Momentstijve verbindingen in de houtbouw

Onderzoek naar momentstijve houtverbindingen

Hoe maak je houtbouw duurzamer en circulair? Het is een breed vraagstuk waar onderzoekers en ingenieurs zich al jaren over buigen. Het antwoord vind je niet enkel in kennis van materialen en bouwnormen. Het is ook een kwestie van experimenteren, modelleren en creatief zijn. Dat is precies wat Robbe Celis van WOOD.BE deed voor het project Woodlink.

Woodlink is een onderzoeksproject van WOOD.BE, het kenniscentrum voor de hout- en meubelindustrie, in samenwerking met het Belgische Bureau voor normalisatie (NBN) en de FOD Economie. Robbe Celis, burgerlijk ingenieur-architect en expert houtconstructie bij WOOD.BE, buigt zich voor dit project over momentstijve houtverbindingen. Meer bepaald zoekt hij naar manieren om ze efficiënter te maken.

Wie zich, zoals Robbe, bezighoudt met de stabiliteit van gebouwen volgt de Europese rekennormen. In het kader van houtbouw is dat eurocode 5. Deze norm is steeds in ontwikkeling. Bestaande rekenmethodes worden verfijnd, verbeterd of nieuwe methodes toegevoegd.

Daarin zit een deel van de waarde van Woodlink. Het project draagt bij aan nauwkeurigere berekeningen die een hiaat in eurocode 5 opvult. Het concentreert zich namelijk tegelijk op de economische en ecologische voordelen van momentstijve verbindingen: grotere overspanningen en minder materiaalgebruik.

Momentstijve verbindingen zijn belangrijk voor de hout(skelet)bouw omwille van twee redenen:

1 Efficiënte windstabilisator

Gebouwen maken gebruik van wanden om zijdelingse belasting door wind te weerstaan. In sommige situaties is het niet altijd mogelijk om voldoende wanden te plaatsen. Bijvoorbeeld bij brede raampartijen of grote open ruimtes. Werken met momentstijve houtverbindingen biedt dan een oplossing.

2 Grote verticale draagkracht

Ook op verticale draagkracht hebben momentstijve houtverbindingen impact. Ontwerpen die gebruik maken van momentstijve verbindingen zijn minder afhankelijk van steunmuren. Hierdoor vergroten de mogelijkheden om open ruimtes te creëren zonder op muren te steunen.

Dat leidt tot de onvermijdelijke vraag: kunnen we met momentstijve verbindingen bouwen zonder steunmuren?

Het is een vraag die Robbe meenam in zijn onderzoek. Hij testte verschillende verbindingsmiddelen (schroeven en nagels) op hetzelfde type hout, Laminated Veneer Lumber of LVL. Met de resultaten van zijn testen legde hij een basis voor nieuwe rekenmethodes om de karakteristieken van momentstijve houtverbindingen in verschillende situaties te berekenen.

Woodlink zit momenteel in de pre-normatieve fase. Het gaat voorlopig enkel om theorie en experimenten, en niet om concrete praktische toepassingen. De praktische kant is voor een volgende fase. Wat Robbe tot nog toe op basis van zijn metingen en berekeningen heeft bewezen is dat momentstijve verbindingen 20 tot 30 procent meer overspanning kunnen realiseren.

De brug naar bouwen zonder steunmuren is snel gemaakt. Een concept dat volledig binnen het plaatje van circulair en duurzaam bouwen past. Een gebouw waarvan enkel de gevels dragend zijn, is een uitermate flexibel gebouw waarbinnen de ruimtes kunnen aangepast worden aan veranderende omstandigheden.

Zo bouwt Woodlink aan een toekomstbestendige houtbouw die verder gaat dan enkel de duurzaamheid van het materiaal. Hout is duurzaam maar we moeten er op een slimme manier mee omgaan. Het slaat tijdens zijn groei (als boom) CO₂ op en geeft dit op het einde van z’n leven terug. Het hout zo lang mogelijk in de (bouw)cyclus houden heeft dus veel ecologische voordelen.

Demontabel en flexibel bouwen is één van de antwoorden. In plaats van het afgebroken hout als energiebron te gebruiken, zoeken we beter manieren voor hoogwaardig hergebruik. Dat brengt ons terug bij momentstijve houtverbindingen. Door schroeven te gebruik in plaats van lijm of andere chemische verbindingsmiddelen, zijn constructies makkelijker te demonteren en te hergebruiken. Dat is opnieuw een hele stap vooruit voor de circulariteit van houtbouw.