Onderzoek naar momentstijve verbindingen in hout
Hoe houtbouw duurzamer en circulair maken? Over die complexe vraag buigen onderzoekers en ingenieurs zich al jaren. Het antwoord schuilt niet alleen in kennis van materialen en bouwnormen. Je moet durven experimenteren, modelleren en creatief zijn. Dat deed ook Robbe Celis van WOOD.BE naar aanleiding van het WOODLINK-project.
WOODLINK is een onderzoeksproject van WOOD.BE, het kenniscentrum van de hout- en meubelindustrie. Het project kreeg de steun van het Belgisch Bureau voor Normalisatie (NBN) en de FOD Economie. Robbe Celis, ingenieur-architect, en expert structurele toepassingen bij WOOD.BE, verdiepte zich voor dit project in momentstijve houtverbindingen en zocht naar manieren om ze efficiënter te realiseren en berekenen.
De referentie voor de evaluatie van houten gebouwen is de Eurocode 5: een lijvig document dat de geconsolideerde kennis over stabiliteit van houtconstructies samenbrengt. Op vlak van stijfheid van verbindingen is het echter aan uitbreiding toe. Daarin schuilt een deel van de verdienste van WOODLINK. Het project wenst bij te dragen tot nauwkeurigere berekening van het vervormingsgedrag om zo een lacune in de Eurocode 5 op te vullen.
De voordelen van momentstijve verbindingen:
Er zijn twee redenen waarom momentstijve verbindingen interessant zijn voor houtbouw:
1. Extra weerstand tegen wind
Muren beschermen gebouwen tegen laterale windbelasting. In sommige situaties kunnen de nodige muren niet worden gerealiseerd, denk maar aan ontwerpen met brede ramen of grote open ruimten. In dergelijke gevallen reiken momentstijve houtverbindingen een bijkomende stijfheid en sterkte aan, die mee kan ingezet worden.
2. Een vergroot verticaal draagvermogen
Via momentstijve verbindingen kan een deel van het draagvermogen van balken elementen afgeleid worden naar kolommen. Door deze bijkomende capaciteit in te zetten kunnen grotere overspanningen gerealiseerd worden met minder materiaal. Hierdoor wordt men minder afhankelijk van tussenliggende steunmuren. Zo worden grotere open ruimten mogelijk, die flexibeler zijn in gebruik.
Tijdens het onderzoek werden verschillende assemblagetechnieken (schroeven, bouten en nagels) naast elkaar gelegd en uitgebreid getest op vlak van sterkte en stijfheid. De testresultaten moeten leiden tot meer verfijnde rekenmethodes, een betere inschatting van de werkelijke stijfheid van volledige verbindingen en bijgevolg ook tot een ambitieuzer en zuiniger structuurontwerp met grotere ontwerpvrijheden.
WOODLINK zit nu in de prenormatieve fase. Momenteel gaat het om theorie en experimenten, nog niet om concrete praktijktoepassingen. Die praktische kant komt in de volgende fase aan bod. Maar berekeningen en testen tonen bijvoorbeeld wel al aan dat overspanningen van 20 tot 30 % groter haalbaar zijn, met eenzelfde hoeveelheid materiaal.
Een toepassing valt bijvoorbeeld te vinden in architectuur zonder tussensteunmuren. Het concept past perfect in het kader van duurzaam bouwen. Een gebouw met enkel omtrekmuren is een uitermate flexibele constructie waar ruimten aan veranderende omstandigheden kunnen worden aangepast.
Maar ook voor circulariteit biedt het project kansen: hout is pas echt duurzaam als we het op een intelligente manier verwerken. Het slaat CO2 op in de groeifase (als boom) en geeft die op het einde van de levenscyclus weer vrij. Het gebruik van hout in de levenscyclus van gebouwen biedt dan ook heel wat ecologische voordelen. Demonteerbare en flexibele gebouwen behoren tot de mogelijkheden. In plaats van houtafval als energiebron te benutten, kunnen we beter zoeken naar manieren om kwalitatief hout te hergebruiken. En zo komen we bij momentstijve houtverbindingen terecht, waarbij het gebruik van schroeven in plaats van lijm of andere chemische bindmiddelen ervoor zorgt dat de structuren makkelijker uit elkaar te halen zijn met het oog op hergebruik.
Auteur: Evi Bilteryst, communicatiemanager bij WOOD.BE
Lees ook: ‘Tussenliggende’ infrastructuren en de rol van placemaking in de circulaire transitie; Wat brengt de toekomst voor duurzaam bouwen?; De Materatek, een ruimte om je duurzame ambities waar te maken; Een woord van de voorzitster.
