Op weg naar een Houten Eeuw

Hout maakt een comeback als constructiemateriaal. En dan niet alleen voor woonhuizen, maar zelfs voor veel hogere gebouwen. Hout is namelijk milieuvriendelijker dan staal en beton, je kunt er snel mee werken en bijna iedereen vindt het mooi. Ook in ons land verrijst daarom nu een ‘plyscraper’ van 21 verdiepingen. Staan we aan de vooravond van een houtrevolutie?

Onze steden blijven groeien terwijl de bouwruimte vaak beperkt is. Dan luidt de conclusie al snel: de hoogte in. Maar woontorens bouwen betekent ook extra vervuiling: het produceren van het benodigde staal en beton levert een enorme CO2 uitstoot op. Er zou eigenlijk een bouwmateriaal moeten zijn dat het milieu niet belast en onbeperkt leverbaar is. Wel, dat is er, en het bewijst de mens al tienduizenden jaren zijn nut.

Hout is een wonderbaarlijk product. Het is sterk, duurzaam en eenvoudig te verwerken. Bomen groeien zonder extra kosten en zijn met goede bosbouw onbeperkt leverbaar. Afhankelijk van de houtsoort kunnen ze per kg hout 2 kg CO2 binden. Geen uitstoot maar opname dus. En wie hout gebruikt voor huizenbouw is niet alleen klimaatbewuster bezig maar ook veel sneller klaar. Lichte prefab houtconstructies zijn goedkoper naar de bouwplaats te vervoeren waar ze ‘droog’ in elkaar worden gezet. En dat scheelt tijd. Wel is bouwen in hout duurder dan in staal en beton. Zou je echter de lange termijn erin betrekken, dan is een houten woonwijk van vijftig jaar oud een stuk goedkoper af te breken of te renoveren dan eentje van beton.
Toch zijn de Nederlandse projectontwikkelaars nog steeds huiverig om serieus de hoogte in te gaan met hout, om een aantal redenen. De bouwwereld is conservatief, innovatie kost geld en de marges bij woningbouw zijn al zo krap. Daarbij hebben de grote bouwbedrijven allemaal hun eigen betonfabrieken die moeten blijven draaien. En hout heeft een imagoprobleem: het is brandgevaarlijk. Maar de belangrijkste reden is van constructieve aard: de krachten die op hoogbouw worden uitgeoefend zijn te groot voor hout. Tenminste, hout in de uitvoering van gezaagde, massief houten balken. In zogenoemde verlijmde vorm kan hout wel degelijk in dragende constructies voor hoogbouw worden gebruikt. En dat ontdekken steeds meer architecten.

Meteen enthousiast
Begin 2021 wordt aan het Amsterdamse Amstelkwartier Haut opgeleverd. Met een hoogte van 73 meter en 21 verdiepingen wordt het de hoogste houten woontoren van Nederland. Er zit zo’n 3000 kubieke meter aan hout in de constructie van Haut verwerkt, oftewel 34 voetbalvelden aan productiebos. Projectontwikkelaar Lingotto won de inschrijving van de gemeente Amsterdam, die een perceel aan de Amstel wilde reserveren voor een gebouw dat naast functioneel ook duurzaam moest zijn. Lingotto presenteerde een ontwerp dat architectenbureau Team V samen met ingenieursbureau Arup had ontwikkeld.
Voor architect Do Janne Vermeulen van Team V viel bij de opdracht alles samen. ‘We waren op het bureau al een tijdje aan het nadenken over bouwen in hout. Toen onze partner Arup vertelde dat een hoogte van zeventig meter mogelijk was met een houten constructie, waren we gelijk enthousiast.’ Op advies van Arup kozen Vermeulen en haar collega Thomas Harms voor een zogenoemde hout-hybride. Een betonnen fundering en liftkern plus een aantal betonnen kolommen geven Haut de stijfheid die noodzakelijk is bij een gebouw van ruim zeventig meter. De vloeren en de muren zijn van verlijmd vurenhout dat sterker is dan massief houten balken.
Toegegeven, dan is een gebouw niet geheel van hout. Maar volgens Vermeulen hoeft dat ook niet per se. ‘Ik ben best wel fan van het zoeken naar een combinatie van materialen waardoor je het optimaal haalbare bereikt. Constructieve haalbaarheid maar ook duurzame haalbaarheid. Ik denk dat je beter zeven hybrides kan bouwen dan een helemaal van hout, als dat betekent dat houtgebruik meer gemeengoed wordt.’

Lijmen en stapelen
Het geheim van houten hoogbouw zit in het verlijmen, legt Hugo Immink uit. Zijn bedrijf EkoFlin uit Bavel importeert constructiehout vanuit Oostenrijk. Daar werd een jaar of dertig geleden kruislaaghout ontwikkeld, ook wel cross laminated timber of CLT genoemd. ‘Voor CLT worden vurenhouten stammen in planken van 20, 30 en 40 mm dik gezaagd. Die worden gedroogd door in een langzaam proces warme lucht door droogkamers te blazen. De planken worden vervolgens kruislings verlijmd: een laag in de lengte, een laag dwars. Dit stapelen, maar ook de lijm, maken CLT sterker. Zo ontstaat een massief blok van vijf tot zeven lagen waaruit je van alles kunt zagen: vloeren, wanden, kolommen en kozijnen.’
Leverancier van CLT is de Europese marktleider Binderholz. Het bedrijf heeft in Oostenrijk zulke uitgestrekte productiebossen dat de 3000 kubieke meter benodigd voor Haut binnen twee uur zou zijn aangegroeid. Een sterk verhaal? Volgens Immink klopt het gewoon. ‘Het hout komt uit productiebossen met een relatief korte groeitijd van dertig jaar, want je hebt voor dit hout geen grote diameter nodig. Jong bos groeit ook veel sneller als je regelmatig kapt en het oude hout eruit haalt.’

De Oostenrijkers hebben hun bosbeheer in de loop van honderden jaren geperfectioneerd, met als gevolg dat bosbouw na toerisme de belangrijkste bedrijfstak van het land is. Immink: ‘Het liefst hebben ze hout dat op berghellingen groeit, omdat het door de continue belasting zijn eigen stabiliteit heeft gevormd. Dan wordt de celstructuur vaster en de boom sterker.’ In Oostenrijk is bij wet vastgelegd dat er nooit meer gekapt mag worden dan er gerooid wordt.
Binderholz heeft een eigen biomassacentrale gestookt op resthout, waarmee ze zelf de energie opwekken voor hun zagerijen en droogkamers. Zo is de uitstoot van stikstof bij de fabricage van CLT minimaal. Immink: ‘De grootste belasting is eigenlijk het transport over 1000 kilometer. En die staat niet in verhouding met de transportbewegingen die nodig zijn om beton te maken. Daar zit ijzer in, daar moeten schepen ijzererts voor aanvoeren, hoogovens voor branden.’

Mega-boekenkast
Al die jubelverhalen konden niet wegnemen dat Team V samen met constructeur Arup een lange lijst uitdagingen het hoofd moesten bieden voordat de eerste schep grond in kon. Hout is lichter dan staal en beton, en bovendien een natuurproduct. Daar kun je voor hoogbouw geen standaard rekentabellen op loslaten, legt directeur Mathew Vola van Arup Nederland uit. ‘De manier waarop hout en beton zich ten opzichte van elkaar gedragen leidt tot flinke rekensommen. Je hebt te maken met krimp door uitdroging én met kruip. Dat is de toenemende vervorming bij een gelijkblijvende belasting, zoals bij doorzakkende boekenplankjes. Daar moet je bij een boekenkast van 70 meter hoog goed naar kijken. We hebben voor dit middelgrote gebouw berekeningen uitgevoerd die we normaal zouden doen voor zware torens van wel 400 meter.’
Architect Thomas Harms had zijn handen vol aan de stabiliteit van het gebouw. ‘We moesten er bijvoorbeeld op letten dat openingen in de wanden niet teveel boven elkaar kwamen te liggen, omdat dan de stabiliteit uit zo’n houten wand verdwijnt. Bij beton heb je dat probleem veel minder. Kleine openingen, verdeeld over een wand, zorgen ervoor dat die wand zijn samenhang en daarmee zijn sterkte en stijfheid behoudt.’

De akoestiek was weer een andere uitdaging. Do Janne Vermeulen: ‘Hout is eigenlijk te licht, daar gaat contactgeluid als schoenhakken op een vloer gemakkelijk doorheen. Hoe zwaarder het materiaal, hoe beter het geluidstrillingen tegenhoudt.’ De oplossing lag in een innovatief product: houten CLT-vloeren waarop een betonlaagje zit. Minder dik dan massieve CLT-vloeren, wat op twintig verdiepingen ook flink in hoogte scheelt. Bijkomend voordeel is dat het beton de stijfheid van de vloer vergroot.
Om de enorme druk van twintig verdiepingen op een houten constructie het hoofd te kunnen bieden, wordt voor de staande kolommen Glulam gebruikt. Dit zijn houtdelen waarvan de planken niet kruislings verlijmd zijn zoals bij CLT maar allemaal dezelfde kant opwijzen. Dat betekent extra draagkracht op de kopse kanten. Constructeur Rob Verhaegh van Arup heeft daar een inzichtelijke analogie voor. ‘Je moet zo’n balk zien als een bos rietjes die allemaal dezelfde kant op wijzen, net als de houtnerf. Het moment dat je er bovenop op drukt, zijn ze heel sterk. Druk aan de zijkant van de bos rietjes, druk je ze plat. Dat is een factor tien qua sterkte en stijfheid.’

Sneller bouwen
CLT heeft nog een voordeel: een aanzienlijke brandvertragende werking. Als het in aanraking komt met vuur verkoolt de eerste houtlaag, waarmee de zuurstoftoevoer naar de volgende laag wordt afgesloten. Dat nam niet weg dat brandgevaar bij het ontwerpen van Haut hoog op de agenda stond, vertelt Mathew Vola van Arup. ‘Hout is nu eenmaal brandstof, we moeten daar veel aandacht aan besteden. ‘Uit praktijktests is gebleken dat brandende vlakken, bijvoorbeeld een wand en plafond, elkaar kunnen beïnvloeden. Dit werd ook in het ontwerp van Haut als een risico gezien. Daarom hebben we besloten de houten wanden te beschermen met brandwerende platen.’ Ook werd een sprinklerinstallatie geplaatst.
Brandveiligheid, geluidsisolatie, stabiliteit, duurzaamheid: in elk aspect van Haut ging meer tijd zitten dan normaal. Als begin 2020 de betonnen kern er eenmaal staat zal die tijd snel worden ingelopen, verwacht Vermeulen. ‘Waar straks op wordt bespaard zijn manuren op de bouw, omdat het met hout sneller en makkelijker werken is. Het takelen van een wandelement in CLT kan met een lichte hijskraan en een of twee bouwvakkers kunnen dat plaatsen, waar je anders drie machines en een enorme kraan nodig hebt. Maar het zit ook in kleine dingen. Als de installateur zijn installaties wil bevestigen kan hij het met een huis-, tuin- en keukenboormachine erin schroeven. Dat is iets heel anders dan verankerde bouten in beton aanbrengen.’

Prefabricatie in hout zal in elk geval de mogelijkheden voor architecten sterk vergroten, denkt Vermeulen. ‘Normaal giet je betonnen bouwelementen in mallen. Je wil zoveel mogelijk dezelfde elementen hebben zodat je niet steeds dure nieuwe mallen hoeft te maken. In CLT-panlene zaag je computergestuurd de benodigde gaten of sleuven uit. Uit. Dan maakt het niet meer uit dat alle elementen verschillen.’

Houten visitekaartje
Sinds architect Waugh Thistleton in 2009 in Londen de eerste zogenaamde plyscraper bouwde, is er een wedloop de hoogte in gestart. In Japan wordt momenteel nagedacht over een gebouw van zeventig verdiepingen. Do Janne Vermeulen ziet het nog niet zo snel gebeuren. ‘Onze constructeur zegt dat het nog wel even duurt voordat je zo hoog in hout kunt bouwen. Maar het goede aan die wedloop is dat het hout erdoor duidelijker op de kaart wordt gezet. Als we allemaal standaardgebouwen van zes verdiepingen zouden neerzetten, dan prikkelt dat niet, en weten mensen die niet in de bouw werkzaam zijn er niet van. Als visitekaartje is een plyscraper dus superinteressant. En als we vinden dat steden meer moeten verdichten omdat er meer natuur nodig is, dan kan dat alleen met hoogbouw.’
Constructeur Rob Verhaegh van Arup heeft een pragmatischer benadering. ‘Als ik mag kiezen tussen de hoogste houten toren bouwen of het bouwvolume van houten gebouwen verdubbelen, kies ik voor dat laatste. Ik denk dat we daar het echte verschil kunnen maken. We hebben immers wel een klimaatprobleem met z’n allen. En als we alle knappe koppen alleen maar op hoge gebouwen zetten en voor de rest beton blijven stampen, dan hebben we een paar leuke iconische gebouwen maar verder niet heel veel opgelost.’
Collega Mathew Vola ziet ook praktische bezwaren. ‘Het doel van een gebouw is dat het een prettig woonobject is. Met de huidige techniek kunnen we geen prettige woontoren in puur hout van boven de 40 meter realiseren. Dan krijg je zulke dikke kolommen en wanden dat het een directe impact heeft op het aantal bruibare vierkante meters. Dat zien wij nog niet gebeuren. Focus dus op die hybrides, ga met kleine stapjes omhoog en kijk waar je uitkomt. Houten hoogbouw heeft een impact die verder gaat dan prestige. Ik zou graag zien dat hout de derde optie wordt voor constructies, en in elk bouwproject tenminste overwogen wordt.’
En zo kan een bescheiden woontoren van 21 verdiepingen de Nederlandse bouwwereld een alternatief bieden voor de milieubelastende verslaving aan beton en staal.