Als bezoekers het centrum van Vancouver binnengaan via de wijk False Creek Flats, is het eerste wat ze zien de Hive: een kantoorgebouw van tien verdiepingen, gebouwd uit hout en in de vorm van een gigantische honingraat. Onder de buitenkant met zwemvliezen verbergt het gebouw een slim ontwerpsysteem dat het gebouw in stand houdt veilig voor aardbevingen door het te laten wiebelen, schudden en bezinken.
The Hive, ontworpen door de in Toronto gevestigde architectuurstudio Dialoogis het hoogste seismische krachtbestendige gebouw waarvan is gemaakt massa hout in Noord-Amerika. Door massief hout te vervangen door de typische constructie van staal en beton, legt het gebouw in totaal 4.403 ton CO2 vast; 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 grote houten gebouwen zoals de Hive zeldzaam. Terwijl houtconstructie was de norm Vóór de 20e eeuw maakte de massaproductie van staal en beton deze materialen tot de dominante bouwmaterialen van de afgelopen eeuw. Recentelijk is de belangstelling voor massale houtbouw echter weer opgedoken in steden als deze New York, Milwaukeeen Vancouver, onder andere, als een manier om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. Momenteel zijn er in de buurt 2.700 massieve houten gebouwen gebouwd of in de maak in de VS – meer dan het dubbele dan 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 ontwerpelement van tektonische platen ontleent.
“Beton is het ergste”
Het concept voor de Hive begon ongeveer tien jaar geleden toen een biologisch landbouwbedrijf op zoek naar een nieuw hoofdkantoor Nielsen benaderde. Hoewel die 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 vrijmaken 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 vormen grotendeels 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 kostenefficiëntie van beton, evenals de potentiële brandrisicofactoren van hout, zijn twee sleutelfactoren die in de loop van de tijd in dit beleid zijn ingebed.
Zelfs nadat een ontwikkelaar de zware taak heeft doorlopen om goedkeuringen te verkrijgen voor een massief houten gebouw, krijgt hij te maken met veel hogere verzekeringspremies. En in het geval van The Hive, dat zich in een regio bevindt waar strikte bouweisen gelden vanwege potentiële seismische activiteit, werd Dialog geconfronteerd met de extra voorwaarde om een ultra-aardbevingsveilige houten structuur te ontwerpen.
Hoewel staal en beton al tientallen jaren de standaard bouwmaterialen zijn, heeft hout volgens Nielsen echter 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 zijn 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 eenmaal kapot gaat, voegt hij eraan toe, “is het rotzooi.” In het geval van een zware aardbeving kunnen stijve stalen en betonnen gebouwen blijven staan, maar deze zijn vaak structureel aangetast. Maar “hout heeft een beetje een buiging”, vervolgt Nielsen. “Het is duidelijk dat in het geval van een grote aardbeving het glas eruit kan springen, maar de structuur blijft stevig.”
Hoe een speciaal gewricht de Hive veiliger maakt bij aardbevingen
De meeste post-industrialisatiegebouwen vertrouwen op een betonnen kern (waar zich op bijna elke wolkenkrabber de liftschacht en trappen bevinden) als hun belangrijkste stabiliserende steun. The Hive heeft helemaal geen kern; in plaats daarvan zijn de seismische krachtbestendige eigenschappen verborgen in de gevel.
Tijdens de eerste testfases besloot het team van Nielsen om een structureel systeem met verstevigde randen te gebruiken om overmatig betongebruik te voorkomen. Zonder de gebruikelijke kern die het gebouw stabiel hield, moesten de buitenmuren zowel stevig zijn als in staat zijn de beweging van een aardbeving te 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 het testen ontdekten ze dat deze diagonaal gebaseerde granaat niet voldoende was om mogelijke breuken in het geval van een aardbeving te voorkomen. Dus keerden de ingenieurs terug naar de tekentafel en kwamen terug met iets dat een ‘tektonische verbinding’ werd genoemd.
Het tektonische gewricht werd uitgevonden in de nasleep van de dodelijke aardbeving in Christchurch, Nieuw-Zeeland in 2011, toen tientallen mensen omkwamen in instortende gebouwen. Het is een onderdeel dat ervoor zorgt dat de verbindingen van stabilisatiebalken in het geval van een aardbeving een heel klein beetje naar elkaar toe kunnen schuiven, waardoor het hele gebouw kan buigen om de impact te absorberen.
“Het richt zich altijd 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. Tektonische verbindingen waren dus 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. Die kleine, onmerkbare gewrichtsbewegingen bleken effectief: The Hive slaagde voor de aardbevingsgereedheidstest en werd goedgekeurd voor constructie.
Een houten revolutie
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.
Intussen vereist de verwerking van het hout een minimale uitstoot van broeikasgassen en zorgt ervoor dat de CO2 van elke balk gedurende de hele levensduur van het gebouw uit de atmosfeer blijft. In geval van brand is de Hive uitgerust met een sprinklerinstallatie en een waterreservoir ter plaatse. Elke houten balk is bijna tien centimeter extra breed, zodat de balken, als ze zouden branden, enkele uren structureel gezond blijven.
“Het aanbod van hout 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 in de richting van meer steun voor massale houtbouw. Nadat Dialog een eerste weergave van het project had gepubliceerd, ontving het bedrijf zelfs een beloning $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 $ 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 massahout nog verder te vergroten. 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 om het uit te voeren.
“We zijn ongelooflijk optimistisch over de toekomst”, zegt Nielsen. “De federale overheid van Canada heeft 13 miljard euro uitgetrokken voor de bouw van meer woningen, en wij vinden dat elk stukje daarvan van hout moet worden gemaakt.”
