Upotreba prirodnih materijala i inovativnih tehnika kod izgradnje studentskog paviljona

Motivirani primjerima dobre prakse u gradnji prirodnim materijalima u Europi, a posebno u susjednm državama Sloveniji i Hrvatskoj, lokalni stručnjaci uz pomoć kolega iz zemalja EU okupili su se oko izgradnje jednog takovog objekta u BiH. Projekt je okupio stručnjake iz različitih područja kao što su građevina, arhitektura, šumarstvo, poljoprivreda, strojarstvo, elektrotehnika, IT, ekonomija i obnovljive energije.

Studentski paviljon je niskoenergetska kuća građena s tradicionalnim, lokalnim građevinskim materijalima koji su zdravi za ukućane, ugodni i potpuno prirodni, kao što su drvo, slama, vuna i glina koji su poznati u našoj graditeljskoj praksi još iz starih vremena. Nosiva konstrukcija je drvena, zidovi su od slame s prirodnim žbukama, prozori i vrata su reciklirani, izolacija u podu i krovu je slama, a krov i jedan dio zidne plohe osmišljeni su kao zeleni. Ovčja vuna bit će postavljena kao izolacija u jedan dio poda i zida. Pošto su prirodni, ovi materijali se skoro 100% mogu reciklirati.

Iako korišteni materijali definitivno čine građevinske materijale za održivu budućnost, u praksi je situacija na žalost, drugačija. Nizak nivo znanja i informiranosti o prednostima ovih materijala, nemogućnost certificiranja, nedostatak pogona koji obrađuju spomenute materijale, te mali broj ljudi koji raspolažu vještinama i tehnikama obrade i ugradnje istih, čine ogromne prepreke za širu implementaciju gradnje prirodnim materijalima u BiH. Istraživanja i sam rad u praksi na ovom projektu ukazuje da je potrebno mnogo više raditi na globalnoj promociji prirodnih građevinskih materijala, te iznaći načine za njihovo certificiranje i plasiranje na domaće i strano tržište. Neophodno je vršiti edukaciju ne samo na fakultetima koji se bave ovom tematikom, već i u osnovnim školama kako bi se razvila svijest još kod najmlađe populacije o značaju korištenja prirodnih, reciklirajućih materijala vodeći računa o zaštiti čovjekove okoline. Paralelno je potrebno obučavati ljude koji će znati graditi prirodnim materijalima; broj takvih stručnjaka iz prakse je nevjerojatno mali. Upravo je cilj ljetne škole, koja se organizira dvije godine, a okuplja stručnjake i studente da ih kroz praktičnu primjenu i gradnju educira o tradicionalnim, prirodnim, lokalnim materijalima i održivim tehnikama građenja.

UVOD

Internacionalni Burch Univerzitet je u suradnji sa Savjetom za zelenu gradnju te velikim brojem partnera koji dolaze iz internacionalnih organizacija, Fakulteta u Zemlji, regiji i EU, lokalnim građevinskim kompanijama, nevladinim organizacijama i drugim akterima, pokrenuo projekt izgradnje privremenog, eksperimentalnog i edukacijskog paviljona u krugu kampusa Univerziteta. Nakon natječaja u svibnju 2015. godine, žiri (koji se sastojao od tri stručnjaka iz područja energetske učinkovitosti, dva inženjera, dva projektanta i jednog stručnjaka iz tradicionalnih metoda gradnje), je odabrao najbolji rad. Prvo mjesto na natječaju dodijeljeno je studentima Lamiji Durmiš, Ajli Ćatić, Kemalu Mariću i Amini Talić. Ocjenjivale su se ove kategorije: originalnost dizajna, sposobnost konceptualnog rješenja da odgovori projektnom zadatku, mogućnost implementacije alternativnih materijala i postizanje energetske učinkovitosti objekta. Nakon izbora najboljeg rješenja, pristupilo se implementaciji istog. Studentski paviljon će se graditi u dvije faze: prva faza izgradnje završena je u rujnu 2016. godine, dok se druga faza gradnje ovog objekta planira ovo ljeto.

Studenti s različitih fakulteta (arhitekura, građevina, IT, elektrotehnika, šumarstvo) zajedno su s radnicima na gradilištu, te profesorima sudjelovali u izgradnji paviljona uz nesebičnu pomoć građevinskih tvrtki koje su sudjelovale u projektu kroz donacije u znanju, materijalu, radnoj snazi ili opremi. Ovaj paviljon je prozvan i „sharing laboratory“, jer će profesori i stručnjaci iz prakse dijeliti njihovo znanje i inovativne ideje sa studentima u toku gradnje ali i kroz korištenje ovog objekta u budućnosti. Projekt paviljona je također eksperiment „uživo“ gdje će se provesti brojna ispitivanja u službi obrazovnih i naučnih dostignuća. Rezultati ispitivanja bit će korišteni u strateškom planiranju održivog razvoja pojedinih sektora.

ARHITEKTONSKO I KONSTRUKTIVNO RJEŠENJE

Objekt je amorfnog oblika, ukupne unutarnje površine od 46 m2; osnova i karakteristični poprečni presjek su prikazani na slici 1 i 2. 3D prikaz paviljona prikazan je na slici 3. Zidovi su od slame, kao i izolacija u podu i krovu. Dimenzije bala slame su  90×36,50 cm, gustoća je 73 kg/m3, dok je sadržaj vlage u balama ispod dozvoljenih 15%. Čitav objekt je izdignut od tla 40 cm kako bi se izbjegao prodor vlage u izolaciju od slame u podu i zidovima. Izolacija od lokalno proizvedene ovčje vune je također korištena na krovu i nekim dijelovima zida i poda radi istraživanja i podrške primjene ovog materijala u budućnosti kako u BiH tako i na regionalnim područjima.

Žbuke su od prirodnih materijala i to: unutrašnja žbuka je od ilovače, pijeska 0-4 mm granulacije, te usitnjene slame, dok se u vanjske dodaje i gašeno vapno radi jače zaštite od kiša i atmosferilija. Krov je jednovodni, te dovoljno velik da zaštiti zidove od atmosferilija. Na krovu se nalazi 12 cm zemlje, gdje je planirana sadnja seduma koje su prikupili studenti na planinama Trebeviću i Bjelašnici. Tehnologija izgradnje zelenog krova je također nekonvencionalna, jer se vodilo računa o korištenju što više prirodnih materijala. Jedini primjenjeni sintetički materijal je čepasta folija koja se nalazi ispod zemlje kao hidroizolacija za krov, te opšavi i oluci od lima. Stari prozori, vrata i daske za pokrov dobiveni su kroz donacije te su na licu mjesta reciklirani.

k58-sanela-1

Slika 1: Osnova studentskog paviljona

k58-sanela-2

Slika 2: Karakteristični poprečni presjek studentskog paviljona

k58-sanela-3

Slika 3: 3D prikaz studentskog paviljona

Korišteni su Baubook proračuni kako bi se došlo do vrijednosti toplinske provodljivosti [1]. Toplinska provodljivost ili U-vrijednost predstavlja brzinu prolaska topline kroz materijal ili dio objekta, kao što su prozor ili zid, podijeljeno s razlikom u temperaturi s dvije strane materijala. Bolji izolacijski materijal ima niže U-vrijednosti.

Nosivi sistem studentskog paviljona je drvena konstrukcija pri čemu su grede od lameliranog, a stupovi od običnog drveta (četinari). Ukupno ima 5 okvira čiji su rasponi 5 m + 2 x 2,85 m. Pravilno su raspoređeni na 2,5 m osim zadnjeg rastera koji je pod kutom u odnosu na ostale pri čemu se njegov raster kreće od cca 2,0 m do cca 4,0 m. nakon odabira mjerodavne kombinacije opterećenja i sprovedenog proračuna, usvojena je dimenzija držača okvira 20 x 46 cm pri čemu visina nije bila diktirana samo statičkim zahtjevima već i mogućnostima ugradnje slame. Stupovi dimenzija 20 x 20 cm su promjenljive visine s obzirom da je krov pod nagibom od 10%.  Veza držača i stupa je zglobna, putem čeličnih limova i vijaka. Veza stupova za temelje je uklještenje, također ostvareno preko čeličnih limova, M i fisher vijaka. Na gredu okvira se oslanjaju rožnjače čija je dimenzija 12 x 16 cm. Oslanjanje rožnjače je izvršeno putem zasijecanja istih kao i preko stabilizirajućih čavala koji su bočno pričvršćeni u tijelo rožnjače. Dimenzioniranjem su dobiveni presjeci poda 12 x 16 cm i 14 x 16 (neposredno ispod zidova od slame), a negdje je bilo potrebno udvostručiti nosače odnosno rastere dvostruko smanjiti kako bi zadržali istu visinu nosača. Za prijem horizontalnih sila tj. vjetra i potresnih opterećenja projektirani su spregovi u krovnoj ravnini koji će aplicirana opterećenja preuzeti i putem vertikanih spregova spustiti u temelje koji su armirano-betonski. Sve veze u spregovima su ostvarene putem čeličnih limova i vijčanih spojeva. Poznato je da je upotreba čelika nepovoljna sa stanovišta toplinskih mostova, no u tipu nosive konstrukcije koja je usvojena u studentskom paviljonu, takve veze su bile neizbježne.

k58-sanela-4567

Slika 4: Drvena konstrukcija, čelične veze, studentski rad
Slika 5: Početak radova na izolaciji krova
Slika 6: Slama i vježbe gradnje sa slamom
Slika 7: Izolacija od ovčje vune

Studentski paviljon neće imati instalacije za vodu i kanalizaciju. Predviđena su rasvjetna tijela, te utičnice i kompjuterska mreža, mreže za grijanje, te svi elementi zaštite od požara. Isprojektirana je ventilacija s rekuperatorom, gdje je lokalna tvrtka dala svoj puni doprinos da se usvoji rješenje optimizacije strojarskih instalacija uz pomoć low tech rješenja na terenu. U sljedećoj fazi je uz podršku donatora predviđena i ugradnja solarnih i PV (photovoltaic) panela te male vjetro turbine, koji bi napajali objekt električnom energijom kao i smart sistem koji će biti razvijen, izgrađen i instaliran kroz studentske radionice. Na ovaj način objekt studentskog paviljona bit će Gotovo Nulti Energetski objekat (Nearly Zero Energy Building).

STANJE NA TERENU I PROBLEMI PRILIKOM IMPLEMENTACIJE PROJEKTA

Iako je u izvornoj varijanti studentski paviljon trebao u potpunosti biti od prirodnih materijala, prvo odstupanje od predviđenog koncepta se dogodilo s temeljima. Ponudu za izradu kamenih temelja je dala samo jedna izvođačka tvrtka koja je na raspolaganju imala obučene klesare i koja je bila u mogućnosti izvesti temelje od kamena u datom vremenskom roku. No, ovakva vrsta radova je izuzetno skupa tako da je ponuda bila neprihvatljiva sa stanovišta financijskih ograničenja kojim je bila zadana izgradnja studentskog paviljona. Stoga se, na žalost, s nekonvencionalne varijante kamenih, prešlo na oubičajnu varijantu s betonskim temeljima.

Iako smo se u toku gradnje paviljona susreli i s drugim problemima, ipak je jedino odstupanje bilo u pogledu temelja. Drvena konstrukcija je i dalje zadržana ali uz manje poteškoće prilikom ugradnje s obzirom da stolari nisu imali prethodno potrebno iskustvo u praksi. Imajući u vidu da je 63% [2] teritorije BiH pokriveno šumama, iskorištenost ovog graditeljskog materijala je u ovom trenutku minimalno, te ne postoje primjeri dobre prakse masivnije upotrebe drveta. Stoga je potrebno raditi na promicanju svijesti o upotrebi ovog prirodnog materijala i to u svim segmentima (od projektanata, javnih službenika u svim institucijama, građevinskih industrija, fakulteta) te na osposobljavanju radne snage na implementaciji istog. Drvo je tradicionalni materijal, dobar prirodni izolator, materijal koji se može reciklirati, po svojim osobinama jedan od najzdravijih materijala u čovjekovom okruženju. S obzirom na dostupnost ovog materijala, konkurentnosti cijena rada i materijala, prednosti su koje BiH treba iskoristiti u budućnosti. Svijetli primjer u praksi predstavljaju pojedine bosanskohercegovačke tvrtke za proizvodnju montažnih drvenih kuća koje su obnovile svoje pogone, prilagodile se EU standardima i ponovo se uključile u konkurentno europsko tržište [4].

U Bosni i Hercegovini se proizvodi oko 200.000 tona slame, a većina ove slame završi kao otpad [5]. Ako bi se upravo taj otpad koristio kao građevinski materijal, svake godine bi se moglo izgraditi 10.000 pasivnih kuća od slame [4]. Slama je povijesno ali svakako i materijal budućnosti održive arhitekture i konstruktivnog inženjerstva [6]. Ovaj potencijal svakako nije za odbaciti te je bitno naglasiti da su poljoprivrednici pokazali veliki interes za proizvodnju slame. S druge strane prepreku čini njihova neupućenost u sam proces baliranja slame za potrebe gradnje sa svim tehničkim karakteristikama, tako da je potrebno raditi na osposobljavanju radne snage i u tom smjeru. Za potrebe izolacije i izgradnje zidova studentskog paviljona, osoblje Savjeta za zelenu gradnju je dalo upute te i samo sudjelovalo u procesu baliranja slame. Potvrda tehničkih karakteristika ovog „novog“ građevinskog proizvoda je izvršena od strane GIT-a (Građevinski Institut u Tuzli). Dosadašnja praksa je, na žalost, takva da se kao izolacijski materijal prilikom utopljavanja zgrada, umjesto prirodnih materijala kojima obiluje naša zemlja uvoze umjetni materijali, te se ugrađuju u ovojnice zgrada. Samim tim, novčana sredstva najvećim dijelom odlaze iz zemlje, dok istovremeno ostaju neupotrebljeni prirodni materijali koji bi pogodovali razvoju čistih tehnologija i koji bi osigurali zapošljavanje domaćeg stanovništva [4].

FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) 2012 podaci govore da u Bosni i Hercegovini ima 1.515.000 ovaca. Na temelju ovog podatka, godišnje se proizvede 2.500 tona vune [2]. Ova vuna nije pogodna toliko za tekstilnu industriju, jer je grublja, ali je zato idealna za izolaciju u građevinskim objektima. Striža ovaca u BiH se organizira neorganizirano i pojedinačno na farmama, a proces se obavlja uglavnom ručno. Nakon striženja vuna se treba prikupiti, no segment prikupljanja je vrlo slab, neorganiziran a u nekim područjima uopće i ne postoji. Vuna kao izolacijski materijal posjeduje izvrsne karakteristike. Najnovija naučna istraživanja iz ovog područja pokazuju da je spomenuti građevinski materijali odličan izolator, te se očekuje da studentski paviljon bude niskoenergetski objekt. To je izuzetno bitno s obzirom da je energetska učinkovitost jedan od ključnih zadataka koji je aktualan već sada, a imperativom će postati u budućnosti. Bosna i Hercegovina je prije rata posjedovala pet tvornica za proizvodnju vune. Dakle, mi tradicionalno posjedujemo znanja i iskustva u ovom području. Trenutno postoji samo jedno postrojenje u Bosni i Hercegovini koje bi uz manja ulaganja moglo dostići standarde tražene u EU. Rješavanje problema tržišta vune treba biti dio šire strategije čiji je cilj poboljšavanje sektora ovčarstva. Vrlo je bitno da se povežu određene strukture, tržište i krajnji korisnici. Nadalje, potrebno je pristupiti promociji ovih proizvoda i njihovim prednostima te iskoristiti sve beneficije za prirodu i okoliš [4].

k58-sanela-8Slika 8: Otvaranje tvornice izolacije od ovčje vune u Sarajevu, rujan 2017. godine

Za oblaganje slame koja je upotrebljena u svojstvu izolacije i izgradnje zidova, korištene su žbuke na bazi gline. Upotrebljena glina ima relativno dobre karakteristike; odlične karakteristike ima i gašeno vapno koje danas, na žalost, rijetko tko gasi prirodnim putem te je poprilično skupo iz navedenih razloga.

k58-sanela-9Slika 9: Vježbe pripreme gline te oblaganje žbukom

k58-sanela-10Slika 10: završni sloj zemlje prije sadnje seduma donesenih s obližnjih planina Trebevića i Bjelašnice

CERTIFICIRANJE

Stupanjem na snagu Sporazuma o stabilizaciji i pridruživanju, Bosna i Hercegovina se obvezala pratiti pravnu stečevinu (acquis) Europske unije i prilagođavati postojeće državne zakone i regulative s važećim zakonima EU. Uvjet za punopravno članstvo u EU je da institucije iz područja infrastrukture kvalitete budu članice odgovarajućih asocijacija u ovim područjima. Ključni problem u BiH je nepostojanje zakonskog okvira, a koji se može riješiti preuzimanjem Uredbe o građevinskim proizvodima te na taj način dobiti CE certifikat za građevinske proizvode. Također, radi neusvajanja Uredbe 305/11 nije moguće potpisivanje ACCA sporazuma s Europskom unijom – sporazuma o ocjeni usklađenosti i prihvaćanju industrijskih proizvoda. Ovi sporazumi o međusobnom priznavanju se potpisuju za svaki pojedini građevinski proizvod ili grupu građevinskih proizvoda. Zbog toga se certifikati i svi ostali dokumenti o ocjeni usklađenosti bosanskohercegovačkih građevinskih proizvoda ne priznaju u inozemstvu. Za dobivanje CE oznake neophodno je uraditi sljedeće: usvojiti Uredbu za građevinske proizvode; odabrati postupak ocjene usklađenosti između opcija predviđenih direktivom za određeni proizvod; odabrati primjenjivi standard i ispitnu metodu za proizvod; napraviti Izjavu o usklađenosti koja obavezno uključuje direktivu i standarde kojima udovoljava dati proizvod; te pored imena proizvođača, adrese, potpisa i identifikacije proizvoda staviti oznaku usklađenosti. Time bi se Bosni i Hercegovini otvorile brojne mogućnosti plasiranja ovih prirodnih materijala prvenstveno na europska ali i na svjetska tržišta [4].

Postupak za proizvode s minimalnim rizikom uključuje samo ocjenu usklađenosti; pri čemu proizvođač priprema Izjavu o usklađenosti i dodjeljuje oznaku CE svom proizvodu. Proizvodi s višim rizikom mogu zahtijevati testove ili dodatna uvjerenja koja izdaje tijelo za ocjenu usklađenosti.

Zaključak

U jesen 2015 god. počela je izgradnja studentskog paviljona od prirodnih i recikliranih materijala. Na gradilištu zajedno su gradili energetski učinkovit objekt, dijelili znanja i iskustva studenti s različitih fakulteta, stručnjaci iz prakse, te profesori. Među prvim, pionirskim projektima u BiH primjenjena je slama kao gradivni element za zidove, krov i pod, a sa slamom zajedno je korištena i ovčja vuna za krovnu i podnu termoizolaciju kao i razni recepti za žbuke. Iako imaju brojne prednosti u odnosu na umjetne, primjena ovih proizvoda u praksi ide jako sporo i propraćena je brojnim legislativnim problemima. Iako su preuzete međunarodne obveze, sagledavanjem trenutnog stanja u Bosni i Hercegovini može se zaključiti da je energetska učinkovitost na samom početku implementacije. Nezaposlenost, kao vodeći problem u BiH može se donekle riješiti kroz strateški pristup energetskoj učinkovitosti, preradom i implementacijom prirodnih materijala kojima obilujemo. Time bi se otvorila tzv. zelena radna mjesta koja bi uposlila poljoprivrednike, inženjere, proizvođače itd. Pri tome je neophodna konstantna edukacija, informiranost i podizanje svijesti na svim nivoima društva. Tehnike građenja trebaju biti prihvaćene od strane lokalnih građevinskih propisa. Usvajanje Uredbe 305/11 je neophodno da bi se izvršilo potpisivanje ACCA sporazuma s EU. Kako bi BiH bila dio sistema za akreditiranje i certificiranje, neophodan je razvoj održivih sistema akreditiranja i ocjenjivanja usklađenosti s jednoobraznim uvjetima koji su prihvaćeni u cijelom svijetu. Time bi Bosna i Hercegovina postala konkurentna na europskom tržištu po pitanju proizvodnje i izvoza prirodnih građevinskih materijala (ovo se prvenstveno odnosi na drvo, vunu, glinu, vapno i slamu) kojima naša zemlja svakako obiluje.

Bitno je naglasiti da će s elementima za proizvodnju energije iz obnovljivih izvora koje će studenti kroz radionice dizajnirati, napraviti i instalirati, ovaj objekat postati Gotovo Nulta energetska kuća te će predstavljati primjer dobre prakse u budućnosti. Senzori i pametni sistemi praćenja će pomoći da ovaj objekt služi kao laboratorij za buduća istraživanja.

Biografija:

Official web page of http://www.baubook.ataccessed on 16.03.2016.
UNDP, Possibilities of forest and wood industry biomass use in Bosnia and Herzegovina, October 2014.
Klarić, S.: Održivo stanovanje. Drvo, ovčija vuna i slama. Izazovi i potencijali tradicionalnih prirodnih materijala, IBU Publications, (2015)
Klarić S., Šamić D., Katica J., Kurtović A., Duerod M & Roso Popovac M.: Vodič energetska efikasnost u zgradarstvu kao polaznica za ostvarivanje održivog društveno-ekonomskog razvoja u Bosni i Hercegovini, Savjet za zelenu gradnju-Green Council, Sarajevo, (2016)
Zametica M, Klarić S.,Klarić S.:Studija izvodivosti projekta proizvodnje termoizolacionih materijala od ovčje vune, Green Council Sarajevo, ISBN 978-9926-8106-0-3, (2016)
Klarić S., Dzidić S., Roso Popovac M.: Straw – Construction Material of History and Future, Sustainable Architecture and Structural Engineering – Slama – Građevinski materijal historije i budućnosti, održive arhitekture i konstrukterskog inženjerstva, Conference Paper, June 2016, Conference: 3rd International Scientific Meeting: State And Trends Of Civil And Enviromental Engineering – Egtz 2016, At Tuzla, BiH, Volume: Proceedings, ISBN 978-9958-628-18-4, COBISS.BH-ID 3035142 (2016)

asist.prof.dr. Sanela Klarić

PODIJELI