Massetømmer:Tænker stort om bæredygtigt byggeri

Opførelsen og driften af ​​alle slags bygninger bruger enorme mængder energi og naturressourcer. Forskere over hele verden har derfor søgt efter måder at gøre bygninger mere effektive og mindre afhængige af emissionsintensive materialer.

Nu, et projekt udviklet gennem en MIT-klasse er kommet frem til et meget energieffektivt design til en stor samfundsbygning, der bruger et af verdens ældste byggematerialer. For denne struktur, kaldet "Langhuset, " massivt tømmer lavet af konventionelt tømmer ville blive lamineret sammen som en slags supersized krydsfiner.

Designet vil blive præsenteret i oktober på Maine Mass Timber Conference, som er dedikeret til at udforske nye anvendelser af dette materiale, som kan bruges til at bygge sikkert, sunde højhuse, hvis byggelovgivningen tillader det.

John Klein, en forsker i MIT's arkitekturafdeling, som underviste i en workshop kaldet Mass Timber Design, der kom op med det nye design, forklarer, at "i Nordamerika, vi har en overflod af skovressourcer, og meget af det er tilgroet. Der er et forsøg på at finde måder at bruge skovprodukter på bæredygtigt, og skovene gennemgår aktivt udtyndingsprocesser for at forhindre skovbrande og billeangreb. "

Folk har en tendens til at tænke på træ som et egnet materiale til strukturer på kun få etager høje, men ikke for større strukturer, siger Klein. Men allerede nogle bygherrer er begyndt at bruge massetræprodukter (et udtryk, der grundlæggende gælder for alle træprodukter, der er meget større end konventionelt tømmer) til større strukturer, herunder mellemhøje bygninger på op til 20 etager. Selv højere bygninger skulle i sidste ende være praktiske med denne teknologi, han siger. En af de største massive træbygninger i USA er den nye 82, 000 kvadratmeter John W. Olver Design Building ved University of Massachusetts i Amherst.

Et af de første spørgsmål, folk rejser, når de hører om en sådan konstruktion, har at gøre med brand. Kan sådanne høje trækonstruktioner virkelig være sikre? Faktisk, Klein siger, test har vist, at massive trækonstruktioner kan modstå ild lige så godt eller bedre end stål. Det skyldes, at træ udsat for ild naturligt producerer et lag af kul, som er meget isolerende og kan beskytte hovedparten af ​​træet i mere end to timer. Stål, i modsætning, kan pludselig svigte, når varmen blødgør den og får den til at spænde.

Klein forklarer, at denne naturlige brandmodstand giver mening, når du tænker på at tabe en tændt tændstik på en bunke træspåner, versus at tabe det på en træstamme. Spånerne brænder i flammer, men på loggen vil en tændstik simpelthen sprøjte ud. Jo større mængden af ​​træet er, jo bedre modstår den antændelse.

Strukturen designet af klassen bruger massive bjælker lavet af lag af træfiner lamineret sammen, en proces kendt som lamineret finertømmer (LVL), lavet til paneler 50 fod lange, 10 fod bred, og mere end 6 tommer tykke Disse er skåret i størrelse og bruges til at lave en række store buer, 40 fod høj til den centrale top og spænder 50 fod på tværs, lavet af sektioner med et trekantet tværsnit for at tilføje strukturel styrke. En række af disse buer er samlet for at skabe et stort lukket rum uden behov for interne strukturelle understøtninger. Det plisserede design af taget er designet til at rumme solpaneler og vinduer til naturlig belysning og passiv solvarme.

"Den strukturelle dybde, der opnås ved at opbygge den trekantede sektion, hjælper os med at opnå det klare spænd, der ønskes til fællesrummet, alt imens det giver et visuelt sprog på både det indre og ydre af strukturen, " siger Demi Fang, en kandidatstuderende fra MIT arkitektur, som var en del af designteamet. "Hver bue tilspidses og udvides langs sin længde, fordi ikke hvert punkt langs buen vil være udsat for den samme størrelse af kræfter, og denne varierende tværsnitsdybde udtrykker både strukturel ydeevne og tilskynder til materialebesparelser, " hun siger.

Buerne ville blive fabriksbygget i sektioner, og derefter boltet sammen på stedet for at lave den komplette bygning. Fordi bygningen stort set ville være præfabrikeret, selve byggeprocessen på stedet ville blive meget strømlinet, Siger Klein.

"Langhuset er en multifunktionel bygning, designet til at rumme en række begivenhedsscenarier fra co-working, træningstimer, sociale blandere, udstillinger, middagssamlinger og foredrag, "Klein siger, tilføjer, at det bygger på en lang tradition for sådanne fælles strukturer i kulturer rundt om i verden.

Mens fremstilling af beton, bruges i de fleste af verdens store bygninger, involverer store udslip af drivhusgasser fra bagning af kalksten, byggeri med massetræ har den modsatte effekt, siger Klein. Mens beton øger verdens byrde af drivhusgasser, træ faktisk mindsker det, fordi det kulstof, der fjernes fra luften, mens træerne vokser, i det væsentlige er bundet, så længe bygningen varer. "Bygningen er en kulstofvaske, " han siger.

En hindring for større brug af massetræ til store konstruktioner er i de nuværende amerikanske byggekoder, Klein siger, som begrænser brugen af ​​strukturelt træ til beboelsesejendomme op til fem etager, eller erhvervsbygninger op til seks etager. Men den seneste konstruktion af meget højere træbygninger i Europa, Australien, og Canada – inklusive en 18-etagers træbygning i British Columbia – bør hjælpe med at etablere sådanne bygningers sikkerhed og føre til de nødvendige kodeændringer, han siger.

Longhouse-designet blev udviklet af et tværfagligt team i 4.S13 (Mass Timber Design), en designworkshop i MITs arkitekturafdeling, der udforsker fremtiden for bæredygtige bygninger. Holdet omfattede John Fechtel, Paul Short, Demi Fang, Andrew Brose, Hyerin Lee, og Alexandre Beaudouin-Mackay. Det blev støttet af Institut for Arkitektur, BuroHappold Engineering og Nova Concepts.