Врста материјала коју користимо приликом изградње зграда заиста утиче на то колико добро могу да поднесу оптерећење и колико су архитекте слободни у својим дизајнима. Армирани бетон је изузетно чврст када је у питању сила притиска, због чега се често користи за темеље и централне делове високих зграда. Структурни челик, са друге стране, много боље подноси напон, омогућавајући масивне кровне конструкције које прекидају велике просторе без носача. Зграде морају да трају и кроз разне временске прилике. Оштећења услед влажности и промене температуре током времена ће на крају имати последице ако се не обраде на одговарајући начин током изградње. Узмимо, на пример, укрсно ламелирано дрво (CLT). Овај модерни дрвени производ је променио правила игре тако што нуди чврсту структурну перформансу, а истовремено омогућава дизајнерима да стварају интересантне форме и отворене основе које су раније захтевале скупa решења од челика. Неки недавни пројекти су чак уградили CLT у закривљене зидне секције где би традиционални материјали имали потешкоћа да испуне и естетичке и инжењерске захтеве.
Izbor pravih materijala zavisi od njihovih karakteristika čvrstoće, načina na koji podnose različite uslove sredine i sposobnosti da izdrže različita opterećenja. U oblastima pored mora gde slana vazdušna sredina izaziva koroziju, građevinarstvo često koristi materijale otporne na koroziju, kao što su galvanizovani čelik ili armirani vlaknima beton. U područjima sa visokim rizikom požara potrebni su materijali koji se teško zapaljuju, zbog čega su kamen i opeka popularni izbor. Kada je reč o tome šta pojedinačni materijali mogu da podnesu, montažni beton se pokazuje izuzetno pogodnim za velika statička opterećenja, kao što su oslonci mostova. Međutim, kada zgrade moraju da se savijaju tokom zemljotresa, materijali poput laminiranog furnira (LVL) imaju bolje performanse jer mogu da apsorbuju vibracije bez loma. Pravilan uzimanje u obzir svih ovih aspekata znači da će konstrukcije duže trajati pre nego što budu zahtevale popravke. Neka istraživanja ukazuju da ovaj pristup može smanjiti troškove održavanja tokom vremena za oko 40%. Osim toga, obezbeđuje da sve ispunjava lokalne propise, koji se znatno razlikuju od jedne regije do druge.
Beton je i dalje najčešći izbor za većinu građevinskih projekata danas jer poseduje izuzetnu čvrstoću na pritisak, što ga čini odličnim za sve – od izrade puteva do podizanja nebodera. I brojke to potvrđuju – prema nedavnim izveštajima, oko 70 posto svih zgrada u gradovima širom sveta izgrađeno je od betona. Ono što čini beton toliko popularnim je njegova dobra kompatibilnost sa čeličnim armaturama, stvarajući čvrste konstrukcijske sisteme. Međutim, postoje problemi koje ne možemo zanemariti. Betonu je potrebno dugo vreme da se pravilno očvrsne, ponekad nedeljama ili čak mesecima, a proces proizvodnje cementa oslobađa ogromne količine ugljen-dioksida u atmosferu. Ovi problemi i dalje muče industriju, uprkos svim njegovim prednostima.
Čelik se ističe u projektima koji zahtevaju brzu montažu i visok odnos čvrstoće i težine. Prefabrikovani čelični okviri omogućavaju izgradnju do 50% bržu u odnosu na tradicionalne betonske metode. Njegova izdržljivost u seizmičkim zonama i prilagodljivost za modularne dizajne čine ga nezamenjivim za nebodere i industrijske objekte.
Inženjerski proizvodi od drveta, kao što je križno laminirano drvo (CLT), kombinuju održivost sa strukturnom čvrstinom. CLT ploče smanjuju građevinski otpad do 30% u poređenju sa konvencionalnim metodama (Izveštaj o inovacijama u šumarstvu 2023), dok njihova prirodna estetika privlači projekte usmerene ka ekološkoj održivosti. Međutim, osetljivost na vlagu i štetočine zahteva napredne tretmane kako bi se osigurala dugovečnost.
Zidana opeka pruža veliku toplotnu masu, reguliše unutrašnje temperature i smanjuje troškove energije za 15–20% u umerenim klimatskim uslovima (Istraživanja termoizolacije zgrada 2023). Kameni oblog nudi dokazanu izdržljivost koja traje vekovima, mada njegova težina ograničava upotrebu u niskim objektima bez armiranih temelja.
Staklene fasade poboljšavaju iskorišćenje dnevne svetlosti, ali zahtevaju pažljivo inženjerstvo kako bi se smanjili toplotni gubici. Dvostruka stakla sa prevlakama niskog emisionog koeficijenta mogu smanjiti opterećenje grejanja i hlađenja za 25% (Savet za performanse prozora 2023). Kontrola bljeska i održavanje tokom celokupnog veka trajanja ostaju ključna pitanja u projektovanju.
Трајност материјала заиста зависи од тога од чега је направљен и колико је отпоран на влажност, промене температуре и хемикалије у околини. Узмимо бетон као пример. Када је изложен влажности, понекад реагује са силицијум-диоксидом што доводи до формирања пукотина. Челик који није заштићен брзо рђа на обали. Према неким студијама НИСТ-а из 2023. године, око 40 процената бетонских зграда у близини воде захтева поправку након само два деценије услед штете нанете сланом водом. Избор правилних материјала има велики значај у зависности од локације где се нешто инсталира. Армиране пластике трајају дуже тамо где постоји много корозије, док притиском третирана дрвена грађа боље функционише у подручјима где су термити чест проблем.
Истраживачи су током деценије пратили перформансе насипа у Флориди и открили занимљиву чињеницу о смеђама за бетон. Када су градитељи додали 8% силажног фума и користили арматуру од нерђајућег челика, ови зидови су имали само око четвртину проблема са одвајањем површине у поређењу са обичним бетонским смеšама. Међутим, постојао је још један проблем вредан пажње. Насипи без адекватних система за дренажу и даље су изгубили око 22% своје чврстоће током времена зато што је вода наставила да продире. Шта то значи? Па, обала мора да размишља шире него само одабирање бољих материјала. Право решење се крије у комбиновању издржљивих бетонских формула са паметним дизајнерским одлукама које од самог почетка правилно решавају проблем кишнице и поплава услед олуја.
Beton koji se sam zalečuje uz pomoć bakterija poput Bacillus subtilisa jedna je od onih zanimljivih inovacija koje zapravo mogu produžiti vek trajanja zgrada za 15 do 20 godina. Mikrobi u suštini zatrpavaju sitne pukotine čim se one pojave, čime se sprečavaju veći problemi u budućnosti. Za čelične konstrukcije izložene teškim uslovima, galvanski anodni sistemi takođe deluju izuzetno dobro, smanjujući koroziju skoro za 90%. Prema istraživanju objavljenom prošle godine, sve ove napredne materijale znatno smanjuju troškove održavanja tokom celokupnog veka trajanja, štedeći negde između 18 i 24 dolara po kvadratnom metru u dužem vremenskom periodu. Takva ušteda novca svakako pomaže projektima da ostanu ekološki. Graditelji danas sve više razmišljaju pametno o ovim stvarima, pa se sve češće na građevinskim objektima pojavljuju armirano-čelične šipke sa epoksidnim premazom i specijalni silanski premazi koji odbijaju vodu.
Строиначка индустрија је главни допринос стакленичким гасима, а бетон и челик чине око 60% свих емисија из грађевинских материјала. Према извештају Грип-Рита за 2023. годину, грађевинска индустрија као целина чини око 37% глобалних емисија угљеника. Челик се овде истиче јер иако се може рециклирати у стопи од 90%, производња новог челика ослобађа 1,85 тоне СО2 за сваку произведену тону, што је заправо три пута горе од онога што производи бетон. Зато се многи зелени градитељи данас окрећу смешаном цементу, мешајући у њега ствари као што су летећи пепео или шлака од индустријских процеса. Овај приступ смањује садржај угљеника за око 30 до 40%, и још увек добро функционише у већини примена. Људи из Института за студије животне средине и енергије су такође подстицали да се материјали посматрају кроз цео њихов животни циклус. Када узмемо у обзир све, од транспортних трошкова до трошкова инсталације и до евентуалног рушења, овај холистички приступ може смањити укупне емисије за скоро половину.
Analiza celokupnog životnog ciklusa zgrade (LCA) identifikuje neočekane lidera u održivosti: prekriženi laminirani drveni materijal (CLT) vezuje 1,1 tona CO₂ po kubiku, dok reciklirani aluminijumski krovni pokrivač ostvaruje 95% uštede energije u odnosu na sirovi materijal. Istraživanje sa Stanforda iz 2023. godine pokazalo je da dizajni vođeni LCA postižu neutralnost ugljenika za 52% kraće vreme u poređenju sa konvencionalnim pristupima.
Globalni tržište recikliranih agregata dostići će 68,4 milijarde dolara do 2028. godine, kako bi građevinarstvo zamenilo 30–50% sirovog betona drobljenim građevinskim otpadom. Prakse cirkularne ekonomije već usmeravaju 82% građevinskog otpada van deponija u EU projektima, putem mreža industrijskog simbioze koje ponovo koriste staklenu izolaciju kao materijal za kolovozne slojeve.
Сертификати LEED v4.1 захтевају барем 20% рециклираног садржаја у структурним материјалима, што подстиче усвајање блокова од конопљиног бетона (за 28% лакши, топлотна отпорност R-3,6/инч) и изолације засноване на мицелијуму. Пројекти који имају оцену BREEAM Outstanding пријављују 62% нижи уграђени угљеник коришћењем композита од целулозних влакана и система геополимерног бетона.
Почетна цена асфалтних цепица креће се од око 120 до 250 долара по квадрату, што је отприлике 40 процената јефтиније у односу на постављање металног кровништа. Међутим, ове цепице обично морају да се замењују сваких 15 до 25 година, док метални кровови могу да трају 40 до 70 година пре него што захтевају интервенцију. Када погледамо укупну слику, асфалт кошта око 2,8 пута више током свог векa трајања, јер власници кућа често поправљају кров после олуја и чешће их замењују. Према недавној студији из 2024. године о укупним трошковима поседовања, већина зграда заправо потроши само око 10% на почетне трошкове градње, док скоро 7 од сваких 10 долара иде на сталне трошкове одржавања. Још једна предност металног кровништа коју треба поменути је његова рефлектујућа површина која смањује трошкове хлађења између 10% и 25%. Тако да, када се имају у виду и дужина трајања и уштеда енергије, метал је дефинитивно испред када је реч о опцијама пријатељским новчанику за власнике имовине који размишљају о дугорочним инвестицијама.
Процена трошкова током циклуса употребе укључује набавку, инсталирање, одржавање и уклањање током свега периода коришћења материјала. На пример:
| Материјал | Првобитни трошак (по m²) | Трошак одржавања (50 година) | Трошак уклањања |
|---|---|---|---|
| Beton | $90—$140 | $800—$1,200 | $30—$50 |
| Крстасто ламелирана греда | $110—$160 | $300—$500 | $10—$20 |
Истраживања показују да првобитни трошкови материјала чине само 20—30% укупних трошкова током употребног века, док остатак припада одржавању. Превентивна заштита челика од корозије или наношење заптивача на дрво може смањити буџет за одржавање у периоду од 10 година до 35%.
Коришћење фабрички произведених грађевинских елемената може смањити трошкове радне снаге на грађевинским објектима од 15 до 30 процената, истовремено скраћујући рокове извођења пројекта отприлике 20 до 40 процената, према извештајима из индустрије. Узмимо модуларне бетонске панеле као један пример — они уштеде око 3 до 5 процената на отпаду материјала, што је прилично импресивно у поређењу са уобичајених 10 до 15 процената отпада који настаје код традиционалних метода бетонирања на лицу места. Многи извођачи извештавају да имају скоро 30 процената мање отпада укупно када укључе поново искоришћени челик заједно са инжењерским производима од дрвета у своје пројекте. Ово не значи само мање трошкове одлагања, већ и смањене трошкове набавке сировина. Такви приступи заправо прилично добро одговарају принципима круге економије. Поновним ефикаснијим коришћењем материјала на више пројеката, грађевинска индустрија би потенцијално могла уштедети отприлике 160 милијарди долара годишње, који се тренутно троше на управљање овим отпадом.
Укрсно ламелирана грађевина (CLT) је инжењерски дрвни производ познат по својој структурној чврстоћи и одрживости. Омогућава архитектама да дизајнирају креативне форме и отворене распореде просторија, смањујући при том отпад током изградње.
Временски услови као што су влажност и промене температуре могу временом оштетити грађевинске материјале. Правилан избор и обрада током изградње могу помоћи у ублажавању ових ефеката.
Челик се преферира за модуларне конструкције због његовог високог односа чврстоће и тежине и прилагодљивости. Предизграђени челични оквири омогућавају бржу изградњу и посебно су корисни у сеизмичким зонама.
Beton i čelik znatno doprinose emisiji stakleničkih gasova, čineći oko 60% emisija iz građevinskih materijala. Inovacije poput mešovitih cementa i pristupa životnom ciklusu imaju za cilj da smanje ove uticaje.
EN
