Waar moeten CLT-constructies aan voldoen?

Tekst: ing. Frank de Groot

In opdracht van Woonstad Rotterdam is in 2024 houten woongebouw ‘Valkensteyn’ verrezen van twaalf verdiepingen en 40 meter hoog in de wijk Pendrecht. Foto: LinkWood.

Het ultieme voorbeeld van houtbouw met CLT (kruislaaghout, zie verderop) is het in 2022 opgeleverde HAUT in Amsterdam: een hybride houten gebouw van 73 meter hoog en met 21 verdiepingen. Het grootste houten-hybride gebouw ter wereld staat straks echter in Eindhoven: The Dutch Mountains. Het gebouw bestaat straks uit twee torens, van 133 en 96 meter hoog, op plintniveau met elkaar zijn verbonden door een gemeenschappelijk atrium. De oplevering staat gepland in 2030. Kortom: CLT is in opkomst.

Maar waar vinden we reken- en ontwerpregels voor construeren met CLT? Een goede handleiding is de Richtlijn Toepassing Bouwconstructies in CLT uit 2022. Maar deze is onvoldoende bekend bij vooral ontwerpende en uitvoerende disciplines. Ook voor het Bouwtoezicht, die de houtbouwconstructies moet controleren, is het vaak lastig om CLT-constructies te toetsen aan de bouwregelgeving.

De richtlijn is ontstaan op initiatief van Ingenieursbureau Goudstikker de Vries. Zij moesten iedere keer Bouwtoezicht overtuigen dat veilig geconstrueerd kan worden in CLT, hoewel er nog geen regelgeving voor CLT is. Uiteindelijk heeft het ingenieursbureau het Centraal Overleg Bouwconstructies (COBc) benaderd met de vraag: ‘Kan er geen COBc document worden opgesteld voor constructies in CLT, zodat Goudstikker de Vries niet iedere keer het zelfde verhaal moeten houden bij Bouwtoezicht?’ Bij het COBc – onderdeel van de Vereniging BWT Nederland – zijn bijna alle gemeentelijke constructeurs aangesloten. In samenspraak met constructeursvereniging VNConstructeurs, zijn ook adviesbureau Lüning en Geert Ravenhorst van TU Delft aangeschoven bij de COBc werkgroep ‘Construeren in CLT’, die de richtlijn hebben opgesteld.

Wat is CLT?

Maar wat is CLT? CLT wordt ook wel kruislaaghout genoemd. Uit gesorteerde houten planken worden grote platen gemaakt. Deze ‘lamellen’ worden door middel van vingerlassen op de gewenste lengte gemaakt en kruislings verlijmd in drie, vijf of zeven lagen. Dit verschilt per leverancier. De opbouw is altijd symmetrisch. Er ontstaat door deze bewerkingen een groot formaat gelamineerd houten paneel.

De afmetingen zijn variabel, afhankelijk van de leverancier. De panelen zijn meestal 3 x 14 meter, maar kunnen maximaal circa 3,50 x 16,00 meter zijn. De dikte van de panelen kan variëren tussen 80 mm in drie lagen tot 350 mm in zeven lagen.

Herziening Eurocode 5

Bij de inwerkingtreding van de Omgevingswet en het Besluit bouwwerken leefomgeving (Bbl) zijn gevolgklassen geïntroduceerd. Deze gevolgklassen zijn overigens niet geheel gelijk aan die van de Eurocode. De gevolgklassen geven het risicoprofiel van een gebouw aan. Er zijn drie gevolgklassen:

• Gevolgklasse 1: Beperkte persoonlijke gevolgen bij calamiteiten, zoals bij woningen en eenvoudige bedrijfsgebouwen.
• Gevolgklasse 2: Reële kans op persoonlijke gevolgen, zoals bij openbare gebouwen, onderwijsgebouwen en woongebouwen tot 70 meter hoog.
• Gevolgklasse 3: Kans op aanzienlijke persoonlijke gevolgen, zoals bij metrostations, voetbalstadions, ziekenhuizen en gebouwen hoger dan 70 meter.

De Wet kwaliteitsborging voor het bouwen (Wkb) heeft betrekking op gevolgklasse 1. CLT kan echter worden toegepast in de gevolgklassen 1, 2 en 3. Voor het ontwerpen met CLT zal al snel worden gekeken naar NEN-EN 1995: Eurocode 5, Ontwerp en berekening van houtconstructies. Maar in de huidige versie van Eurocode 5 ontbreken nog de rekenregels voor CLT. In de nieuwe Eurocode 5, waarvan de ontwerpversie (prEN) in 2023 is gepubliceerd, is CLT wel volledig geïntegreerd. Naast het opnemen van CLT zullen in de nieuwe Eurocode 5 eveneens regels worden opgenomen voor hout/beton-composiet constructies. Eind 2027/begin 2028 is voorzien dat de nieuwe Eurocode met Nationale bijlage beschikbaar zal zijn voor gebruik in de praktijk.

De komende jaren zijn er dus nog geen door het Bbl aangestuurde rekenregels. Tot de publicatie van de nieuwe Eurocode 5 met Nationale Bijlage is het construeren en beoordelen van CLT bouwconstructies verantwoord door gebruik te maken van de combinatie van:

• Normen, en
• European Technical Assessments (ETA’s) en European Assessment Documents (EAD’s), en
• Wetenschappelijke state of the art publicaties.

Bezwijkmechanismen

De stijfheid van CLT moet gereduceerd worden ten opzichte van de stijfheid van het massieve / homogene materiaal hout. Door de opbouw van CLT moet in de beschouwde doorsnede de correcte spanningsverdeling worden aangehouden. Er moet controle zijn op buiging als plaat, dan wel als balk en controle op (rol)schuifspanning. Let ook op verminderde dwarskracht capaciteit bij platen door rolling shear en controleer op knik, stabiliteit en robuustheid. Let daarbij op de verbindingen en op de details ten behoeve van geluidwering / akoestiek. Controleer tot slot de oplegdrukken.

Ten aanzien van trillingen rekening houden met Hoofdstuk 7.3.3. in NEN-EN 1995-1-1 (Eurocode 5, Ontwerp en berekening van houtconstructies). Hoewel het aspect trillingen niet wordt aangestuurd door het Bbl, wordt sterk aanbevolen aan trillingen aandacht te besteden. Controleer bij vloeren ook de eigenfrequentie.

Levensduur

De ervaring met de levensduur van CLT constructies is korter dan 30 jaar. Aangezien CLT in basis kan worden vergeleken met gelamineerd hout (positieve ervaring met de levensduur daarvan is 50 jaar en meer) kan voor CLT constructies in klimaatklasse 1 worden uitgegaan van de levensduur van 50 jaar. Let hierbij op de aanwezigheid van vochtige binnenlocaties (onder andere keuken, badkamer, toilet). Door onjuiste detaillering en vaak in combinatie met slechte uitvoering kunnen (verborgen) lekkages ontstaan, die een nadelige invloed hebben op de duurzaamheid.

Bij toepassing van CLT constructies in klimaatklasse 2 moet worden aangetoond dat voldaan wordt aan de duurzaamheid. CLT constructies niet toepassen in klimaatklasse 3.

De producent moet verder in de ETA of (bij verplichte CE-markering) de DOP aangeven welke lijm van toepassing is op welke specifieke CLT bouwconstructie producten. Om aan te tonen dat de lijm constant blijft (niet veroudert), voert de producent op CLT producten versnelde verouderingsproeven uit. Dit wordt beschreven in de interne kwaliteitscontrole van de producent. De belangrijkste invloeden waardoor lijm kan degraderen zijn vochtverschillen en UV. Het basismateriaal en de lijm zijn niet anders dan in gelamineerde constructies. Bij gelamineerde constructies zijn geen voorbeelden van andere vormen van degradatie bekend dan bij massief hout.

Brandgedrag

Een belangrijk aspect bij toepassing van CLT en massieve houtbouw is natuurlijk het brandgedrag. Voor bouwwerken in gevolgklasse 2 en 3 moet de beoordeling op brandgedrag worden uitgevoerd door bevoegd gezag, met advisering van een brandveiligheidsdeskundige. In de beschouwing moet minimaal het volgende worden meegenomen:

• veiligheid van het gebouw;
• veiligheid van de brandcompartimenten;
• veiligheid van de sub compartimenten;
• veiligheid van de vlucht- en aanvalsroute;
• veiligheid van de omgeving.

Let daarbij op dat bij CLT bouwconstructies de vloeren en wanden een dubbele functie hebben: draagconstructie én scheidingsconstructie van (sub) brandcompartimenten. Voor CLT geldt brandklasse D. Raadpleeg voorlopig de conceptversie (prEN) voor de nieuwe Eurocode 5 (met Nationale Bijlage beschikbaar voor gebruik in de praktijk in 2027/2028) en de laatste state of the art documenten, onder andere ‘Fire safety in timber buildings, technical guideline for Europe’ en NTA 6125 ‘Brandveiligheid in massieve houtbouw’ (lag tot 15 april ter consultatie).

Beschouw verder de invloed van brand niet alleen plaatselijk, maar eveneens voor de totale bouwconstructie. De inbrandsnelheid β is afhankelijk van het CLT element dat wordt toegepast en moet worden aangetoond. Na delaminatie (het afvallen van de onderste laag) volgt een verdubbeling van de inbrandsnelheid.

In de ETA moeten verder brandspecificaties worden vermeld. Voor Bouwtoezicht is van belang dat in de betreffende ETA verwezen moet worden naar EAD 13005-00-0304 ‘Solid wood slab element for use as structural element in buildings’ (2015). Verder moeten de  inbrandsnelheden worden gecontroleerd en de verbindingen moeten bestand zijn tegen brand.

Afvallende lamellen

Uitgangspunt is verder dat aangetoond moet worden of de kans bestaat dat de lamellen bij de lijmlagen eraf kunnen vallen of niet. In de huidige CLT producten worden veelal PU en MUF lijmen gebruikt. Daarvoor moet als uitgangspunt worden aangenomen dat de lamellen er af kunnen vallen. Indien met constante inbranding wordt gerekend, zal dat met proeven aangetoond moeten worden.

Verbindingen

Bij CLT constructies zijn verbindingen veelal maatgevend. Tijdens de vergunningsfase moet een principe voorstel zijn gedaan voor het waarborgen van de stabiliteit, inclusief detaillering ervan. Verbindingen hebben invloed op de vervorming van de gehele bouwconstructie. Het schroeven van verbindingen wordt het meest toegepast. Bij voorkeur niet schroeven in de kopse lamellen, altijd in de langs lamellen. Controleer of de schroeven zijn gecertificeerd. Verschillende leveranciers leveren diverse types, diameters en lengtes, veelal zelf borend. Voorbeelden zijn Rothoblaas, Wurth en Hecofix.

Schroeven met gedeeltelijk schroefdraad kunnen worden gebruikt voor het laten aansluiten van elementen op elkaar. Volledige schroefdraad kan worden gebruikt voor wisselende krachtrichtingen en sterkere verbindingen. Schroeven in CLT constructies met een impact- of momentboor moeten volgens richtlijnen van producent worden aangebracht. Bij grotere over te dragen krachten, zoals bij aansluiting van stabiliteitselementen, kunnen stalen verbinders worden toegepast. Dit kunnen speciale elementen zijn of standaard handelsproducten, zoals simpele trekankers of afschuifverbindingen, of zogenaamde ‘Spiders’.

De leveranciers geven catalogi uit of rekenprogrammatuur waarmee de sterkte van de verbindingen kan worden bepaald. Aandachtpunt hierbij is dat gecontroleerd moet worden welke aannames in de berekeningen en catalogi worden gedaan voor wat betreft dichtheid van het basismateriaal, de randafstanden en onderlinge afstanden, et cetera.

Tref tot slot voldoende maatregelen tijdens de uitvoering ter voorkoming van delaminatie van de elementen, onder andere door de elementen met folie af te plakken. Vermijd zo veel mogelijk natte weersomstandigheden en zorg voor voldoende ventilatie indien de elementen nat zijn. Let bij natte weersomstandigheden op gladheid van houten vloeren.

Dit artikel is tot stand gekomen met medewerking van:

• Dick Bezemer, voorzitter van het Centraal Overleg Bouwconstructies (COBc) en teammanager bouwconstructies, bouwfysica, brandpreventie en funderingsloket bij Gemeente Rotterdam.
• Haico Smit, Adviseur Constructieve Veiligheid, Omgevingsdienst Noordzeekanaalgebied.