Bij de bouw en exploitatie van allerlei soorten gebouwen worden enorme hoeveelheden energie en natuurlijke hulpbronnen gebruikt. Onderzoekers over de hele wereld hebben daarom gezocht naar manieren om gebouwen efficiënter en minder afhankelijk te maken van emissie-intensieve materialen.

Nutsvoorzieningen, een project ontwikkeld via een MIT-klasse heeft een zeer energiezuinig ontwerp bedacht voor een groot gemeenschapsgebouw dat gebruik maakt van een van 's werelds oudste bouwmaterialen. Voor deze structuur is genaamd "het langhuis, " Massief hout gemaakt van conventioneel hout zou aan elkaar worden gelamineerd als een soort supergroot multiplex.

Het ontwerp zal in oktober worden gepresenteerd op de Maine Mass Timber Conference, die is gewijd aan het verkennen van nieuwe toepassingen van dit materiaal, waarmee veilig kan worden gebouwd, klinkende hoogbouw, als de bouwvoorschriften dit toelaten.

John Klein, een onderzoekswetenschapper op de architectuurafdeling van MIT die een workshop gaf met de naam Mass Timber Design die met het nieuwe ontwerp op de proppen kwam, legt uit dat "in Noord-Amerika, we hebben een overvloed aan bosbronnen, en veel ervan is overwoekerd. Er wordt geprobeerd manieren te vinden om bosproducten duurzaam te gebruiken, en de bossen ondergaan actief uitdunningsprocessen om bosbranden en keverplagen te voorkomen."

Mensen hebben de neiging om hout te beschouwen als een geschikt materiaal voor constructies van slechts een paar verdiepingen hoog, maar niet voor grotere constructies, zegt Klein. Maar sommige bouwers beginnen al massaal houtproducten te gebruiken (een term die in principe van toepassing is op alle houtproducten die veel groter zijn dan conventioneel hout) voor grotere constructies, inclusief middelhoge gebouwen van maximaal 20 verdiepingen. Zelfs hogere gebouwen moeten uiteindelijk praktisch zijn met deze technologie, hij zegt. Een van de grootste massale houten gebouwen in de VS is de nieuwe 82, John W. Olver Design Building van 2000 vierkante meter aan de Universiteit van Massachusetts in Amherst.

Een van de eerste vragen die mensen stellen als ze van zo'n constructie horen, heeft te maken met vuur. Kunnen zulke hoge houten constructies echt veilig zijn? In feite, Klein zegt, tests hebben aangetoond dat massieve houten constructies even goed of beter bestand zijn tegen vuur dan staal. Dat komt omdat hout dat wordt blootgesteld aan vuur van nature een laag verkoolde, die zeer isolerend is en het grootste deel van het hout meer dan twee uur kan beschermen. Staal, in tegenstelling tot, kan plotseling mislukken als de warmte het zachter maakt en ervoor zorgt dat het knikt.

Klein legt uit dat deze natuurlijke brandweerstand logisch is als je eraan denkt een brandende lucifer op een stapel houtkrullen te laten vallen, in plaats van het op een logboek te laten vallen. De spaanders zullen in vlammen opgaan, maar op het logboek sputtert er gewoon een lucifer uit. Hoe groter het grootste deel van het hout, hoe beter het bestand is tegen ontsteking.

De structuur die door de klas is ontworpen, maakt gebruik van massieve balken gemaakt van lagen houtfineer die aan elkaar zijn gelamineerd, een proces dat bekend staat als gelamineerd fineerhout (LVL), gemaakt in panelen van 50 voet lang, 10 voet breed, en meer dan 15 cm dik. Deze worden op maat gesneden en gebruikt om een ​​reeks grote bogen te maken, 40 voet lang tot de centrale piek en 50 voet breed, gemaakt van secties met een driehoekige doorsnede om structurele sterkte toe te voegen. Een reeks van deze bogen is samengesteld om een ​​grote omsloten ruimte te creëren zonder dat er interne structurele steunen nodig zijn. Het geplooide ontwerp van het dak is ontworpen om plaats te bieden aan zonnepanelen en ramen voor natuurlijke verlichting en passieve zonneverwarming.

"De structurele diepte die wordt bereikt door het driehoekige gedeelte op te bouwen, helpt ons om de gewenste vrije overspanning voor de gemeenschappelijke ruimte te bereiken, dit alles terwijl het een visuele taal geeft aan zowel het interieur als het exterieur van de structuur, " zegt Demi Fang, een MIT-architectuurstudent die deel uitmaakte van het ontwerpteam. "Elke boog loopt taps toe en wordt breder over zijn lengte, omdat niet elk punt langs de boog onderhevig zal zijn aan dezelfde kracht, en deze variërende dwarsdoorsnedediepte drukt zowel structurele prestaties uit als materiaalbesparingen aanmoedigt, " ze zegt.

De bogen zouden in delen in de fabriek worden gebouwd, en vervolgens ter plaatse aan elkaar vastgeschroefd om het complete gebouw te maken. Omdat het gebouw grotendeels geprefabriceerd zou zijn, het daadwerkelijke bouwproces ter plaatse zou sterk worden gestroomlijnd, zegt Klein.

"The Longhouse is een multifunctioneel gebouw, ontworpen om een ​​scala aan evenementscenario's te accommoderen, van co-working, oefenlessen, sociale mixers, tentoonstellingen, dinerbijeenkomsten en lezingen, "Klei zegt, eraan toevoegend dat het voortbouwt op een lange traditie van dergelijke gemeenschappelijke structuren in culturen over de hele wereld.

overwegende dat de productie van beton, gebruikt in de meeste grote gebouwen ter wereld, gaat gepaard met grote uitstoot van broeikasgassen door het bakken van kalksteen, constructie met massief hout heeft het tegenovergestelde effect, zegt Klein. Terwijl beton bijdraagt ​​aan de wereldwijde last van broeikasgassen, hout vermindert het eigenlijk, omdat de koolstof die uit de lucht wordt verwijderd terwijl bomen groeien, in wezen wordt afgezonderd zolang het gebouw duurt. "Het gebouw is een koolstofput, " hij zegt.

Een obstakel voor een groter gebruik van massief hout voor grote constructies is in de huidige Amerikaanse bouwvoorschriften, Klein zegt, die het gebruik van constructiehout beperken tot woongebouwen tot vijf verdiepingen, of commerciële gebouwen tot zes verdiepingen. Maar de recente bouw van veel hogere houten gebouwen in Europa, Australië, en Canada - inclusief een 18 verdiepingen tellend houten gebouw in British Columbia - zou moeten helpen om de veiligheid van dergelijke gebouwen te waarborgen en tot de benodigde codewijzigingen te leiden, hij zegt.

Het ontwerp van Longhouse is ontwikkeld door een multidisciplinair team in 4.S13 (Mass Timber Design), een ontwerpworkshop in de architectuurafdeling van MIT die de toekomst van duurzame gebouwen onderzoekt. Het team bestond uit John Fechtel, Paul Kort, Demi Fang, Andrew Bros, Hyerin Lee, en Alexandre Beaudouin-Mackay. Het werd ondersteund door de afdeling Architectuur, BuroHappold Engineering en Nova Concepts.