安全な木造建築物のための炉

スイスでは木造建築がルネサンスを迎えている。 ホンガーベルクキャンパスのETH研究者は、火災シミュレーターを使用して、あらゆる規模の建物の建設に使用される木材コンポーネントをテストしています。 特注のオーブンにより、現実的な火災シナリオのシミュレーションが可能になります。

すべての建物火災が同じように発生するわけではありません。 可燃物に引火し、温度が上昇し、火が成長して広がります。 燃焼室内の区画のサイズと特性、火災負荷、温度、酸素濃度がその発展に影響を与えます。

チューリッヒ工科大学土木・環境・地質工学部の構造工学研究所の最近の買収は、さまざまな火災シナリオで木造構造物がどのように動作するかを示すことを目的としています。 ここから得られる洞察は、安全で持続可能な建築材料として木材の潜在的な用途を拡大するのに役立ちます。

建物の改修措置を含め、特に火災シミュレーション用に開発されたオーブンの価格は約 250 万スイスフランで、見た目は頑丈で、ホンガーベルクキャンパスの暖房棟に設置されています。 これは、高さ 1 メートル、幅 1 メートル、長さ約 1.7 メートルの燃焼室を備えた鋼鉄の桁で強化された金属立方体で構成されています。

火災シミュレーターは、2 つの長い側面に均等に半分に取り付けられた 10 個のガス バーナーによって制御されます。 オーブンは摂氏1,400度以上まで加熱できます。 テストは燃焼室の外側にある複数のカメラで記録され、燃焼ガスの組成も分析できます。

「オーブンの温度を 3 度まで正確にプログラムでき、炉内の酸素についても同じことができます」とアンドレア フランジ氏は誇らしげに説明します。 木材コンポーネントやその他の一般的な建築資材も、テスト中に最大 50 トンの荷重を受ける可能性があります。 木造構造の教授は火災シミュレーターの調達を開始し、その仕様の決定に関与しました。 「この炉を使用すると、さまざまな火災シナリオをシミュレートし、それが木造構造に及ぼす影響を研究することができます。」

スイスでは木造建築が盛んで、建物も増えている。 レーゲンスドルフ、ツーク、ヴィンタートゥール、チューリッヒでは、高さ75～108メートルの木造高層ビルが現在計画されているか、すでに建設中である。 これがまったく可能であるという事実は、フランギのグループが火災シミュレーターを使って実施したものなど、数十年にわたる研究作業によるものでもあります。 木材コンポーネントを接続するための新しい建築製品や技術も、ますます大規模で珍しい建築を促進します。

2004 年以前は、スイスでは木造 2 階建ての建物のみが許可されていました。 2005 年から基準は 6 階建てに引き上げられ、2015 年以降は事実上上限がなくなりました。 「計画されている高層ビルは間違いなく主力プロジェクトです」とフランギ氏は言う。 「しかし、木材は中高さの建物の建築材料として長い間確立されており、その優れた価格性能比、持続可能性、安全性により魅力的です。」

後者は驚くかもしれませんが、鉄骨梁は火災の際に変形して不安定になる可能性がありますが、木造建築は構造的な完全性をより長く保つことができます。

火災時の木の梁の耐荷重は、基本的にそのサイズによって決まります。 ビームが燃えると、1時間あたり約4センチメートルが火にさらされた面で木材から木炭に変わります。 潜在的な弱点は、接続要素と構造の詳細です。 現代の木造建築の潜在的な用途を拡大するために、アンドレア・フランジと彼のチームは、現実的な条件下での構造木材要素と接続部の燃焼挙動をさらに調査したいと考えています。 「建設部門は、気候に悪影響を与える排出量の大部分を占めています。私たちの研究により、再生可能でCO2を節約できる資源木材をさらに多く建設資材として確実に使用できるようにすることができます。」とフランギ氏は言います。

チューリッヒ工科大学提供