Het recente artikel van Archi.ru over het 8 verdiepingen tellende houten huis van de architect Gert Wingord in Stockholm (9 verdiepingen, als je de zolder meetelt) veroorzaakte een levendige reactie van onze lezers. We besloten dit onderwerp te ontwikkelen en te praten over houten gebouwen van acht verdiepingen hoog en hoger - over hoe ze zijn gebouwd en of hout kan concurreren met gewapend beton.
Technologieën
Houten gebouwen met meerdere verdiepingen worden opgetrokken met behulp van de technologie van kruislings gelamineerd hout of X-lam - van grote kruislings verlijmde panelen (CLT-panelen), die al het werk doen van de kolommen, balken en spanten van het traditionele systeem. Voor de vervaardiging ervan wordt meestal sparrenhout gebruikt. Gedroogde houten lamellen van 10 tot 45 mm dik onder een druk van minimaal 0,6 N / mm2 worden onderling kruislings verlijmd met een bindmiddel zonder fenol-formaldehyde harsen. Door de loodrechte opstelling van de vezels wordt de anisotropie van het hout geëgaliseerd, wordt het effect van drogen tot een minimum beperkt en wordt het draagvermogen aanzienlijk vergroot. Meestal worden panelen gebruikt met een dikte van 3 tot 7 lagen.
Op dezelfde plaats, tijdens de productie, worden uit de resulterende elementen in overeenstemming met zorgvuldig ontwikkelde tekeningen panelen uitgesneden samen met alle noodzakelijke openingen, in sommige gevallen zelfs met kanalen voor elektrische bedrading en communicatie. De maximaal mogelijke afmetingen zijn 16,5 mx 2,95 mx 0,5 m, maar ze zijn meestal in lengte ingekort: de beperking van de afmetingen legt de noodzaak van transport op.
Vervolgens worden alle panelen gemarkeerd en samen met een gedetailleerd montageschema naar de bouwplaats getransporteerd. Dit is een van de langste etappes, omdat houten materialen van groot formaat vaak niet alleen van het ene land naar het andere over land reizen, maar ook de oceaan oversteken: voor een woongebouw in Melbourne zijn de ondersteunende constructies bijvoorbeeld in Oostenrijk gemaakt.
Op de bouwplaats hoeft u alleen nog maar alle elementen in de juiste volgorde te monteren - en dit is een vrij moeilijke taak, geven de ingenieurs toe: de meeste fouten worden gemaakt tijdens de montage. Maar als ze kunnen worden vermeden, is het proces veel eenvoudiger en sneller dan bij de constructie van traditionele hoogbouw van gewapend beton. Vier bouwvakkers en een kraan hebben in 9-10 weken een houten gebouw van 8 tot 10 verdiepingen gebouwd, waarbij ze meerdere dagen per week werkten. Deze werkonderbrekingen hangen samen met een gefaseerde levering van panelen: als de hele set in één keer zou worden aangevoerd, zou een aparte hangar nodig zijn voor de opslag van bouwmaterialen. Het resultaat is dat het ongeveer 3 werkdagen per verdieping komt - zo verliep de bouw van het gebouw aan Murray Grove in Londen. Naast snelheid onderscheidt de constructie van houten gebouwen met meerdere verdiepingen zich door de netheid van de bouwplaats en de relatieve stilte van het installatieproces.
De grootste belastingen in de constructie ontstaan bij de voegen tussen wandpanelen en bij de aanslagpunten tegen de plafondwanden. De panelen zijn met elkaar verbonden door middel van pennen, stalen platen en een reeks kruislings geplaatste schroeven, soms tot wel 550 mm lang.
Een van de onbetwistbare voordelen van moderne constructies gemaakt van CLT-panelen is hun relatieve lichtheid met een hoog draagvermogen: het lage gewicht vergemakkelijkt het transport, vermindert de belasting van de fundering en versnelt het installatieproces. Rekening houdend met zowel de productietijd als de tijd van directe montage ter plaatse, komt alles samen ongeveer twee keer zo snel uit als bij de constructie van traditionele systemen.
Gelijmde panelen hebben hoge akoestische eigenschappen: ze hebben een aanzienlijk hogere dichtheid dan massief hout en de toleranties voor plaatsing op de bouwplaats zijn niet groter dan +/- 5 mm, terwijl ze in gewapend beton 10 mm zijn. Deze strakke pasvorm verhoogt de luchtdichtheid, vermindert warmteverlies en vergemakkelijkt het verbinden van structurele elementen.
Fabrikanten en architecten benadrukken onder meer de milieuvriendelijkheid van deze technologie. Hout is een natuurlijke hulpbron die sneller wordt vernieuwd dan verbruikt. Bomen nemen koolstofdioxide op, en gedurende de levensduur van de boom hoopt het zich op (sekwestreert) totdat de plant gaat rotten, ontbinden of verbrandt: dan komt CO2 weer vrij in de bodem en in de atmosfeer. Dus als een gezonde boom met opgehoopte koolstof erin wordt gebruikt in de constructie, zal de terugkeer van kooldioxide naar het milieu niet plaatsvinden. Een kubieke meter hout kan een ton CO opslaan2, en er zal een nieuwe boom groeien in plaats van de gekapte boom. Houten gebouwen zijn aan het einde van hun levensduur heel gemakkelijk te demonteren en recyclen, hergebruiken of worden zelfs zelf een bron van energie, bijvoorbeeld als fossiele brandstof. Door hout te vervangen door een deel van het volume staal of gewapend beton dat momenteel in de bouw wordt gebruikt - zeer energie-intensieve materialen bij de productie - kan de CO-uitstoot aanzienlijk worden verminderd2.
Vuurbestendig
Veel mensen twijfelen aan de brandveiligheid van houten gebouwen met meerdere verdiepingen. Hout brandt natuurlijk, maar staal niet, maar de mate van ontvlambaarheid is geen indicator voor brandwerendheid. Hout heeft een lage thermische geleidbaarheid en kan de integriteit van de structuur lange tijd behouden. Het is erg moeilijk om een blok hout, balk of dik houten paneel in brand te steken, maar als het vlam vat, brandt het heel langzaam en volgens een voorspelbaar patroon.
Wanneer hout opwarmt vanaf ongeveer 280 ° C, vormt zich een verkoolde laag op het oppervlak, die de kern smeult en isoleert, waardoor de zuurstofstroom naar binnen wordt bemoeilijkt, wat het verbrandingsproces vertraagt. Massief hout smeult met een snelheid van ongeveer 0,5 - 0,8 mm per minuut: bijvoorbeeld 30 - 50 mm van de buitenste laag zal uit een 200 mm balk in 60 minuten branden. Het instortingsgevaar doet zich voor bij ongeveer 500 ° C, aangezien bij deze temperatuur de beschermende koolstoflaag heet wordt en ontbrandt. De grens van de brandwerendheid - de tijdsperiode waarin een houten constructie zijn draagkracht behoudt - hangt af van de grootte van de doorsnede en afmetingen: hoe groter de afmetingen, hoe moeilijker het is om te ontsteken en hoe langzamer de verbrandingsproces is.
Bij dezelfde temperaturen smelt onbrandbaar, maar warmtegeleidend staal, vervormt het in verschillende richtingen en verliest het bij ongeveer 450–500 ° C zijn draagvermogen. Een staalconstructie die onbehandeld is door brandbeveiliging stort binnen 15 minuten na het ontstaan van de brand in en het is onmogelijk om precies te berekenen waar de instorting zal plaatsvinden. Daarom is het belangrijkste voordeel van houtconstructies in geval van brand een verhoogde brandweerstand en voorspelbaarheid van gedrag.
Waarom is het belangrijk? Als er een brand is ontstaan en het niet mogelijk was om de bron ervan te neutraliseren, is het noodzakelijk om mensen uit het gebouw te halen: om de evacuatie te laten slagen, is het noodzakelijk om precies te weten hoe lang de structuur zijn integriteit zal behouden en waar hij zal instorten. Bij het verbranden van houten constructies wordt deze tijd berekend en is de plaats van instorting voorspelbaar. Bovendien produceert het verbranden van hout een matige hoeveelheid rook die zelden giftig is. Deze natuurlijke eigenschappen, in combinatie met moderne vuurvaste technologieën, laten goede resultaten zien.
Om brand te voorkomen worden de constructies in de fabriek behandeld met brandvertragers en om de bron te neutraliseren zijn waarschuwingssystemen en sprinklerinstallaties geïnstalleerd.
Hoogste houten huizen
8 verdiepingen: Bridport House, Londen
Bridport Pl Londen
Karakusevic Carson Architects
Bij de keuze van het type draagframe lieten de architecten zich leiden door de criteria voor het gewicht van de constructie: een 19e eeuwse afvoerleiding loopt onder de bouwplaats door, die behouden moest blijven. Een traditioneel gebouw van gewapend beton zou onaanvaardbaar zwaar zijn, dus werd gekozen voor kruislings gelamineerde panelen.
Bridport House verving het oude huis van 5 verdiepingen uit de jaren 50. Er zijn 41 appartementen in het gebouw, bewoners van de eerste verdieping hebben een eigen toegang tot de straat en patio's en bewoners van de overige 33 appartementen hebben ruime balkons. De gevel is bekleed met bakstenen en de uitstekende balkons zijn bedekt met koperen platen. Het structurele frame van het gebouw, gemaakt van kruislings gelamineerde panelen, werd in 12 weken gemonteerd.
9 verdiepingen: Stadthaus
24 Murray Grove Londen
Waugh Thistleton Architects
24 Murray Grove in Londen heeft negen verdiepingen met 29 appartementen van twee verschillende typen: commerciële units die eigendom zijn van de huurder en de gehuurde units van de Metropolitan Housing Trust. Het sociale blok beslaat de eerste vier verdiepingen, het commerciële blok beslaat de laatste vijf en deze blokken zijn volledig van elkaar geïsoleerd.
De overgang van het ene blok naar het andere komt tot uiting in de tekening van de gevels: ter hoogte van de 4e verdieping worden grijze panelen vervangen door witte. De gevel is bekleed met 5000 panelen (1200 mm x 230 mm), waarvan 70% gerecycled afval van de houtverwerkende industrie. Hun tekening lijkt op het spel van licht en schaduw dat overdag ontstaat op de gevels van de omliggende gebouwen en bomen.
Ondanks het feit dat de technologie van constructie uit gelijmde panelen duurder is dan traditioneel gewapend beton, helpt het om op de bouwplaats te besparen. Het zou bijvoorbeeld ongeveer 72 weken duren om een soortgelijke constructie van gewapend beton op te zetten, terwijl dit gebouw in 49 werd voltooid. In dit geval werd de ondersteunende constructie zelf door vier bouwers in 27 werkdagen gemonteerd, die 9 weken werkten, 3 dagen elk. Ook was er geen dure torenkraan nodig: ze slaagden erin met mobiel hijsen en steigers voor de werkzaamheden aan de gevelbekleding.
U leest meer over de ruimtelijke ordening en de milieucomponent van het project.
hier.
9 verdiepingen: Via Cenni, Milaan
Rossiprodi Associati s.r.l.
Voor het eerst wordt een hoogbouwconstructie gemaakt van kruislings gelamineerde panelen gebruikt in een regio die gevoelig is voor aardbevingen: aan de rand van Milaan is de kans op aardbevingen niet erg hoog, maar bestaat nog steeds, en X-Lam-technologie voldoet aan alle bouwvereisten in dergelijke gebieden.
Het wooncomplex met een totale oppervlakte van 17.000 m2 bestaat uit vier torens van 9 verdiepingen, verbonden door een stylobate van 2 verdiepingen. Het complex heeft 124 appartementen variërend in grootte van 2 tot 4 kamers (van 50 tot 100 m2). De torens van 13,6 x 19,1 m in bovenaanzicht en 27,95 m hoog zijn van hetzelfde type, maar niet hetzelfde: de individuele uitstraling wordt gevormd door het patroon van de balkons.
De structurele dikte van de muren neemt om de twee of drie verdiepingen met 20 mm af: op de eerste is dit 200 mm, op de negende - 120 mm. Vloeren - 200 en 230 mm (7 lagen). Overspanningen kleiner dan 5,8 m worden bedekt met een 5-laags paneel van 200 mm en overspanningen kleiner dan 6,7 m worden bedekt met een 7-laags 230 mm-paneel. De panelen worden verbonden met speciale verbindingsschroeven van 200 tot 550 mm lang.
Het gebied waar het gebouw zich bevindt, is enerzijds een reeks traditionele Italiaanse boerderijen en anderzijds een complex van stedelijke administratieve, zakelijke, industriële en commerciële gebouwen. Het idee van het project was om deze twee soorten ontwikkeling te combineren en een grensruimte te creëren - een overgang van stedelijke naar landelijke typologie. Door de aanwezigheid in het huis van appartementen van verschillende typen (van 65 m2 tot 125 m2) en openbare ruimtes voor verschillende doeleinden, wilden de architecten een omgeving creëren die geschikt was voor het ontstaan van een lokale gemeenschap en een aantrekkingspunt creëren voor de hele gebied.
10 verdiepingen: Forté, Melbourne
807 Bourke Street, Victoria Harbour
Ontwikkelaar - Lenen
Met een hoogte van 32,17 m wordt Forté beschouwd als het hoogste houten gebouw ter wereld: het heeft 10 verdiepingen, gebouwd in slechts 11 maanden en het kostte 38 werkdagen om de houten draagconstructie te installeren. De woning heeft 23 appartementen: 7 eenkamer (59 m2), 14 tweekamer (80 m2) en 2 tweekamer penthouses (102 m2).
De fundering en de eerste verdieping zijn gemaakt van gewapend beton: naast het overbrengen van de belasting naar de grond, beschermt het het bovenliggende houten deel tegen het typische probleem van de regio - de aanvallen van termieten. Alle andere elementen zijn gemaakt van kruislings gelamineerde panelen - van wanden en plafonds tot liftschachten en trappenhuizen. Wanden - 5-laags 128 mm panelen met 13 mm vuurvaste pleister aan beide zijden. Vloeren - 146 mm panelen met een 16 mm laag vuurvaste pleister. De brandwerendheidslimiet van deze constructies is 90 minuten. De buitenmuur, dicht bij het naastgelegen terrein 6 meter, is verdikt voor extra bescherming tegen brand in deze richting. De metalen bevestiging van de panelen aan de wanden is verborgen door een dekvloer. De lift en trappenhuizen zijn gemaakt in dubbele wanden: volgens de berekeningen van de ontwerpers zullen ze in het geval dat een deel van het gebouw instort, hun integriteit en draagvermogen kunnen behouden.
De gevels zijn bekleed met aluminium panelen, de balkons, die een voortzetting zijn van de vloerpanelen, zijn bedekt met een polyurethaan waterdichtingsmembraan en vervolgens met tegels langs de dekvloer. Houten CLT-panelen worden alleen opengelaten aan de plafonds van de loggia's en aan één muur in het interieur van elk appartement.
In de loggia's is plaats voor minituinen, neerslag wordt opgevangen en gebruikt voor technische behoeften, onder meer in de beregeningsinstallatie.
14 verdiepingen: Treet, Bergen
Damsgårdsveien 99
ARTEC Arkitekter / Ingeniører
Er wordt gewerkt aan de bouw in de Noorse stad Bergen
Houten huis van 49 meter - het hoogste ter wereld. De helft van de 62 toekomstige appartementen is al verkocht en in oktober 2015 zouden huurders zich op de 14 verdiepingen moeten vestigen.
Alle verticale belastingen worden gedragen door gluelam verticale houten spanten (kolommen met secties 495 x 495 mm en 405 x 650 mm, schoren - 406 x 405 mm), en trappen, trap- en liftschachten, wanden en plafonds worden opgetrokken uit CLT-panelen. De brandwerendheidstijd van het hoofdlagersysteem (spanten) is 90 minuten, van de secundaire (CLT-panelen) - 60 minuten.
Een van de belangrijkste doelstellingen van het project was om een manier te vinden om de lichte houten constructies te weerstaan aan de hoge windbelastingen van de badplaats. Om massa aan het gebouw toe te voegen, de stijfheid te vergroten door de spanten met elkaar te verbinden en de slingeramplitude te verkleinen, werden drie betonplaten als platen toegevoegd - ter hoogte van de vijfde en tiende verdieping en als dak. De maximale horizontale doorbuiging van de spanten aan de bovenzijde van het gebouw is dus 71 mm, dat is 1/634 van de bouwhoogte: dit voldoet aan de Noorse norm van 1/500.
Winderig en nat weer beïnvloedde niet alleen de constructieve oplossing, maar ook de uitstraling van het huis: de noord- en zuidgevels zijn van glas, de west- en oostgevels zijn bekleed met metalen panelen.
Mogelijke toekomst
De kosten van constructies gemaakt van CLT-panelen zijn nog steeds vrij hoog. Dit komt voornamelijk door het beperkte aantal spelers op de markt: er zijn slechts 2 à 3 grote fabrikanten in de wereld en een groot deel van de kosten valt op het transport van materialen vanuit Oostenrijk - de belangrijkste leverancier - over de hele wereld. Ironisch genoeg "levert" dit, naast financiële kosten, een aanzienlijke uitstoot van CO2 op - die zo ijverig werd vermeden door van hout een bouwmateriaal te maken.
Maar aanhangers van CLT-technologie worden niet ontmoedigd: ze hebben er vertrouwen in dat de toekomst aan houten wolkenkrabbers is. Door een kern van gewapend beton te combineren met een houten secundair ondersteuningssysteem, of omgekeerd, houten palen en balken met monolithische plafonds, kunnen gebouwen van 25-30 of zelfs 40 verdiepingen worden opgetrokken. Er worden talloze technische berekeningen gemaakt, de mogelijkheid om een gebouw van dit type in slechts een week te bouwen wordt bewezen, wetenschappelijke werken worden aan het publiek gepresenteerd en mogelijke architectonische oplossingen voor houten hoogbouw worden ontwikkeld.
De Canadese architect Michael Green, een van de beroemdste promotors van het idee van houten hoogbouw, hoopt dat zijn geboorteland Vancouver de leider zal worden in het aantal houten hoogbouw, en dat het tijdperk van gewapend beton daarna zal eindigen. de 20e eeuw: "Ik heb nog nooit mensen een van mijn gebouwen zien binnenkomen, ze omhelsden een stalen of betonnen kolom, maar ze deden het met een houten!"
