Конструктивная надёжность
- CLT (массивная древесина): преимущество — малая масса, поэтому сейсмические инерционные силы меньше ($F=ma$). Хорошо подходит для низко- и среднеэтажных зданий (обычно до $4$–$6$ этажей). Главный риск — поведение соединений: CLT как панельная система даёт жёсткие диафрагмы, но требует специально рассчитанных, пластичных узлов и устройств рассеяния энергии (связи, металлические узлы, демпферы). При правильной сейсмодеталировке и контроле монтажа конструктивная надёжность высокая; чувствительность к локальным ошибкам монтажа выше, чем у монолитного решения.
- Железобетон: больше масса (бóльшие сейсмические силы), но при правильной сейсмодеталировке (каркасы с обеспеченной пластичностью, расчёт по capacity design, стенки) система прогнозируемо пластична и устойчива. Подходит для любых высот; конструктивная надёжность высока при соблюдении норм и качества бетона/арматуры. Недостаток — большие инерционные нагрузки и жёсткость, требующая надёжных фундаментов.
Пожарная безопасность
- CLT: древесина горит, но крупные сечения обретают прогнозируемую зону обугливания и после этого сохраняют несущую способность. Требуется защита (штукатурка, гипсокартон) или расчёт огнестойкости по толщине панели; типичные решения дают огнестойкость порядка $30$–$90$ минут в зависимости от толщины и облицовки. Необходима система тушения (спринклеры), деление на пожарные отсеки и защита узлов. Экспонированные элементы — допустимы при проектировании, но требуют проверенных расчётов и тестов.
- Железобетон: негорючий материал, высокая встроенная огнестойкость благодаря покрытию арматуры; риск — термическое раскалывание/взрывной спalling при высоких температурах у плотного бетона (решается добавлением полипропиленовых волокон, увеличением покрытия). Как правило, проще получить требуемые классы огнестойкости без дополнительной облицовки.
Углеродный след
- CLT: низкий «встроенный» CO2 благодаря биогенной карбонизации древесины; при расчётах жизненного цикла CLT обычно даёт значительное снижение эмбодид‑CO2 по сравнению с железобетоном — типично снижение порядка $30$–$70$% в зависимости от местных условий поставки материалов и учёта замещения. Дальнейший эффект — возможность длительного хранения углерода в здании и потенциальное повторное использование элементов.
- Железобетон: высокий эмбодидный CO2 (производство цемента и бетона энергозатратно). Рециркуляция бетона возможна, но качество вторичного материала ниже; общий углеродный след выше, особенно для массивных конструкций.
Стоимость и сроки
- CLT: более высокая стоимость готовых панелей на единицу веса в некоторых регионах, но значительная экономия времени за счёт префабрикации и быстрой сборки — сокращение строительного графика может быть порядка $30$–$50$% в зависимости от объёма и логистики. Меньшая масса уменьшает затраты на фундаменты. В итоге суммарные затраты могут быть сопоставимы или немного выше/ниже (зависит от рынка, логистики, опыта подрядчика).
- Железобетон: в большинстве стран более привычен, материальные затраты на бетон/арматуру и длительная мокрая сборка дают более длительный график; трудозатраты и время укладываются в предсказуемую модель. Для критичных требований сейсмостойкости и большого объёма армирования стоимость может быть выше из‑за объёмов работ и фундаментов.
Жизненный цикл (долговечность, эксплуатация, утилизация)
- CLT: при правильной влажностной защите и обслуживании срок службы легко превышает $60$ лет; при тщательной эксплуатации может достигать и $100+$ лет. Преимущество — лёгкость демонтажа и повторное использование/переработка, низкие затраты при ремонте каркаса. Требует контроля влажности, антисептической обработки там, где контакт с влагой возможен.
- Железобетон: срок службы часто $\ge 75$ лет при надлежащем проектировании и антикоррозионной защите; менее требователен к климатическому контролю, устойчив к механическим воздействиям; переработка возможна, но вторичный материал имеет ограничения.
Практические рекомендации для средней школы в сейсмической зоне
- CLT разумен при проекте низко‑средней этажности (до $4$–$6$ этажей), если доступны квалифицированные проектировщики/подрядчики и предусмотрены:
- пластичные, испытанные соединения и система рассеяния энергии;
- надёжная огнезащита/спринклеры и компартментирование;
- защита от влаги и детальная антикоррозионная логистика;
- расчёт LCA и учёт локальной доступности древесины.
- Железобетон предпочтителен, если требуется большая высота, массовость, строгие требования по негорючести, или если в регионе высококвалифицированный бетонный сектор и сложные геотехнические условия (очень слабые грунты могут потребовать массивные фундаменты у обеих систем, но у CLT они легче).
- Гибрид (RC ядро/стены + CLT перекрытия/фасадки) часто оптимален: RC обеспечивает центры сопротивления и огневую/сейсмическую «жёсткость», CLT уменьшает массу и повышает скорость строительства, снижая эмбодид‑CO2.
Короткий вывод
- CLT: легче, быстрее, существенно ниже эмбодид‑CO2, чувствителен к качеству узлов, требует продуманной огнезащиты и влажностной защиты; хорош для низко‑среднеэтажной школы в сейсмике при наличии опыта.
- Железобетон: более тяжёлый, потенциально большие сейсмические силы, но предсказуемая пластичность и высокая огнестойкость; предпочтителен при высоких требованиях к негорючести, высоте или ограниченной компетенции по CLT.
Рекомендуется провести локальную сейсмическую проверку, LCA и экономический расчёт с учётом местных цен и доступности материалов; рассмотреть гибридную схему как компромисс.