Op een driehoekig perceel is het bankhoofdkantoor van Helen & Hard in het zuiden van Noorwegen een van de grootste houten gebouwen in Europa. De massieve houtstructuur van 13.200 vierkante meter is een holistische samenstelling van verschillende houtproducten en -soorten die zijn gekozen op basis van hun geometrie en structurele mogelijkheden. Het gebouw bevat systemen variërend van platen in kruislings gelamineerd hout tot kolommen met meerdere verdiepingen en trapbomen met dubbele kromming die zijn vervaardigd in glulam.
Toen Helen & Hard uit Stavanger meedeed aan de wedstrijd voor het ontwerp van het nieuwe kantoorgebouw, streefde het in samenwerking met architectenbureau SAAHA, het Zwitserse ingenieursteam Création Holz en het Noorse ingenieursbureau Degree of Freedom naar een innovatieve houtconstructie met een kleinere koolstofvoetafdruk en onderscheidende binnenruimtes. Het ambitieuze project, dat in 2019 werd voltooid, vereiste uitgebreide speciale engineering om de structurele overspanningen en houtuitdrukking te realiseren die het team voor ogen had.
Het resultaat is een uitstekende werkplek die schijnbaar volledig uit natuurlijke houtelementen bestaat. De binnenomgeving is gezond en inspirerend, niet alleen door de afwerking maar ook door het vele zonlicht dat de ruimtes overspoelt. Voor dit alles en meer kreeg het gebouw een BREEAM Outstanding-certificaat voor zijn ecologische, sociale en economische duurzaamheid.
Het ontwerp van massief hout is niet nieuw voor Helen & Hard, dat het heeft gebruikt als basis voor projecten variërend van culturele centra tot openbare bibliotheken en studentenwoningen in heel Noorwegen. "Als bureau proberen we zoveel mogelijk hout te gebruiken, omdat we denken dat het de toekomst is", zegt projectarchitect Njål Undheim. Vanaf het begin van de wedstrijd voor het Financial Park hebben de architecten het innovatieve ingenieursbureau Création Holz ingeschakeld, waarmee ze een lange werkgeschiedenis hebben. Al in de eerste conceptfasen van het project werden ideeën over houtbouw toegepast.
Het gerealiseerde gebouw bestaat uit een volledig glazen omhulsel dat de warme interne houten structuur en afwerking duidelijk zichtbaar maakt. Het gebouw maakt gebruik van de flexibiliteit van hout om een driehoeksvorm en -massa te produceren die beantwoorden aan de stedelijke context. Het dak loopt schuin af naar de kleine houten buurhuizen in het westen, waar een klein park de hoofdingang markeert. De vorm neemt geleidelijk toe in hoogte naar het oosten, waar het 7 verdiepingen hoog wordt en een meer stedelijk karakter krijgt door te wijzen naar een historisch concertgebouw en het aangrenzende park.
Hout: voordelen en kosten
Aan massief hout zijn verschillende bekende voordelen voor een bouwproject verbonden. Een daarvan is het vermogen van bomen om koolstof uit de atmosfeer op te slaan, wat bijdraagt aan de algehele vermindering van opgeslagen koolstof in een project wanneer houtproducten worden gebruikt. Andere voordelen zijn minder chemische bijproducten en minder bouwafval in vergelijking met staal- en betonconstructies. Hout wordt ook geassocieerd met lagere bouwkosten op de bouwplaats door een snellere bouwperiode, aangezien alle onderdelen meestal geprefabriceerd zijn en klaar voor installatie worden geleverd. Fysieke eigenschappen van hout, zoals het vermogen om vocht te absorberen en af te geven, kunnen de luchtkwaliteit binnenshuis helpen verbeteren door de vochtigheidsgraad te matigen; de poreusheid maakt het akoestisch gunstig voor een open kantoorruimte; en de lichtheid vermindert de totale structurele belasting van grote gebouwen. En studies hebben ook aangetoond dat binnenomgevingen met uitgesproken houtopbrengsten positieve psychologische effecten hebben op de gebruikers van het gebouw.
Maar de extra kosten voor zowel het materiaal als de complexiteit van het ontwerp en de bouw zijn vaak een terechte zorg voor opdrachtgevers, evenals het onderhoud op lange termijn. Helen & Hard had het geluk samen te werken met een klant, SR Bank, die een duurzaam gebouw wilde maken dat ook de omringende gemeenschap ten goede kwam. Niettemin waren er aanvankelijk bedenkingen tegen hout: "De klant was een bank, dus ze waren erg bezorgd over kosten en risico," zegt Undheim. "We namen hen mee voor een studiereis om grote houten gebouwen te ervaren, de sfeer ervan te voelen en dat te vergelijken met de standaard kantoorgebouwen die ze gewend zijn."
De materiaalkeuze werd uiteindelijk gemaakt nadat een concurrerende kostprijs was gegarandeerd. Al vroeg in de ontwerpfase werd een economische analyse gemaakt om de totale projectkosten van de houten constructie te vergelijken met die van een meer conventionele constructie. Het verschil tussen staal en hout bedroeg bijvoorbeeld 1,4%, aldus het rapport(1). De bank woog de milieuvoordelen af tegen het verschil in kosten en koos voor hout, dat bovendien een symbool moest worden voor haar bedrijfsbrede duurzaamheidswaarden.
Als natuurlijk materiaal is hout zeker een kosteneffectievere optie voor projecten met toegang tot grote producenten en in landen waar de bosbouwpraktijken aan de projectbehoeften kunnen voldoen. De Verenigde Staten, Canada en Scandinavië behoren tot de belangrijkste centra van houtproductie. En toch, ondanks de ruime Noorse houtvoorraden voor een project als het Financial Park, was het regionale aanbod niet voldoende. Ten tijde van de bouw was er volgens Undheim geen producent met de ervaring om de niet-traditionele CLT-elementen van het gebouw te vervaardigen; daarom werden deze uit Duitsland geïmporteerd.
Het klimaat is een andere factor waarmee bij de planning van houten projecten extra rekening moet worden gehouden. De bouwperiode van de houten constructie voor het Financial Park was gepland op één jaar. "We hadden geluk in het eerste deel van het jaar met weinig regen," zegt Undheim. "Maar aan het eind, voordat het gebouw werd gesloten, viel er veel." Bepaalde beschadigde onderdelen van het hout moesten worden geschuurd en opnieuw worden behandeld, en als gevolg daarvan is er enige kleurvariatie te zien in de binnenafwerking van het gebouw.
Combinatie van meerdere houten structurele oplossingen
De structuur van het Financial Park rust op drie kelderverdiepingen van gewapend beton. Vier dienstkernen zijn ook van beton en zorgen voor zijdelingse stabiliteit van de structuur. Het resterende bovengrondse constructiesysteem is van hout. Horizontale belastingen worden naar de kernen overgebracht door middel van CLT-vloerplaten (cross laminated timber) en een hellende CLT-dakplaat, alle met een dikte van 200 mm. De vloeren worden ondersteund door gelijmde gelamineerde houten balken en kolommen. Indien nodig voor extra sterkte en stijfheid wordt ook gelamineerd fineerhout (LVL) van beukenhout gebruikt.
Een opstaande balk aan de rand van elke vloerplaat is gemaakt van LVL en heeft een afmeting van 920x160 mm. De kolommen en balken van de begane grond zijn ook gemaakt van LVL om de belastingen van bovenaf op te vangen. Deze zijn teruggezet onder een transferconstructie om een overkraging van 2,5 meter van het gebouw over het voetpad mogelijk te maken. De overige structuur bestaat voornamelijk uit vuren glulam producten
Glulam kolommen zijn doorlopend van niveau drie tot het dak, met de hoogste kolom van 24 meter hoog. De standaardmaten van de kolommen zijn 380x500 mm, terwijl de LVL-kolommen op de begane grond groter zijn (480x800 mm). Het structurele raster is vastgesteld op 5,4 m om huidige en toekomstige flexibiliteit mogelijk te maken. Alle structurele houten elementen zijn ontworpen met een brandklasse van 90 minuten. Kolommen en balken zijn voorzien van een 70 mm dikke laag houtskool om de kern van het profiel te isoleren tegen extreme hitte, wat betekent dat de constructie-elementen te groot zijn om de buitenste lagen te laten branden in geval van brand, waardoor de structuur wordt beschermd en intact blijft
Ambachtelijke houtverbindingen
Volgens Undheim was het de bedoeling bij het ontwerp van het gebouw zoveel mogelijk hout te gebruiken en zo min mogelijk staal. Zelfs de verbindingen, die in de houtbouw gewoonlijk met stalen platen worden ondersteund, zijn in plaats daarvan hout-op-houtverbindingen zonder metalen bevestigingsmiddelen. LVL-inzetstukken werden bijvoorbeeld op innovatieve wijze gebruikt bij vloerbalken waar ze op de kolommen steunen, specifiek om metalen platen te vermijden. Alle verbindingen zijn intern en dus beschermd in geval van brand.
Een uniek bouwkenmerk is te vinden in de houtverbindingen bij elk van de rasterlijnen, die zijn voorzien van een opbouw van meerdere houtlagen en een reeks zichtbare deuvels van beukenhout met een diameter van 80 mm. Hier dragen een paar 380 mm brede gelijmde balken direct aan weerszijden van de gekerfde gelijmde kolommen. De balken bestaan uit een binnenlaag van LVL met een constante diepte en een buitenlaag van glulam met variabele diepte. Deze hebben een organisch profiel met openingen voor de doorvoer van mechanische en elektrische apparatuur. Het grotere oppervlak naar de rand van de plaat toe biedt ook meer ruimte voor het inbrengen van de vier deuvels. De deuvels werden gedroogd tot 8% vocht en vervolgens uitgezet tot ze aan vocht in de lucht werden blootgesteld.
Een complex centraal atrium
De meest opvallende ruimte in het gebouw is het centrale atrium. Hier bevat hout bijna alle zichtbare afwerkingen, inclusief de vloeren en het dak. Het is de plaats waar de twee hoeken van het driehoekige terrein samenkomen, en de architecten hebben een meesterlijke weergave van complexe maar coherente geometrieën gemaakt.
De ruimte is over de volle hoogte voorzien van een glazen dak dat het zonlicht doorlaat tot in het midden van de grote verdiepingen. Het dak bestaat uit een raster van glulam balken die zo georiënteerd zijn dat ze de overlapping van de twee structurele roosters van het gebouw uitdrukken.
De hoofdcirculatie op alle zeven niveaus verbindt zich door het atrium door middel van een reeks sculpturale trappen. De dragende trapbomen zijn dubbel gekromd en vrijdragend en steken vijf meter het atrium in, waarbij de langste trap bijna 20 meter lang is. De vervaardiging ervan vereiste precisie en expertise. "Dit is het moeilijkste deel van het gebouw," zegt Undheim. "De trapbomen konden niet in Noorwegen worden gemaakt, dus moesten we naar Duitsland, waar ze het hout in lagen van 4 mm konden snijden, in één richting konden lijmen, ze opnieuw konden snijden en in de andere richting lijmen."
Elke trap bestaat uit twee in het midden gedeelde delen. Deze werden afzonderlijk vervoerd en vervolgens ter plaatse gemonteerd en verbonden. De verbindingen zijn zo ontworpen dat de krachten rechtstreeks tussen de houten delen worden overgebracht, maar voor de plaatselijke versterking zijn zelftappende houtschroeven en stalen draadstangen gebruikt. "De trappen moesten vanaf het dak worden aangevoerd," zegt Undheim. "En we konden het gebouw niet sluiten voordat we ze door de lucht naar binnen hadden gebracht, dus het gebouw liep een paar maanden vertraging op terwijl we wachtten op de aankomst van de trappen," eerst per boot, toen per vrachtwagen en uiteindelijk per kraan.
Om gebogen stalen rails en glazen leuningen te maken die nauwkeurig de geometrie van de trap volgen, werd een 3D-scan van het atrium gemaakt. Het staal voor de leuning werd vervolgens gefabriceerd op basis van de bevindingen van de scan.
De elektrische bedrading loopt in de voet van de trapbomen om LED-armaturen te voeden die de gebogen vorm van elke trap accentueren. De trapbomen sluiten weer aan op de basisstructuur van het gebouw via een perimeterbalk langs de CLT-betonvloer, waar een plafond van essenhout met lamellen ook is voorzien van LED-armaturen voor visuele continuïteit.
In het atrium worden alle houtsoorten van het gebouw - voornamelijk vuren, beuken en essen - getoond, evenals de verschillende constructiesystemen. Het resultaat is een intelligente compositie van materialen die de natuurlijke warmte van hout, de structurele integriteit en de veelzijdigheid ervan benadrukt.
(1) Verslag: Rando, M. Bjergsted Financial Park, een innovatief kantoorgebouw in houtskeletbouw in Stavanger. Internationales Holzbau-Forum IHF 2019.https://www.forum-holzbau.com/pdf/41_IHF2019_Rando.pdf
