Wanneer bezoekers het centrum van Vancouver binnenkomen via de wijk False Creek Flats, is het eerste wat ze zien de Hive: een kantoorgebouw van tien verdiepingen, gebouwd van hout en in de vorm van een gigantische honingraat. Onder de huid met zwemvliezen verbergt het gebouw een slim ontwerpsysteem dat het bij elkaar houdt veilig voor aardbevingen door het te laten wiebelen, schudden en bezinken.
The Hive, ontworpen door de in Toronto gevestigde architectenstudio Dialoogis het hoogste seismische krachtbestendige gebouw waarvan gemaakt is veel hout in Noord-Amerika. Door massief hout te vervangen door een typische staal- en betonconstructie absorbeert het gebouw in totaal 4.403 ton CO2; Dat staat gelijk aan het een jaar lang 1.300 auto’s van de weg halen. En volgens Martin Nielsen, partner bij Dialog, is massief hout van nature beter bestand tegen seismische activiteit dan staal en beton.
Ondanks deze voordelen zijn hoge houten gebouwen zoals de Hive zeldzaam. Terwijl houten constructie was de norm vóór de 20e eeuw maakte de massaproductie van staal en beton deze materialen tot de dominante bouwmaterialen van de vorige eeuw. Onlangs is er echter opnieuw belangstelling voor massiefhoutbouw ontstaan in steden zoals New York, Milwaukeeen Vancouver, onder andere, als een manier om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. Op dit moment zijn er in de buurt 2.700 massieve houten gebouwen gebouwd of in aanbouw in de VS – meer dan het dubbele van dat in 2022.
In regio’s die gevoelig zijn voor aardbevingen, zoals West-Canada, betekent deze hernieuwde belangstelling dat architectenbureaus als Dialog dit beginnen te doen experimenteren met strategieën die massieve houten gebouwen zowel gebruikelijker als veiliger kunnen maken. Met de Hive is hun oplossing een systeem van verbindingen dat een belangrijk ontwerp heeft van tektonische platen.
“Beton is het ergste”
Het concept voor Hive begon ongeveer tien jaar geleden, toen een biologisch landbouwbedrijf op zoek naar een nieuw hoofdkantoor Nielsen benaderde. Hoewel deze klant de ruimte uiteindelijk niet kon gebruiken (het gebouw zal nu dienen als kantoor voor de verzekeringsmaatschappij van British Columbia), bleef het oorspronkelijke mandaat van kracht: een duurzaam, op hout gebaseerd gebouw dat de weg zou helpen effenen voor toekomstige massale houtontwikkelingen in Canada.
Het gebruik van hout om op grote schaal te bouwen is zeker niet ongehoord. Er bestaan andere voorbeelden, zoals die van Milwaukee Ascent MKE-gebouw van 25 verdiepingenDe 18 verdiepingen tellende Mjøstårnet-toren van Noorwegen en de Universiteit van British Columbia Brock Commons Tallwood House met 18 verdiepingenmaar ze zijn vrijwel de uitzondering op de regel. Het probleem, zegt Nielsen, is dat bouwvoorschriften en -beleid sinds de industriële revolutie rond staal- en betonconstructies zijn gestructureerd. De kosteneffectiviteit van beton, evenals de potentiële brandrisicofactoren van hout, zijn twee sleutelfactoren die in de loop van de tijd in dit beleid zijn geïntegreerd.
Zelfs nadat een bouwer de zware taak heeft doorlopen om goedkeuringen te verkrijgen voor een massief houten gebouw, moet hij te maken krijgen met veel hogere verzekeringspremies. En in het geval van Hive, dat zich in een regio bevindt waar strikte bouweisen gelden vanwege potentiële seismische activiteit, kreeg Dialog te maken met de extra voorwaarde om een ultra-aardbevingsbestendige houten constructie te ontwerpen.
Maar hoewel staal en beton al tientallen jaren standaard bouwmaterialen zijn, heeft hout volgens Nielsen feitelijk een natuurlijk vermogen om seismische krachten te weerstaan. Het wordt zelfs al eeuwenlang gebruikt in gebieden die gevoelig zijn voor aardbevingen in het oude Japanwaar houten pagodes en paviljoens waren ontworpen om mee te bewegen met seismische activiteit in plaats van er weerstand aan te bieden.
“Beton is het ergste”, zegt Nielsen. “Het is echt stijf, broos en het breekt.” Als het kapot gaat, voegt hij eraan toe: “Het is rotzooi.” Bij een zware aardbeving kunnen stijve stalen en betonnen gebouwen blijven staan, maar deze zijn vaak structureel aangetast. Maar “hout heeft een beetje een bocht”, vervolgt Nielsen. “Het is duidelijk dat bij een grote aardbeving het glas eruit kan springen, maar de constructie blijft stevig.”
Hoe een speciale link Hive veiliger maakt bij aardbevingen
De meeste postindustriële gebouwen vertrouwen op een betonnen kern (waar zich op bijna elke wolkenkrabber de liftschacht en trappen bevinden) als hun belangrijkste stabiliserende steun. Hive heeft helemaal geen kern; in plaats daarvan zijn de seismische krachtbestendige eigenschappen verborgen in de gevel.
Tijdens de eerste testfasen besloot het team van Nielsen om een structureel systeem met verstevigde randen te gebruiken om overmatig gebruik van beton te voorkomen. Zonder de gebruikelijke kern die het gebouw stabiel hield, moesten de buitenmuren stevig zijn en de beweging van een aardbeving kunnen absorberen.
Om te beginnen ontwierpen de ontwerpers een constructie waarbij gebruik werd gemaakt van diagonale houten balken om de kracht gelijkmatig over alle tien verdiepingen van het gebouw te verdelen. Tijdens tests ontdekten ze dat deze diagonaal gebaseerde granaat niet voldoende was om mogelijke breuken in het geval van een aardbeving te voorkomen. Dus gingen de ingenieurs terug naar de tekentafel en kwamen terug met iets dat een ’tektonische assemblage’ werd genoemd.
De tektonische link werd gelegd in de nasleep van de dodelijke aardbeving in Christchurch in Nieuw-Zeeland in 2011, toen tientallen mensen omkwamen in instortende gebouwen. Het is een onderdeel dat ervoor zorgt dat de verbindingen van stabilisatiebalken bij een aardbeving lichtjes naar elkaar toe schuiven, waardoor het hele gebouw kan doorbuigen om de schok op te vangen.
“Er wordt altijd overgeschakeld naar verticaal, zodat de structuur opnieuw kan worden gebruikt”, zegt Nielsen. “Normaal gesproken moet je bij een seismische gebeurtenis het gebouw neerhalen. Het probeert die krachten af te voeren, en of het nu beton of staal is, het zal bezwijken of volledig mislukken. Dus (tektonische verbindingen) was een opwindende ontwikkeling.”
Dialog voegde deze verbindingen toe tijdens hun ontwerp en ging vervolgens naar de Universiteit van Alberta, waar ze een volledige mockup van een hele verdieping van het gebouw onderwierpen aan een seismische krachtsimulatie. Deze kleine, onmerkbare bewegingen van de gewrichten bleken effectief: de Hive slaagde voor de aardbevingsparaatheidstest en werd goedgekeurd voor constructie.
Een houtrevolutie
Toen het tijd werd om de Hive daadwerkelijk te bouwen, werkte Dialog samen met een lokaal bedrijf om hout uit een duurzaam beheerd bos te halen. De hoeveelheid hout die is gebruikt om het gebouw te maken, heeft volgens Nielsen slechts 42 minuten nodig om op natuurlijke wijze in British Columbia te regenereren.
Ondertussen vereist de verwerking van het hout een minimale uitstoot van broeikasgassen en zorgt ervoor dat de CO2 van elke balk gedurende de levensduur van het gebouw wordt vastgehouden – met andere woorden: uit de atmosfeer. In geval van brand is de Hive ter plaatse voorzien van een sprinklerinstallatie en een waterreservoir. Elke houten balk is bijna tien centimeter extra breed, dus als ze vlam zouden vatten, zouden de balken structureel nog enkele uren in goede staat blijven.
“Het aanbod aan houtblokken is niet het probleem”, zegt Nielsen. “We hebben gesproken met bosbouwers, houthakkers en bosecologen, en we zouden al onze gebouwen uit hout kunnen bouwen.”
Nielsen gelooft dat gebouwen als de Hive een eerste stap zijn op weg naar meer draagvlak voor massiefhouten constructies. Nadat Dialog een eerste weergave van het project had gepubliceerd, ontving het bedrijf de uitnodiging $3,5 miljoen CAD aan financiering (ongeveer $2,5 miljoen USD) van National Resources Canada, een federale organisatie die zich inzet voor het stimuleren van houtinnovatie, en $ 500.000 CAD (ongeveer $ 366.000 USD) uit de provincie British Columbia.
Het bedrijf kijkt er nu al naar uit om zijn ambities op het gebied van massief hout nog verder te verhogen. Op dit moment, zegt Nielsen, heeft hij een ontwerp klaar voor een massief houten gebouw van negentig verdiepingen. Hij heeft alleen nog een klant nodig die het wil realiseren.
“We zijn ongelooflijk optimistisch over de toekomst”, zegt Nielsen. “De federale regering van Canada heeft 13 miljard euro toegezegd om meer woningen te bouwen, en wij zijn van mening dat elk onderdeel daarvan van hout moet worden gemaakt.”
