi jak do elementów, które nie mają żadnej wartości konstrukcyjnej. Projektanci muszą zakładać, że te fragmenty budynków nie przenoszą żadnych obciążeń, co prowadzi do konieczności stosowania dodatkowych wzmocnień. Teraz okazuje się, że takie założenie było zbyt ostrożne, a same otwory okienne wcale nie pozbawiają drewnianych ścian ich wytrzymałości.

Okno w ścianie to słaby punkt? Nowe badania każą przeliczyć wszystko

Badacze z instytucji szwajcarskich postanowili sprawdzić, jak naprawdę zachowują się drewniane ściany z otworami okiennymi pod obciążeniem. Wyniki ich eksperymentów okazały się zaskakujące nawet dla samych naukowców. Testowane konstrukcje wytrzymały obciążenie poziome przekraczające 100 kiloniutonów, a to odpowiada mniej więcej sile, jaką wywierałoby na nie kilka samochodów osobowych. Problem braku dokładnych danych na temat nośności takich ścian wynikał z luki w przepisach budowlanych.

Czytaj też: Przyszłość fotowoltaiki zaczyna się w Chinach. Nowe ogniwa Huasun dadzą dużo prądu nawet na małym dachu

Jak wyjaśnia Nadja Manser z Empa, inżynierowie nie mieli i w sumie nadal nie mają wyjścia – muszą projektować budynki tak, jakby te fragmenty ścian nie istniały. Tego typu konserwatywne podejście skutkowało koniecznością dodawania stalowych kotew lub betonowych rdzeni, a to znacząco podnosiło koszty inwestycji i wydłużało czas budowy. Oto jednak czteroletni projekt badawczy, finansowany przez szwajcarskie władze, przyniósł przełomowe wyniki. Zespół przeprowadził serię testów, zaczynając od pojedynczych paneli, a kończąc na pełnowymiarowych, dwupiętrowych ścianach. Najbardziej spektakularne okazały się te ostatnie eksperymenty, gdzie konstrukcje wyposażono w liczne czujniki i kamery, a następnie systematycznie obciążano aż do momentu zniszczenia. Głośny huk, który rozległ się dopiero przy sile przekraczającej 100 kN, oznaczał jednak “tylko” pęknięcie jednej z belek, a nie całkowite zawalenie się konstrukcji.

Czytaj też: Prosty trik laboratoryjny może sprawić, że twoje panele będą o połowę wydajniejsze

Odkrycie to ma praktyczne konsekwencje dla branży budowlanej. Okazuje się, że ściany z otworami okiennymi rzeczywiście zapewniają mierzalną zdolność usztywniającą, co oznacza, że w przyszłości będzie można stosować mniej dodatkowych wzmocnień. W niektórych przypadkach możliwa będzie nawet rezygnacja z betonowych rdzeni, które do tej pory uważano za niezbędne w wielu drewnianych budynkach. Potencjał jest ogromny, więc nic dziwnego, że obecnie zespół pracuje nad uproszczonym modelem obliczeniowym, który pozwoli inżynierom na dokładniejsze przewidywanie zachowania ścian pod obciążeniem bocznym. Współpraca z partnerami branżowymi ma na celu przekształcenie złożonego modelu badawczego w praktyczne narzędzie, które będzie mogło być wykorzystywane w codziennej pracy projektantów.

Czytaj też: Mały pomysł, wielka rewolucja. Para wodna pozwala obniżyć koszty i wydłużyć życie ogniw

Chociaż wyniki badań brzmią obiecująco, to samo przejście od laboratoryjnych testów do powszechnego stosowania nowych zasad projektowania zawsze wymaga czasu i dodatkowych weryfikacji. Inżynierowie budowlani słusznie są ostrożni we wprowadzaniu jakichkolwiek zmian, gdyż bezpieczeństwo użytkowników budynków jest priorytetem. Niemniej jednak, odkrycie szwajcarskich naukowców może znacząco wpłynąć na przyszłość budownictwa drewnianego. Lepsze wykorzystanie naturalnych właściwości konstrukcyjnych drewna oznacza nie tylko niższe koszty, ale także większą ekologiczność całego procesu budowlanego.