Hoogbouw in hout met Cross Laminated Timber

4 mei om 00:00 door BouwTotaal

Massa, gewicht, bewerkbaarheid en herbruikbaarheid van beton hebben de afgelopen 200 jaar in het voordeel van dit materiaal gewerkt. Maar die eigenschappen lijken zich nu echter steeds meer tegen het materiaal te keren. Ondanks de pogingen tot CO2- en volumereductie door slanker te detailleren met hoge sterktebeton ten spijt, lijkt beton de loef af te worden gestoken door een nieuw en innovatief product: Cross Laminated Timber (CLT).

Tekst: Eric de Munck, VVNH / Centrum Hout

In Vancouver is een 53 meter hoog houten studentencomplex gebouwd op de campus van de University of British Colombia in Vancouver.

Hout is één van de oudste, zo niet het oudste, bouwmateriaal dat door de mens wordt gebruikt voor het maken van constructies ter bescherming tegen wilde dieren en weersinvloeden. Veel later ontstonden stenen (wand)constructies, mede als gevolg van de verstedelijking in Europa en de verhoogde kans op brand. Door de uitvinding van cement door de Romeinen, werden de mogelijkheden om te bouwen in minerale materialen sterk uitgebreid. Balklagen en vloeren bleven echter – door de grote sterkte, lage gewicht en eenvoudige verwerkbaarheid – nog lang van hout; tot de ontwikkeling van de staalindustrie vanaf 1800 en de introductie van gewapend beton rond 1900. Door dit laatste kon beton ook als kolomvorming rasterelement worden toegepast en konden betonvloeren met grotere vrije overspanningen worden gemaakt. Deze laatste verdreven met name na WO II ook de houten balkenvloer in versneld tempo uit de bouw.

Het nieuwe beton

Sinds 2000 is er een nieuw en innovatief product op de markt: Cross Laminated Timber (CLT). Dit ‘engineered wood product’, geschikt voor zowel wand- als vloerelement, werd in de jaren negentig in Zwitserland ontwikkeld en later in Oostenrijk verder uitgewerkt. In 2000 brak het gebruik door en startte de grootschalige industriële productie van kruislaaghout, ook wel Cross Laminated Timber (CLT) genoemd.
De panelen bestaan uit lamellen van naaldhout: meestal vuren, maar lariks, douglas of dennen is ook mogelijk. Het hout wordt op sterkte gesorteerd (machinaal en voor zichtzijde ook visueel door gecertificeerde sorteerders), waarbij sterkteklasse C24 het meest gebruikelijk is. De lamellen hebben een dikte die varieert van 16 mm tot 51 mm en een breedte die varieert van 60 mm tot 240 mm. Deze worden kruislings verlijmd en vervolgens onder druk (60 ton per m2) samengeperst. Er worden formaldehyde vrije en milieuvriendelijke (PU) constructielijmen (interieur/exterieur) toegepast met een volume aandeel van slechts 1%. De panelen worden geleverd met een breedte van circa 3 meter, terwijl lengtes geproduceerd kunnen worden tot 20 meter, met een maximale dikte van ruim 50 cm. Het aantal lagen lamellen is altijd oneven, omdat de buitenste lamellen altijd parallel liggen aan de lengterichting.
De zichtkwaliteit van de buitenlamellen is afhankelijk van de toepassing; aan het oppervlak van panelen die in de constructie wordt weggewerkt worden minder hoge eisen gesteld dan aan panelen voor zichtwerk. Deze panelen kunnen verder worden geleverd met speciale afwerkmiddelen om het hout te beschermen tegen bouwvuil en eenvoudig vochtig afneembaar te maken. Het hout is vrijwel geheel afkomstig uit PEFC-, of FSC gecertificeerde bossen. CLT is sinds 2013 CE plichtig.
Het totale productievolume CLT wereldwijd werd in 2015 geschat op 725.000 m3, met een gemiddelde groei van 17% sinds 2008, waarbij 90% in Europa wordt geproduceerd. Europa kent dan ook een groot aantal producenten van kruislaaghout, te weten: StoraEnso, Derix, Korlam, Binderholz, KLH Massivholz, Martinsons, Meyer-Meinhof, Moelven, Hasslacher, Merk-Timber en Lignotrend.

CLT Cross laminated timber (casco constructie). Foto: ORGA Bouw.

Eigenschappen

Massief houten panelen hebben een reeks aan eigenschappen die technisch, fysisch, ecologisch en economisch voordeel opleveren:

Laag gewicht: de volumieke massa van kruislaaghout is met circa 450 kg/m3 veel minder dan kalkzandsteen (1.700 kg/m3, inclusief voeg) of gewapend verdicht beton (2500 kg/m³). Ondanks dat de dikte van de wanden groter kan zijn dan uitgevoerd in traditionele bouwmaterialen, is de gewichtsbesparing en daarmee de zwaarte van de fundering substantieel.
Eenvoudig bewerkbaar: het grote voordeel van CLT is dat alle krozingen en voorbereidingen voor het leidingwerk CNC industrieel en prefab aangebracht kunnen worden, waardoor op de bouwplaats weinig voor bereidingen voor installatiewerk meer nodig is of aanpassingen door hoge mate van nauwkeurigheid. Bouwen met CLT levert daarmee een belangrijke besparing op bouwtijd en kosten. De planning vergt echter veel vóórdenken in plaats van na denken.
Droge bouwmethode: na de bouw is bouwvocht geen probleem. Wel moeten de elementen tijdens vervoer en bouw worden beschermd tegen langdurig vochtbelasting. In sommige landen gebruikt men daarom ook een speciale tentconstructies rond de constructie, zodat men weersonafhankelijk kan doorbouwen.
Snelle en nauwkeurige bouwmethode: door de prefabricage en de aanvoer van zeer maatvaste (nauwkeurigheid 1 à 2 mm) elementen op de bouw kan zeer snel gebouwd worden, waardoor de bouwplaatskosten, de overlast als gevolg van transportbewegingen en geluidsoverlast tot een minimum worden beperkt.
Lage kosten: door de beperkte arbeidsinzet, de korte bouwtijd en lage bouwkosten als gevolg van minutieuze voorbereiding en industriële productie zijn de totale kosten veel lager dan bij traditionele bouwmethoden.
Gezond binnenmilieu: er wordt vaak gekozen om (delen van) wanden van de CLT constructie in het zicht te laten. Dit geeft een positieve bijdrage aan het welbevinden van de bewoners. Verder komt er uit verschillende studies dat het wonen of werken in een houten gebouw positief werkt op comfort en werkprestaties. Dit door wordt onder meer toegeschreven aan de vochtregulerende werking en de gunstige luchtkwaliteit.
Recyclebaar, biobased en circulair: de biobased houtproducten zijn aan de einde van de gebruiksduur eenvoudig te hergebruiken en passen daarmee uitstekend in de circulaire economie. Hout is eenvoudig afbreekbaar en vormt bij duurzaam bosbeheer een oneindige grondstof.
Klimaatvriendelijk: door hout worden grote hoeveelheden CO2 voor langere tijd vastgelegd. Daarnaast worden CO2 intensieve materialen uitgespaard. Deze dubbele winst kan oplopen tot wel 1.100 kg CO2 per m3 hout.

Voordelen van hoogbouw in hout

•   Project: Stadthaus – Murray Grove London.
•   Negen bouwlagen.
•   Vier timmerlieden.
•   27 dagen bouwtijd.
•   49 weken van planning tot realisatie, i.p.v. 75.
•   15% goedkoper dan alternatief in beton.
•   70% gewichtsbesparing op fundering.
•   330.000 ton CO2 reductie.
•   29 appartementen.
•   Trappenhuis en liftschacht in CLT.
•   Waardevast.

Foto: Will Pryce.

Van 2 naar 21 verdiepingen

De eerste CLT projecten in Nederland begonnen met één en twee bouwlagen (diverse woningen en De Kamers te Amersfoort: Stuhlmacher-Korteknie Architecten). Maar al snel ging men naar drie lagen, zoals bij een woning van architect Pieter Weijnen in IJburg en schoolgebouwen De Kikker in Amsterdam, De Zaanstroom, Zaandam: DOK). In Almere verrees in 2008 het Malmo Hus (Tighelaar Architecten) met vier verdiepingen. In Duitsland, Oostenrijk en Zweden waren al snel gebouwen van zeven en acht lagen gemeengoed.
Lange tijd had het Forte Apartment te Melbourne de naam het hoogste massief houten gebouw ter wereld te zijn, tot in 2009 in Engeland de spits voor houthoogbouw werd afgebeten door Stadthaus. Dit is een appartementencomplex met negen lagen aan de Murray Grove te Londen (Waugh Thistleton Architects). Als resultaat van het ‘Wood 1st’ programma raakten veel Londense politici en opdrachtgevers onder de indruk en volgende er een reeks van andere CLT gebouwen, zoals het bekende Bridport (zeven en acht lagen), Trafergar place (zeven lagen) en Cobalt Place (zes lagen). Hier is veelal gewerkt met de platformmethode, waarbij de vloer van de volgende laag rust op de onderliggende wanden.
In Zweden zijn Limnologen (zeven lagen) en Portvakten – passiefhuis wooncomplex in houtskeletbouw van acht lagen – bekende houthoogbouw projecten, maar dan in houtskeletbouw. Nog ruim voor de wereldtentoonstelling in Italië (2015) startte in Milaan in 2012 het Project Polaris bestaande uit vier appartementengebouwen van elk negen lagen, met in totaal 124 eenheden. De bouw was geheel gereed in het voorjaar 2013.
‘Treet’ te Bergen (Noorwegen) werd begin 2016 nog aangemerkt als de hoogste gebouw in hout ter wereld. Het is een woongebouw opgetrokken uit CLT in combinatie met gelamineerd houten spanten. Het heeft veertien verdiepingen, met een hoogte van 50,9 meter. In mei 2017 gaat het UBC’s Brocks Commens, een studentencomplex in Vancouver (Canada) met de eer strijken: achttien verdiepingen, met een hoogte van 53 meter. Dit complex werd opgetrokken in slechts 70 dagen. Het betreft een hybride constructie van massief houten vloerelementen, gelamineerd houten spanten, houtskeletbouwelementen, betonnen liftschachten en een staalframe dakconstructie.
In Wenen is in februari 2017 de fundering gelegd voor Hoogbouw Holz (HoHo Wien) (lanier + Partner Architects), dat dit record moet gaan verpletteren: 24 verdiepingen met een hoogte van 84 meter. Deze hout-betonconstructie is ontwikkeld om een optimum kostenefficiëntie binnen de bestaande bouwregels te kunnen realiseren. Circa 75% van het volume bestaat uit CLT voor wand- en vloerelementen rondom een stabiliteitskern van beton die tevens het trappenhuis, liftschacht en installaties herbergt. HoHo Wien is vermoedelijk in 2018 klaar. Op 1 april is in Stockholm (Zweden) gestart met de bouw van ‘Mjøstårnet’, een multifunctioneel appartementencomplex annex hotel en kantoorpand opgetrokken uit CLT in combinatie met gelamineerd hout. Het gebouw wordt 80 meter hoog en heeft achttien verdiepingen.
In Nederland hebben we inmiddels ook een flinke slag gemaakt met de realisatie van Patch22 in 2016 (architect Tom Frantzen/Lemniskade projecten), aan de Buiksloterham te Amsterdam. Het is een hybride houtconstructie met CLT buitenwanden, gelamineerd houten kolommen en liggers, hsb gevelsluitende elementen en slimline vloeren. In het bijzondere appartementencomplex met zeven verdiepingen en een hoogte van 30 meter is 612 m3 hout verwerkt, waarvan 183 m3 CLT. Binnenkort zal hier ook een tweede, nog houtrijkere complex verrijzen. Sinds 16 april 2016 wordt er gebouwd aan Hotel Jakarta (Search Architecten) in opdracht van WestCore Hotels. Het tien verdiepingen tellende hotel wordt opgetrokken uit CLT en moet eind 2017 gereed zijn (zie elders in deze uitgave). Intussen worden er vele plannen in CLT doorgerekend zoals een woongebouw van vijftien verdiepingen voor de Floriade 2020. Maar het meest in het oog springt het ontwerp van Team V en Lignotta: een 21 verdiepingen, 83 meter hoog appartementen complex in het Amstelkwartier. HAUT is een combinatie van Haute als in hoogstaand en als in hout. Dit moet het hoogste houten gebouw worden van Nederland en wellicht in Europa. HAUT krijgt het BREEam label Outstanding en zal goed zijn voor de opslag van 3 miljoen kilo CO2!

Uitdagingen of het onbekende

Zoals elke innovatie kent ook deze nieuwe vorm van bouwen aandachtspunten. Oplossingen voor de valkuilen zijn inmiddels door de grote internationale ervaring steeds ruimer voorhanden. Toch blijven er specifieke aandachtpunten bij hoogbouw in hout:

Planning: alle onderdelen worden prefab aangeleverd. Het is dus zaak om materiaal en dimensiekeuze, maatvoering, aansluitingen en dergelijk vooraf goed geregeld te hebben. Hout is een vergevingsgezind materiaal, maar dat gaat ten koste van de kwaliteit en de voordelen van deze werkwijze.
Lift-ups: door het lage gewicht kan de zuigende werking de stabiliteit beïnvloeden en zullen naast de gebruikelijke krachten ook de hieruit voortvloeiende krachten moeten worden afgedragen. Als gevolg hiervan wordt vaak gewerkt met een begane grond van beton of verbindingen met een betonnen stabiliteitskern die dan meteen kan fungeren als trappenhuis, liftschacht of installatieverzamelpunt óf alle drie.
Krimp en zwel: hout is een natuurlijk product en zal onder droge omstandigheden zijn vocht afstaan; hierdoor kan hout krimpen en treedt daarnaast van nature kruip op. Beide mechanismen zorgen ervoor dat de elementen krimpen. Hoe hoger het gebouw, des te meer het gebouw krimpt. Krimp beïnvloedt de sterkte van het gebouw niet, maar er zal rekening gehouden moeten worden met de verbindingen en aansluitingen tussen de wand- en vloerelementen, als ook bijvoorbeeld de aansluitingen met de liftschacht, de installatie en leidingen. Punt van aandacht is verder dat de natte ruimten zeer goed vochtwerend moeten worden gemaakt, omdat bij langdurige vochtbelasting door lekkage het hout kan zwellen en elementen uit elkaar kan drukken. Ook kan plaatselijke verzwakking optreden van de constructie.
Brandveiligheid: bouwen met hout is brandveilig. Het is echter wel van belang het ontwerp, detaillering en afwerking af te stemmen op de eisen. In veel landen zijn de brandeisen opgesteld op basis van traditionele bouwmethoden en is het gebruik van hout als zichtwerk niet toegestaan. In geval hoge eisen worden gesteld aan de brandvoortplanting zullen de wanden moeten worden afgewerkt met gips. Ook moet een sprinkler systeem aangebracht worden of men moet de wanden voorzien van een brandwerende coating. De brandwerendheid kan eenvoudig worden berekend, omdat de inbrandsnelheid is bepaald in Eurocode 5 (0,65 mm/min). Ook CLT vormt van nature een koollaag, die brandvertragend werkt, waardoor de constructieve veiligheid nooit in het geding komt. Evenals bij alle andere bouwsystemen, zal speciaal aandacht besteed moeten worden aan de aansluiting tussen wanden, vloeren en aan doorvoeren.
Isolatie: hout heeft van nature een goede warmte isolerende werking. Dit geldt ook voor het luchtgeluid. Aan contactgeluid en geluidslekken moet echter speciale aandacht besteed worden. Er zijn inmiddels aanbieders die hiervoor verschillende oplossingen aanbieden.
Afwerking buiten: kruislaaghout is opgebouwd uit naaldhout, dat van nature een lage weerstand heeft tegen schimmels. Dat is in omstandigheden waar het hout snel volledig droog waait geen probleem. In veel landen vragen de weersomstandigheden echter om een afwerking van de elementen. Dit kan door het aanbrengen van een extra schil van houten gevelbekleding of andere materialen, op een regelwerk, eventueel met extra isolatie. Ook is het mogelijk om de gevel te pleisteren door gebruik te maken van hiervoor beschikbare voorzieningen.
Bevestigingsmiddelen: omdat het meestal om elementen gaat met ongebruikelijk grote afmetingen is het zaak om, als men hier voor het eerst mee werkt, de beschikking te hebben over de juiste verbindingsmiddelen (draadbouten van 20 cm zijn niet ongebruikelijk) en bijbehorend gereedschap. Gelukkig zijn er ook in inmiddels gespecialiseerde aanbieders.

CLT spreekuur

Opdrachtgevers en architecten die serieus werk willen maken van bouwen in hout, en speciaal in CLT, kunnen gebruikmaken van het speciale CLT architecten spreekuur. Centrum Hout biedt elke eerste vrijdagochtend van de maand haar diensten aan. Voor meer informatie of een afspraak belt u de houtinformatielijn: 0900 – 5329946 of mailt u naar houtinformatie@centrum-hout.nl.