Ontwerpend onderzoek leidt tot innovatie

Architect

Bart Janssens

Houtskeletbouw
prof. dr. UHasselt

Bart Janssens

Tekst

Johan Geerts

Beelden

10 Jun 2021

Inventing is a combination of brains and material. The more brains you use, the less material you need.

Charles Kettering (1876 – 1958) – Amerikaanse ingenieur, uitvinder, zakenman.

Project van vijf woningen in Retie

Nooit eerder stond de circulaire economie in het algemeen en de circulaire bouweconomie in het bijzonder prominenter op de agenda. Er heerst brede consensus – ook in de bouwwereld – dat het lineaire ‘take-make-waste’-model snel omgebogen moet worden naar een circulaire variant om de mondiale grondstofkaalslag een halt toe te roepen. Diverse initiatieven werden opgestart in de hoop dat het begrip ‘circulair’ niet verzandt in een zoveelste hippe marketingterm. Al te vaak wordt het containerbegrip duurzaamheid – net als ‘bio’ en ‘light’ in de voedingssector – in de bouwwereld gebruikt om systemen of producten commercieel te labelen. Architects In Motion (AIM) wil daar bijzonder kritisch mee omgaan en zoekt liever op basis van kwalitatieve duurzaamheidsprincipes en intelligente ontwerpoplossingen naar innovatieve ideeën die niet alleen bij een theoretische benadering blijven. Daarbij geloven ze heel sterk in onderzoekend ontwerpen waarbij ze samenwerkingen tussen de verschillende actoren in de bouwwereld – opdrachtgever/architect/aannemer/onderzoeker – ondersteunen, stimuleren en faciliteren.

WOODinc, een bedrijf van Eric Van de Heyning, produceert en bouwt houtskeletwoningen (volgens Suteki-systeem) die gebaseerd zijn op de traditionele Japanse bouwmethode. In tegenstelling tot andere houtskeletbouwprincipes bestaat dit systeem (Structurez) uit dragende gelijmde-gelamelleerde houten palen en balken die met carbonstalen verbindingsmiddelen samengesteld worden tot het stevigste houtbouwsysteem op de markt. Voor de Japanse markt wordt dit systeem om seismologische redenen overgedimensioneerd, in West-Europa is dat uiteraard niet nodig. Maar, het op eerste gezicht eenvoudige bouwprincipe stelde WOODinc toch voor een andere uitdaging: het volledig geprefabriceerde systeem bestaat enkel uit de draagstructuur, terwijl klanten die voor prefabwoningen kiezen een kant en klaar afgewerkt systeem verwachten. Architecten die voor hun opdrachtgever een woning ontwerpen waarvan enkel de structuur volgens een bepaald principe geprefabriceerd wordt, moeten nog teveel zelf gaan ontwikkelen om een in alle bouwfysische, esthetische, technische, … aspecten performant resultaat te bekomen. Daarom wou Eric Van de Heyning van WOODinc nog een stap verder gaan.

Voor het ontwerpen van vijf woningen in Retie nam Eric contact op met architect Bart Janssens van Architects in Motion. AIM’s kenmerkende open en horizontale ontwerppraktijk laat toe om in team ontwerpend onderzoek te verrichten. De bekende quote van Confucius – de weg zelf is je bestemming – in gedachte, ambieert AIM bij deze zoektocht nomadische denkprocessen op te zetten waarbij elke input leidt tot een zorgvuldig geanalyseerde output en waarbij het af te leggen parcours om tot die oplossing te komen minstens even belangrijk is als het resultaat op zich. In workshops brengt AIM interne en externe experts samen om na te denken over de gestelde ontwerpvragen.  

In deze filosofie vonden WOODinc en AIM elkaar om het Japanse paal- en balksysteem verder aan te passen aan de Belgische markt en de geprefabriceerde draagstructuur uit te breiden tot een volledig bouwsysteem met inbegrip van geprefabriceerde gevelelementen. Om dat laatste aspect wetenschappelijk bouwfysisch te ondersteunen werd naamgenoot dr. architect Bart Janssens – doctor-assistent aan de Faculteit Architectuur & Kunst van UHasselt – bereid gevonden.

Ontwerpen start vaak bij het uitdenken van een geschikt grid als onderlegger voor het plan. Als je werkt met Structurez is dat vanzelfsprekend omdat een systematische structuur net de voordelen van deze bouwwijze alleen maar versterkt. Een grid van 1,25 x 1,25 m of 2,5 op 2,5 m, naargelang de overspanningen en de te verwachten belastingen, zijn ideaal. In overleg werd gekozen voor het eerste. Op basis van het plan van AIM werd de structuur door WOODinc ontworpen, zowel voor de wanden als voor de vloeren. Met carbonstalen hulpmiddelen, geïnspireerd op de traditionele pen- en gatverbindingen, werden door WOODinc 18 types bouwknopen gedefinieerd en uitgewerkt, die met de diverse beschikbare hulpmiddelen geconstrueerd kunnen worden. Volgens deze ingenieuze meccanotechniek kunnen de meest complexe structuren zonder traditionele constructiemiddelen zoals schroeven, spijkers, mortel, beton, … op een bijzonder eenvoudige manier gemonteerd worden. En een niet onbelangrijke troef: ook gedemonteerd, wat het systeem 100% circulair maakt.

Met deze basiseisen ging Bart Janssens van Uhasselt aan de slag om compatibele gevelelementen te ontwikkelen. De elementen moesten geprefabriceerd en eenvoudig naar de werf getransporteerd kunnen worden. Ze moesten voldoen aan de strengste normen qua thermische isolatie, brandveiligheid, hygrische aspecten, akoestiek,… Om te voldoen aan de esthetische eisen van de hedendaagse bouwheer moesten er verschillende afwerkingsmogelijkheden voor binnen en buiten gecreëerd kunnen worden. Bij de ontwikkeling moest ook rekening gehouden worden met de ideale opbouw van de bouwenveloppe voor het West-Europese klimaat. De elementen moesten op een logische (kostenefficiënte) en eenvoudige (DIY) manier combineerbaar zijn met de dragende Structurez-elementen en er circulair aan te monteren zijn met bevestigingsmiddelen die vergelijkbaar zijn met de carbonstalen connectoren.  Tot slot moesten de cassettes op zich ook circulair zijn m.a.w. de verschillende lagen moeten makkelijk te scheiden zijn.

Tijdens het onderzoekproces zijn er nog extra desiderata aan toegevoegd: naar analogie met de draagstructuur moeten de modulaire cassettes een bio-based full-wood oplossing worden maar met een lage houtfractie (de WOODinc-structuur zorgt voor stabiliteit), ze moeten vochtbufferend en thermisch inert zijn en drukvast in opbouw en samenstelling. Er moeten ook naar voorkeur en wens van de bouwheer andere optionele isolatiematerialen voorzien kunnen worden op voorwaarde van een blijvend circulair karakter van de totaliteit.    

De sleutel van het succes lag vooral in de samenwerking tussen de producent en uitvoerder (WOODinc), de ontwerper (AIM) en de wetenschappelijke ondersteuning (UHasselt). Om tot een esthetisch, technisch, bouwfysisch en commercieel geslaagd resultaat te komen was de af te leggen weg, de regelmatige terugkoppeling van en naar alle deelnemende actoren, van primordiaal belang waarbij deze weg misschien nog belangrijker was dan het resultaat op zich. Om het circulaire karakter te optimaliseren mochten de cassettes niet voorzien worden van een tand- en groefaansluiting.

Bij elk ontwikkelingsproject wordt er op basis van een vraagstelling naar een innoverende oplossing gezocht. Dat proces begint vaak grillig omdat verschillende pistes vorm krijgen en onderzocht moeten worden. Na verloop van tijd kristalliseert deze wirwar aan ideeën tot een mogelijke oplossing. Het onderzoekend ontwerpprincipe waarbij de verschillende partijen van in het begin betrokken zijn, zorgt uiteraard voor een optimaal verloop van dit proces.

Het resultaat is een gevelcassette in de vorm van een sandwichpaneel dat past op een grid van 1,25 x 1,25 m. De gevelcassette heeft een breedte van 1,25 m of 2,5 m in functie van de kostenefficiëntie. De maximum hoogte is 6 m. De basis van de cassette is een LVL-plaat van 42 mm. Daarop wordt standaard een houtvezelplaat met de vooropgestelde isolatiewaarde mechanisch bevestigd. Zoals reeds vermeld zijn andere isolatiematerialen mogelijk. In de samenstelling van de cassette en/of voor de lucht-, damp-, wind en waterdichting werd geen gebruik gemaakt van kit, tape, lijm of spray maar wel van mechanische bevestigingsmiddelen met als keuzecriteria: toleranties, levensduur en kostprijs.

Voor de cassettes werd een patent aangevraagd en een onderzoekssubsidie bij VLAIO.

De vijf woningen worden gebouwd in een verkaveling. Twee gekoppelde woningen en een vrijstaande. Het unieke bouwconcept en het uitgekiende gevelontwerp geven deze woningen een bijzondere uitstraling. Het ontwerpgrid komt duidelijk terug in de ritmering van de gevels, zowel in de glaspartijen als in de gesloten gevelvlakken. Ook in het interieur is het grid prominent zichtbaar. Het principe ruwbouw = afbouw wordt voor de plafonds en de buitenwanden gehanteerd. De draagstructuur blijft zichtbaar en het hout van de basisplaat van de gevelcassettes is meteen ook de afwerking. Het zorgt ervoor dat de plaatsing van de prefabconstructie en -afwerking uiterst secuur en exact dient te gebeuren. De opbouw van de vloerplaat van het gelijkvloers is ook bijzonder: op een gestabiliseerde bodem werd een drukvaste laag in glasschuim gravel geplaatst die op zijn beurt een gewapende betonplaat draagt waarin de vloerverwarming en andere technieken zijn verwerkt. De betonplaat werd gepolierd zodat ook hier dezelfde ontwerpfilosofie van ruwbouw = afbouw wordt toegepast.

Alle binnenwanden werden geïsoleerd en bekleed met gipskartonwanden. In het volledige interieur worden slechts enkele materialen gebruikt: hout, beton, gipskarton. Deze combinatie en het rustgevende karakter van de repetitieve kolommen en balken van de prefab draagstructuur zorgen voor een bijzonder visueel comfort.

Met deze vijf woningen heeft WOODinc i.s.m. AIM en UHasselt het unieke houtskeletsysteem met palen en balken kunnen toetsen aan de praktische uitwerking en de realiteit van de bouwwereld. Deze toetsing is voorafgegaan door een intensieve studieperiode waarin alle actoren nauw samenwerkten volgens het voor AIM typische onderzoekend ontwerpen dat vaak gekarakteriseerd wordt door het oplossen van een complexe probleemstelling.

In dit project resulteert dat niet in een eenmalige oplossing maar in een prefab circulair systeem dat de visie op bouwen in onze contreien misschien wel voorgoed zal veranderen. De combinatie van de paal- en balkstructuur en de eveneens geprefabriceerde gevelcassettes Circuwall-panel bewijst dat zo’n onderzoekende samenwerking kan uitmonden in een innovatieve oplossing. En deze gevelelementen zijn nog maar het begin. Verder onderzoek zal moeten leiden naar dak- en vloerelementen. Het proces, het groeiproces, is de essentie van een samenwerking tussen de verschillende actoren in een bouwproject.

Een inspirerend verhaal over de weg en het resultaat.

Meer dan 25 eeuwen geleden had Confucius het reeds voorspeld.


Delen op:



ADRESSEN

Parklaan 146

2300 Turnhout

België

Louis Pasteurstraat 21

3920 Lommel

België

CONTACT

Heb je vragen? Neem gerust contact op via onderstaande gegevens:

+32 (0) 14 41 32 32

info@architectsinmotion.be

NIEUWSBRIEF

Blijf up to date.


Onze website gebruikt cookies om uw ervaring te verbeteren en onze dienstverlening te optimaliseren. Lees ook de Privacy & Policy