BAMBOE ALS CONSTRUCTIEF BOUWMATERIAAL IN NOORDWEST EUROPA
Chiel Koenen
Lillian Brinks Vierschaarserf 11 3991 KD Houten ID M E
1367072 0031-613606893
[email protected]
Houten, 24 augustus 2009
Mentoren:
Michiel Henri Jozef Koenen
2
ID E
1383388
[email protected]
Delft, 01 april 2010
Explore-labisiseen eenafstudeerlaboratorium onderzoek gestuurd Explore-lab laboratorium waarvan de de studenten naar vanuit het oogpunt fascinatie. van een fascinatie iets van Inaanleiding dit laboratorium krijgt de student de mogelijkheid om naar aanleiding van zijn/ henzelf onderzoekt en dit vertaald naar haar fascinatie, het onderzoek op te zetten een ontwerp. Hetgeen wat de student tot ontwerp. fascineert.
Robert Nottrot
Delft University of Technology
Mentoren: Explore-lab Architectuur
TechnischeUniversiteit Universiteit Delft Technische Faculteit Bouwkunde Bouwkunde Faculteit Afstudeerrichting Architectuur Afstudeerrichting: Architectuur Explore-lab 8 Explorelab-8
Arjan van Timmeren Elise van Dooren Architectuur
Julianalaan 134
Julianalaan 134 2628 BL Delft 2628 BL Delft www.bk.tudelft.nl T E W
(015) 278 91 11
[email protected] www.bk.tudelft.nl
Bouwtechniek
Elise van Dooren Willem Hermans Bouwtechniek Onderzoek Thiemo Ebbert Rene Heijne Onderzoek VHP specialist
3
VOORWOORD In deze scriptie worden de resultaten naar voren gebracht van een half jaar onderzoek bij Explore-lab 8 Van de Technische Universiteit Bouwkunde te Delft, naar bamboe als constructief bouwmateriaal. Het onderzoek is de basis van het ontwerp en is gebaseerd op de fascinatie welke centraal staat in Explore-lab. De fascinatie voor bamboe is 4 jaar geleden ontstaan in Thailand. In dit natuurlijke materiaal zie ik een duurzaam product, waar men meer mee kan. Volgens vele mensen hoort het bij mij. Ik vind duurzame ontwikkeling belangrijk en vooral in tijden van beperkte grondstoffen. Ondanks de thesis had ik aan het begin van de studie geen ervaring met bamboe en heb kennis zelfstandig verworven. Veel mensen hebben onderzoek gedaan naar bamboe omdat het al eeuwenlang wordt toegepast als bouwmateriaal. In boeken als dat van David Farrely worden meer dan 1500 verschillende toepassingen van bamboe genoemd. Van grammofoonplaat tot medicijnen, van golfplaat tot vliegtuig en van papier tot gloeilamp. Ondanks de onderzoeken was ik teleurgesteld in de al ontwikkelde verbindingen en elementen van bamboe. Er zijn meerdere toepassingen mogelijk van bamboe in de bouwwereld zoals kolommen, frames en spanten maar ook in de civiele techniek bij bruggen en ondersteunende structuren. Op dit moment hebben we het over de verandering van het klimaat. Daarom is het noodzakelijk over te stappen op duurzame maatschappelijke grondstoffen en ontwikkelingen. Bamboe als innovatief bouwmateriaal maar ook als energiemateriaal scoort om die reden hoog. Het is te produceren op een sociaal economische wijze die verantwoord (duurzaam ecologisch) is. Op dit moment ligt het gebruik van bamboe in Europa bij de meubelindustrie. Door dit onderzoek heeft de meubel en trappenindustrie bamboe meerdere malen toegepast. Dit omdat ze nu weten wat de voordelen van de toepassing van bamboe zijn.
Het grootste gedeelte van het onderzoek wordt besteed aan de ontwikkeling van bamboe verbindingstechnieken en door mij beoordeeld. Hierdoor leert men wat de voordelen zijn van bouwen met bamboe in dit klimaat, en hoe men problemen kan omzeilen. Het onderzoek draagt bij aan het ontwerp en laat een mogelijkheid zien hoe men in Europa kan bouwen. Omdat bamboe interessant is voor architectuur, civiele techniek, duurzaam bouwen, gemeenten en geïnteresseerden in klimaat, heeft het veel draagvlakken. Uit het onderzoek zijn conclusies naar voren gekomen die worden omgezet in een ontwerpinstrument. Deze typologie zorgt ervoor dat de bamboe een goed imago krijgt, het produceerbaar is en dat het toegepast kan worden in het Noordwest Europees klimaat zowel als ronde stam als rechthoekig plaatmateriaal. Met dit instrument kan iedereen bamboe toepassen. Er gaat veel dank uit naar mijn directe begeleiders: Dhr. A. v. Timmeren (Architectuur en duurzaamheid) Mevr. E. van Dooren (Bouwtechniek) Dhr. T. Ebbert (onderzoeksmentor) en Dhr. R. Nijsse voor de constructieve begeleidingen. De gesprekken hebben me gestimuleerd om door te gaan. Het belangrijkste is dat we hiervan leren zowel in, architectonisch, klimaattechnisch, bouwtechnisch, duurzaamheid, materiaal, maatschappelijke zin. Door dit verslag te lezen kan iedereen die geïnteresseerd is in bamboe als bouwmateriaal, veel plezier beleven en Leren over het gebruik van bamboe. Ik hoop dat de scriptie de kennis overdraagt en zich verspreidt, zodat dit unieke natuurlijke product een gezonde bijdrage geeft aan de wereld.
M.H.J. Michiel Koenen Delft, april 2010
05
INHOUD
Voorwoord Inleinding Fa a
P. 05 P. 09 P. 13
0
KLIMAAT EN CULTUUR
P. 21
1
MECHANISCHE EN DUURZAAMHEIDS ASPECTEN P. 29
2
(VER) - DUURZAMEN
P. 43
3
KNOOPVERBINDING BAMBOE STAVEN
P. 61
4 PRODUCT ONTWIKKELING STAVEN
P. 79
5
PRODUCT ONTWIKKELING BSP
P. 123
6
STRUCTUUR EN CONSTRUCTIE
P. 141
Conclusie Literatuurlijst
P. 155 P. 159
07
INLEIDING
Probleem analyse Gezien de huidige groei van de wereldbevolking zijn er 9,2 miljard inwoners in 2050. Als we doorgaan op deze manier van leven zijn de grenzen van de groei op onze planeet binnen honderd jaar bereikt1 en er zullen niet genoeg grondstoffen zijn die, de capaciteits eis kunnen leveren. Dit geeft een enorme druk op de samenleving en de bouwsector. Hoe kunnen we maatregelen nemen om nieuwe innovatieve materialen te creëren? Bamboe zou een oplossing kunnen bieden, omdat het snel groeit en meer capaciteit geeft dat een houten boom. Ondanks de lange traditie van het bouwen met bamboe, wordt het materiaal niet gebruikt bij de moderne bouw in Noordwest Europa2. Probleemstelling Bamboe stammen zijn verschillend van elkaar en zijn een probleem voor de rechthoekige Noordwesterse bouw cultuur waar maatvastheid een belangrijke rol speelt. Bamboe groeit 5x sneller dan een gemiddelde boom. Hout is de grootste grondvreter die de mens verbruikt. Daarom is het geen overbodige luxe om in het tijdperk van toenemende druk op grondstoffen en houtvoorraden na te denken over grondstoffen met kwalitatief interessante eigenschappen. Door middel van deelvragen en doelstellingen kan een oplossing, systeem, voorwerp of techniek naar voren komen. Deze onderwerpen zijn cruciaal wil je het toepassen in Noordwest Europa. Hoofdvraag: ‘Hoe kunnen we bamboe toepassen in de Noordwest Europese cultuur als architectonische draagconstructie volgens de Nederlandse regelgeving vanuit de specifieke kwaliteiten van bamboe.‘
Er wordt onderzoek gedaan naar de goede eigenschappen van dit materiaal. In het onderzoek gaan we niet verder in op deze goede mechanische eigenschappen en voordelen van bamboe maar gaan we met de bamboe aan de slag zodat het kan worden toegepast in het ontwerp. Deze vertaalslag misten we in de onderzoeken die al zijn verricht naar bamboe.
Fig 01. De bamboestam
1. World Population Prospects The 2006 Revision, Department of Economic and Social Affairs United Nations 2. P.v.d.Lugt. Bamboe als alternatief bouwmateriaal in West Europa
09
Deelvragen - Welke consequenties heeft Guadua bamboe wanneer het wordt toegepast als constructiemateriaal en hoe reageert het in het Noordwest Europees klimaat? - Hoe kunnen we Guadua toepassen in samenhang met andere duurzame moderne materialen voor een gebouw? - Hoe kunnen we een compleet geprefabriceerd, goedkoop, standaardiseert, duurzaam, cradle to cradle, snel en efficiënt een draagconstructie element bouwen van bamboe? De deelvragen geven een antwoord op de hoofdvraag welke worden behandeld in de volgende hoofdstukken. Randvoorwaarde Bamboe heeft op dit moment een slecht imago. We moeten het imago verbeteren in de westerse wereld, waardoor het ook in andere gebieden op de wereld weer aantrekkelijk wordt om ermee te bouwen. Ik wil bamboe toepassen als rond materiaal omdat het anders zijn sterke eigenschappen verliest, arbeid en energie kost en zwaarder in gewicht wordt. Dit is verspilling van de energie en de kracht die het bezit. Door van rond naar recht toe te werken kan het imago verbeterd worden. Doel Toepassen van gecertificeerde duurzame bamboe op een moderne generieke architectonische en constructieve wijze waardoor mensen overtuigd en enthousiast raken door een nieuwe visie op bamboe. Ondanks de sterkte die bamboe van zichzelf bezit wordt het te weinig toegepast door de Noordwest Europese architecten. Dit is de te wijten aan: - Gebrek aan kennis - Gebrek aan maatvastheid Ik hoop door mijn onderzoek deze twee gebreken op te lossen voor de Noordwesterse cultuur zowel voor architecten, gemeenten en bouwnormen. Deze thesis moet gebruikt worden voor testen en verdere onderzoeken. Men kan leren van deze informatie. Het doel is het toepassen van bamboe voor een ontwerp en een bijdrage leveren aan een veilige en maatschappelijk te accepteren constructie van bamboe voor Noordwest Europa. Daarvoor is het noodzaak de informatie die al aanwezig is te beoordelen, zodat we de goede punten kunnen toepassen en leren van de negatieve. Daardoor kunnen we systemen ontwikkelen en gebruiken in het ontwerp. Fig 02. Belastingtest in prototype Explo Pavilioen Simon Velez, 1999
11
FASCINATIE Bamboe groeit snel en levert een hoge productiviteit. Er zijn 1500 verschillende bamboe soorten waarvan er 50 geschikt zijn als constructief bouwmateriaal. Omdat bamboe een grassoort is (de Gramineae), schiet het binnen een half jaar tot 30 meter uit de grond. De werkelijke recordtijd bedraagt 1,22meter per dag.3 Bamboe heeft hardhouteigenschappen maar groeit sneller dan zachthout. Één bamboe wortel levert 15 kilometer bruikbare stam wat een grote hoeveelheid bruikbare grondstof en een prachtige cyclus betekend. Bamboe geeft bij teling geen problemen voor het milieu. Een hernieuwbare bron zonder uitputting. Door bamboe te lamineren is alles wat van hout gemaakt wordt in bamboe te produceren. Door het gebruik van bamboe wordt het broeikaseffect en de klimaatverandering sterk gereduceerd. Bamboe absorbeert broeikasgassen. De koolstofdioxide-uitstoot (CO2) van bamboe geeft 35% meer zuurstof in de atmosfeer af dan een gelijkwaardige soort hardhout.4 Dit ontstaat door de hoge groeisnelheid en fotosynthese. De klimaatverandering is al enkele jaren een probleem en daarom zou bamboe opgenomen kunnen worden als gecertificeerd hardhout . Bamboe is eveneens geschikt voor de productie van biomassa omdat het de op een na hoogste biomassa geeft op aarde5. In Aziatische landen bestaat het gezegde: je kunt leven zonder vlees, maar je sterft zonder bamboe want bamboe kun je eten. In de Noord-West Europese context, gebruiken we bamboe in de tuin en als afwerkingmateriaal. Maar waarom wordt het niet als bouwmateriaal toegepast? Bamboe is immers een van de sterkste bouwmaterialen in de wereld. Het heeft een treksterkte van 28.000 inch per vierkante millimeter tegenover 23.000 inch voor staal.6 Men leert van de natuur door onderzoek te doen naar de structuur van bamboe, want de natuur bouwt veel efficiënter dan wij. Wij bouwen stijf, maar met behulp van minder stijvere dempers en elastische veren die eruit zien als het bouw systeem van een bamboe stengel kunnen we minder stijf bouwen. Bamboe is een duurzaam bouwmateriaal voor Europese landen en kan meer worden toegepast. Als de bamboe stam wordt beschermd tegen directe klimatologische omstandigheden (regen, zon) door het een hoed en schoenen te geven, kan het tientallen jaren meegaan, ook in Noordwest Europa.
Fig 03. Doorsnede bamboe wortel
3. P.v.d.Lugt. Bamboe als al;ternatief bouwmateriaal in West Europa 4. http://kauai.net/bambooweb/whybamboo.html 5. P. 272. V.d. Lugt, P, design interventions for stimulating bamboo commercialization 6. http://kauai.net/bambooweb/whybamboo.html
13
Bamboe is een product dat is opgebouwd uit verschillende kernen en heeft een interessante structuur. Er is onderzoek gedaan naar de toepasbaarheid van bamboe in West-Europees klimaat met goede resultaten. Maar er zijn niet veel voorbeelden van complete gebouwen, gebouwd met ondersteunende structuren van bamboe in West-Europa. Aanvullend onderzoek is daarom noodzakelijk.7 Dit geeft mij een extra motivatie bamboe te onderzoeken en prototypen te ontwikkelen. Het gebruik van bamboe in Noordwest-Europa is mogelijk en beter dan het gebruik van tropisch hardhout.8 Door de toegenomen vraag naar groeiend tropisch hardhout verdwijnt dit snel.9 Bamboe biedt een alternatief en is een prachtig materiaal in combinatie met andere materialen. Bamboe is licht en rot niet. Het is flexibel en kan krachten flexibel opvangen. Deze flexibiliteit heeft het door de lange vezel en is daarom buigzaam, waardoor het veel trek en krachtspanning kan opvangen. Dit is een voordeel ten opzichte van andere materialen want die hebben dat niet. Als we op andere materialen druk zetten dan knappen ze uit elkaar. Bamboe is interessant omdat het meebeweegt en windkrachten kan opnemen.
Fig 05. Bamboe vezels t.p.v. Knoop
Bamboe is sterk. Het kan grote spanningen aan voordat het breekt, groeit snel, goed voorhandig en is goedkoop. We kunnen niet zonder bamboe op onze wereld. Door de elasticiteit die bamboe bezit, welke aanzienlijk groter is dan bomen of hout, is het interessant voor gebouwen in seismografische gebieden. Bamboe heeft een omlooptijd van zeven jaar. Bij houtsoorten is dat 30 jaar wat een enorme winst betekend voor bamboe. Door de groeisnelheid kan het CO2 (een van de veroorzakers van het broeikaseffect) fixeren. Tijdens de groei wordt CO2 omgezet in koolhydraten waarbij zuurstof ontstaat. Bij Guadua is dit 17 ton koolstof/ha.10 Met bamboe kweek je feitelijk op biomassa. Het is het snelst groeiende gewas ter wereld, er is geen plant die dat kan verbeteren. Algen hebben de hoogste waarde maar dat komt omdat algen geen substantie hebben en bamboe wel. Dit is een voordelig pakket ten opzichte van andere materialen. Er zijn veel voordelen op te noemen waarom we bamboe moeten gaan gebruiken en winnen we op veel vlakken.
Fig 04. Bamboe brug Jorg stamm
Fig 06. Wortelenstelsel bamboe
7. An environmental, economic an practical assessment of bamboo as a building material for supporting structures. 8. P. 273. V.d. Lugt, P, design interventions for stimulating bamboo commercialization 9. P. 287. V.d. Lugt, P, design interventions for stimulating bamboo commercialization 10. P.v.d.Lugt. Bamboe als al;ternatief bouwmateriaal in West Europa
15
Ontwerp mETHODE Tijdens het onderzoek is gebleken dat er weinig verbindingen zijn ontwikkeld voor de toepassing in Noordwest Europa. Daardoor is het noodzakelijk om verbindingen te ontwikkelen die toegepast kunnen worden in dit klimaat. De thesis is in eerste instantie gericht op de verbindingstechniek welke door het bedrijf Conbam (Christoph Toenges) is aangeraden. Er blijken 2 verbindingstypen te zijn die toepasbaar zijn. Door onderzoek te doen naar de verbindingen komen we erachter wat de kwaliteiten hiervan zijn. Ditzelfde wordt gedaan met de eigen ontwikkelde verbindingen en elementen. De verbindingen en het plaatmateriaal worden op verschillende punten onderzocht en geanalyseerd zodat zichtbaar wordt op welke punten de verbindingen sterk of minder sterk zijn. Hierna worden de verbindingen samengesmolten in een systeem. Hierin wordt een structuur ontwikkeld met de verbindingen op een rooster (spaceframe). We komen erachter dat het toepasbaar is voor meer mogelijkheden. Om het verder te kunnen ontwikkelen, wordt een eenvoudige constructie met rasters gekozen.
DETAIL
STRUCTUUR
GEBOUW
Graag was er geëxperimenteerd met de materiaaleigenschappen en het omgaan met trek-en drukspanningen van de verbindingen. Er zijn geen resultaten wegens het ontbreken van financiële middelen. Omdat ik op architectuur afstudeer vind ik dit studieresultaat minder belangrijk. Men moet dit moet oppakken en ermee aan de slag gaan.
Fig 07. Ontwerp methode
17
Onderzoeksopgave Deze thesis bevat een 6- tal onderzoeken. 1.
Ver-duurzamen Een oplossing kunnen bieden op de chemische behandelmethode van het hedendaags verduurza men omdat dit gebeurt op basis van chemicaliën. De resultaten hebben directe gevolgen op de toepassing in een milieuvriendelijk klimaat.
2.
Productontwikkeling verbindingen Het ontwerpen en bedenken van details, aansluitingen en een oplossing bieden op verschillende diameters bamboe. Een analyse volgt van twee ontwikkelde verbindingen.
Verbindingen
3.
Productontwikkeling BSP Het bedenken van een plaatmateriaal dat minder arbeid, energie en rest materiaal kost dan traditioneel gebeurt.
Structuur (4)
4.
Structuur Het ontwikkelen van een constructie en een opvolger van de BSP waarmee een ontwerp methodiek voorgesteld wordt.
5.
Materialen combinatie Bamboe presenteren en ontwerpen in combinatie met andere (moderne) Materialen waardoor een contrast ontstaat en het imago probleem opgelost kan worden. Men kan denken aan staal, beton, metalen, textiel, glas en bakstee maar ook verschillende plastics.
Case Studie gebouwen Case Studie Materialen
Detail (2) ontwikkeling
Vloeren/ gevels ontwikkeling (3)
Ontwerpinstrument conclusie
Case studie Details Conbam Beton
Nieuwe duurzaam methode (1)
Ontwerp aanbevelingen analyse / criteria
Literatuur
Conclusie / voorwaarden Noord-West Europa
Verduurzamen
GEBOUW Elementen
Moderne Materialen (5)
Fig 08. Onderzoeksopgave en werkwijze
19
0
KLIMAAT EN CULTUUR - Groei van bamboe in Noordwest Europa - Wat vraagt Noordwest Europa - Culturele acceptatie - Bouwvoorschriften / Regelgeving
21
Groei van bamboe in Noordwest Europa Bamboe moet groeien zonder vorst. Als het te lang koud en nat wordt gaat dat ten koste van de sterkte. In gebieden waar de grondwaterstand voldoende op afstand is, niet te droog en nat, groeit het goed. De vochtgevoeligheid is een belangrijke factor. Wat vraagt Noordwest Europa? Hoe sterk is de bamboe, hoe zit het met brandgevaar, waterdichtheid en bouwregelgeving? Waar moeten we aandacht aan besteden? Men kent het materiaal niet en wanneer het berekend moet worden loopt men van het materiaal weg. De praktische oplossing is een stalen frame waarbij zoveel mogelijk bamboe wordt toegepast. Gebruik maken van de materialen die we gewend zijn. Bamboe kunnen we als constructie gebruiken. Maar de vraag is; willen we dat, doen we dat, krijgen we de goede bamboe binnen die we vragen? Bamboe is fascinerend maar er is een probleem. We kunnen niet met toleranties omgaan en rond werken. Hoe kan ermee gebouwd worden? Bamboe stammen hebben hun sterkte door hun ronde vorm. Er zijn technieken die de bamboe doen splijten maar dat is zonde van het materiaal. Culturele acceptatie Bamboe wordt niet gewaardeerd in Noordwest Europa maar ook niet meer in de landen als Colombia of Indonesië. Dit komt doordat er geen kennis is van de westerse eindgebruiker. Ze belanden daardoor als snel op de 2e hands schappen met een goedkoop imago. Daarom moet je bamboe goed lanceren door het te zien als een alternatief voor schaars beschikbaar gecertificeerd hardhout. Men mag het daarom geen grassoort noemen. Het materiaal wordt gewaardeerd en geaccepteerd als het als exclusief, high tech wordt gezien.
Fig 09. Conformité Européenne (overeenstemming met de Europese regelgeving)
23
Probleem
onbekendheid materiaal brandwerend waterwerend sterkte
weinig kennis
laag imago materiaal op 2e hands schappen
Oorzaak
Oplossing
liever werken met bekend materiaal
gebruik extra stalen/beton constructie
kennis wordt niet gebundeld en toegepast
bundel kennis kennis benutten van universititeiten en wetenschap
ambachtelijke technieken zonder wersterse eindgebruikers arme mensen materiaal
in combinatie met moderne materialen en moderne vormen
Oorzaal en oplossing culturele acceptatie Bamboe wordt cultureel gezien niet geaccepteerd. Dit komt omdat mensen uit de bouwsector liever werken met materialen waarvan de eigenschappen bekend zijn. Dit is logisch maar waarom wordt er niet gekeken naar de eigenschappen en voordelen van de materialen die er op aarde zijn en zorgen we dat de eigenschappen bekend worden. We moeten onderzoek doen naar hoe we dit materiaal kunnen overwinnen en toepassen. Hoe sterk is het en welke krachten kan het hebben? Wanneer dat bekend is kan het coderingen krijgen op de verbindingen en plaatmateriaal. Er is gebrek aan kennis. De bamboe wordt verkeerd toegepast in de buitenlucht of gedroogd waardoor het gaat splijten en niet constructief toepasbaar is. Wanneer men de kopse kanten beschermt, kan het jarenlang meegaan. Omdat het een arme mensen materiaal is en het gebruik van bamboe bevordert moet worden, zal aangetoond moeten worden dat het ook in Noordwest Europa toegepast kan worden. Er wordt informatie gegeven op basis van onderzoek en communicatie met mensen. Maar misschien nog belangrijker, bamboe vraagt om onze creativiteit en wetenschappelijke kennis. Het marktaandeel van bamboe als hernieuwbare grondstof is gering ondanks dat het (hard) hout kan vervangen en bamboe mechanisch sterker is. Qua kosten liggen bamboe producten vrij hoog ten opzichte van hardhout. Dit komt door de lange weg die het moet afleggen, maar door innovatie van productie kan de prijs gedrukt worden. Bamboe wordt geaccepteerd wanneer er kennis is van het materiaal. Omdat bamboe een jonge industrietak is moet het ontwikkeld worden. Daarom dit onderzoek voor informatie, kennis verspreiding en promotie van het materiaal. We denken dat het stil staat met ontwikkeling van bamboe producten, maar als we goed kijken zien we dat er een transformatie is in Europa maar ook in Noord-Amerika.
toepassing gering
Fig 10. Probleem oorzaak en oplossing
verkeerde toepassing in buitenlucht verkeerde droging- splijting men kent de eigenschappen nog niet
kopse kanten beschermen kijken naar wensen europa goed toepassen product innovatie praten met mensen
25
Probleem
Oorzaak
Oplossing
product innovatie Europese normen niet op bamboe gericht hoge voorwaarden materiaal
geen bouwnormen en voorschriften
weinig testen geen documentatie
certificering nodig gebruik ook bekende materialen
meerwerking door architect aannemer, constructeur en gemeente
kost veel geld
meer verbindingen en materiaal testen
nog jonge industietak
geld, tijd en energie erin stoppen
Bouwvoorschriften / regelgeving bouwbesluit eisen Er zit een bottleneck in de Bouwvoorschriften en bouwnormen. De Nederlandse normen en voorschriften zijn niet op bamboe gericht en we hebben barrières omdat we het materiaal niet kennen. We moeten elkaar overtuigen van buig en trekspanning spanning eigenschappen om dit gecertificeerd te krijgen, want in Nederland mag je niet bouwen met bamboe. We mogen schuurtjes en meubels maken, maar niet als bouwmateriaal toepassen. De opdrachtgever, de architect, de aannemer en de gemeente moeten meewerken. In Nederland moeten we aan allerlei voorwaarden voldoen. Men loopt tegen de verbindingen aan en het doordenken in het materiaal. We moeten het oppakken, een huis ermee bouwen en de mogelijkheden bewijzen dus minder praten en meer bouwen. Belangrijk is dat de proeven en testen worden gedocumenteerd omdat er anders onzekerheden ontstaan. Conbam (bamboeleverancier) schrijft dat, ondanks de vele voordelen als de sterkte en groei van bamboe, het beperkt wordt toegepast in Europa. Dit is niet te wijten aan het feit dat het hier niet groeit, maar omdat architecten en bouwkundige het niet weten toe te passen. De tijd die mensen en gemeenten moeten investeren is te duur omdat veel overwonnen moet worden. In Azië en Zuid Amerika zijn andere bouwregelgevingen dan in Noordwest Europa, waardoor Europese gebouwen niet kunnen voldoen en ingenieurs er niet aan kunnen rekenen. Dhr (Lugt, F.Ward en Dobbelsteen, melden dat er weinig betrouwbare gegevens zoals sterkteklasse, mechanische gegevens, classificaties, brandveiligheid van bamboe beschikbaar zijn, zoals er van hout zijn. Door de bamboe in sterkteklasse te geven kan er wel mee gebouwd worden. Enig houvast biedt de ISO norm 2003 van bamboe.
documentatie bundelen en gebruiken
Fig 11. Probleem oorzaak en oplossing
27
1
MECHANISCHE- EN DUURZAAMHEIDS ASPECTEN GUADUA - Het bamboe principe - Eigenschappen Guadua Angustifolia - Metingen diameter
29
Het bamboe principe Bamboe kent geen diktegroei. De uiteindelijke dikte is zichtbaar bij de scheut net als de hoeveelheid kamers die uit elkaar worden getrokken. Celdeling is in de hoogte. Door goed te kijken naar de natuur, kunnen we veel leren. Daarvoor moet men de geometrie en het materiaal begrijpen. Er bestaan ontwerpen waarin men probeert met bamboe te bouwen maar weet niet hoe het materiaal in elkaar zit. Dit zien we terug in de ontwerpen die niet mogelijk zijn of waar de bamboe verkeerd belast wordt. Wanneer men zich beter verdiept in de geometrie van het materiaal zal het ontwerp van het gebouw ook beter zijn. Het gebouw wordt veel efficiënter zowel in ruimte als in materiaal. Daarvoor is het noodzakelijk dat men het materiaal kapot maakt, erin zaagt, aanvoelt, de vezels onderzoekt en goed naar de knopen kijkt.
Fig 12. Verhouten bamboe
De wortel Een bamboeplant bestaat uit een wortelstelsel dat zorgt voor de sterke verankering in de grond, groei van nieuwe stammen, water en groeistoffen. Door dit netwerk kan het erosie bestrijden op schuine hellingen. Het vraagt weinig water en haalt veel voedingsstoffen uit de gevallen bladeren. De vorm De bekendste eigenschappen van bamboe is dat het hol en bijna rond is. Verder heeft het op onregelmatige afstanden dwars schotten in de holte waardoor kamers ontstaan welke aan de buitenkant zichtbaar zijn als uitstulpingen. De hoge variabiliteit in grootte, dikte en vorm per bamboe stam moeten worden meegenomen bij het ontwerpen van details. Dit heeft grote gevolgen voor het verbinden van knooppunten voor ontwerpers , vereist vakmanschap en wetenschappelijke kennis om dit probleem op te lossen omdat in Noordwest Europa een rechthoekige maatvaste bouwcultuur is. Er is gezocht naar een oplossing voor mechanische verbindingsmiddelen zodat het industrieel kan worden toegepast. De sterkte van de bamboe is ook te wijten aan de ronde en holle vorm. De kopse kant moet aangesloten worden aan de verbinding waardoor elke verbinding een specifiek element wordt. De celwand De celwand is niet alleen een structureel element van de bamboe maar is ook een orgaan met daarin het transport van voedingsstoffen en water die doorlopen tot de top bij het blad waarna de voedingsstoffen weer terug gaan naar de wortels. De cellulose (40%) die zich in de celwanden zitten zijn belangrijk voor de bamboe omdat het de druksterkte bepaald van het weefsel en van de bamboe. Het is te vergelijken met stalen wapening in beton. In deze segmenten (Celwand) zit 25% meer vocht dan in de knoop.11 Het vocht dat door de cellen loopt heeft invloed op de sterkte van de bamboe.
11. IL 31, p72 Fig 13. Doorsnede bamboe knoop
31
Teveel vocht in de celwanden zorgt voor een capillaire werking als een tissue. Voortdurend contact met vocht (condens) moet voorkomen worden. Het materiaal moet regelmatig kunnen (uit)drogen. Ook zitten er vaten in (10%) en een parenchymweefsel welke (50%) beslaat van de opbouw van de wand. De buitenkant van de bamboe beschermt en is ongeveer 0,25mm dik en bestaat voornamelijk uit silicium. Het verhouten van de vezelcellen duurt 4 jaar voordat de bamboe rijp is en is geschikt voor constructief gebruik. De knoop De structuur van bamboe is intelligent. Als we goed kijken naar de knoop, is het de enige plek waar de vezels worden overschreden en verticale vezels vervormen. Het beeld van de knoop wordt verduidelijkt door er kleuren in aan te brengen waardoor een onderscheid zichtbaar wordt tussen de verticale en horizontale vezels (zie afbeelding). De knoop is de enige plek in de bamboe waar de vezels elkaar in verschillende richtingen doorkruisen. De versterking zorgt voor een verhoogde weerstand tegen splitsen of buigen van de bamboe. Als we dieper kijken zien we dat alle vezels aan elkaar zijn gerijd, één verbinding als een bak vol spaghetti. In de knoop zitten schotjes die stijf zijn. Het is gelijk aan een veer die kan doorbuigen. Elke knoop knikt een beetje en kan daardoor veel verder doorbuigen en in staat is grote windbelasting te trotseren. De ringen geven een knik verkorting. De discussie speelt dat de knoop van bamboe sterk is omdat de vezels door elkaar lopen. De bamboe is elastisch maar het is aangetoond dat het zwakke onderdeel van de bamboe de kolom is. Hoe meer knopen hoe meer nadelen er aan zitten bijvoorbeeld bij vervoer, sterkte en vervorming. Door de knopen is het elastisch en gaat het terug naar zijn oorspronkelijke positie. Soort bamboe Welke bamboe kan gebruikt worden in de bouw? Hiervoor moet men letten op welke soort bamboe gebruikt wordt en de leeftijd. Voor het bouwen met de bamboe kan het best de ‘bouw’ bamboe gebruiken. Er bestaat ook massieve bamboe. De bouwbamboe wordt niet gegeten door pandaberen.
Fig 14. Vezeltechniek in de knoop
33
Eigenschappen Guadua Angustifolia Guadua bamboe uit Colombia is de sterkste bamboe uit zijn klasse. Guadua Angustifolia is een vrij groot geslacht en voornamelijk afkomstig uit Zuid-Amerika in een redelijk koel bergklimaat (hoog boven de zeespiegel). Hierdoor groeit het langzaam en heeft het materiaal een hoge dichtheid. Omdat het zo langzaam groeit, is het sterk en conisch. Het is niet zo eenvoudige te splitsen als de Chinese bamboe. De afstand tussen de knooppunten groeit minder snel. De wanddikte en de diameter van de bamboe is dikker dan die van andere soorten. Ondanks de minder snelle groei haalt het een hoogte van 30 meter en een gemiddelde diameter van 100-150mm. Omdat de bamboe zo sterk is wordt hij veel toegepast bij draagconstructies. Andere bamboe is interessant voor de afwerking of niet dragende constructies. Er bestaan grotere bamboe soorten als de Columbus kantheos met een diameter tot 20 cm diameter en wordt veel gebruikt in Bali en Indonesië. (Zie ontwerpen van Jorg Stam).
Fig 15 . Guadua Bamboe Colombia
Fig 16. Guadua Bamboe in Doorsnede
35
Fig 17. Milieukosten bouwmaterialen
Fig 18 sterkte eigenschappen bamboe
Fig 20. Tabel sterkte eigebschappen E-modules
Fig 21. Bic - labda diagram
Mechanische eigenschappen Bamboe heeft een hoge stijfheid, sterkte, flexibiliteit, hardheid en laag gewicht. De buisvorm is in doorsnede 1,9 keer effectiever qua verhouding/traagheidsmoment is dan een rechthoekige doorsnede van een houten balk. Het heeft een goede buigstijfheid omdat de cellulose van binnen naar buiten toeneemt. Het is een materiaal dat efficiënter in gewicht/sterkte/stijfheid is ten opzichte van andere bouwmaterialen. Een nadeel is de afschuiving in verbindingen maar kan verholpen worden door de verbindingen. Er zijn geen boeken over de mechanische eigenschappen van de bamboe. In IL31 staan redelijk veel grafieken en dr. Jules Janssen heeft ook een aantal proeven op verbindingen met bamboe gedaan maar de onzekerheid blijft een factor. Er moeten meer proeven en testen gedaan worden voor meer zekerheid in bamboe. Op de linker pagina staat de eigenschappen van bamboe afkomstig uit de NEN normen en IL 31. Dichtheid bamboe Bamboe bestaat uit een wand en schotten. Dat noemen ze de leden en de knopen. De schotten zijn niet dicht maar poreus doorlaatbaar. Wanneer men de bamboe kapt, is het zo slecht doorlaatbaar dat je er water in kan dragen. Van binnenuit kan bamboe op een gegeven moment zwart worden, dat betekend dat er een licht rottingsproces gaande is. Bamboe is dicht van structuur. In bamboe zitten vulcellen, ook wel paragiemcellen. In die cellen zitten silicium kristallen welke voor een deel kristal gestructureerd zijn. Daarnaast zitten er houtvaten en zeevaten in. In houtvaten zit per definitie cellulose opgebouwd. Met andere woorden, de elementen waarmee bamboe is opgebouwd zijn stabiel en gunstig. Het kan een tijd vocht resistent werken, maar als je het als constructie gaat inzetten zal men de kopse kant moeten dichten. Kopse kant De buitenschil van bamboe is van zichzelf dicht. De kopse kant moeten we kunnen afsluiten, anders ontstaan er zwakke punten en gaat het rotten. We moeten op zoek gaan naar een bescherming van de kopse kant die water afstotend, droog en sterk is. Als we dat willen nabootsen kunnen we denken aan cellulose of aan poliulitanen basis. Dit is een afdichtingmateriaal die de kopse kant waterbestendig kan maken. Een polyulitaan is goedkoop, duurzaam maar je kunt ook denken aan een houtlijm. Ze zijn waterbestendig en datzelfde cellulose systeem van bamboe kunnen we nabootsen. Als we het vochtdicht afdichten zijn er geen problemen meer want het rot niet. We weten dat we bamboe kunnen gebruiken als waterleiding waar permanent water in staat, met zuurstof. We kennen bamboe die wordt gebruikt om planten langs te laten groeien. Dit blijft goed ondanks de vochtigheid van 85% (in kassen).
Fig 19. Tabel met F- factoren
Fig 22. Iso normen 22156
37
Fig 23. Bamboe in rekken bij Chritoph Toenges (Conbam)
A B
C D
Fig 24. Bamboe in rekken bij Chritoph Toenges (Conbam)
Diameter (mm) Bamboo (6 meter) onder boven nr. binnen buiten dikte gem. binnen buiten dikte gem. 2 62,5 95,7 16,6 63,2 87,6 12,2 16 62,7 108,8 23,05 89,8 104,8 7,5 9 63,3 103,5 20,1 79,2 99,4 10,1 1 64 99 17,5 65,6 84,6 9,5 12 65,3 82 8,35 58 78,2 10,1 4 67 114,4 23,7 85,6 106,4 10,4 6 72,2 109,2 18,5 93,7 123,9 15,1 7 72,8 108,9 18,05 83,7 111,2 13,75 3 73 128,6 27,8 88,8 107,9 9,55 17 73 105,7 16,35 78,3 103 12,35 21 74,5 110 17,75 86,8 107,7 10,45 11 76,3 122 22,85 89,1 121,6 16,25 8 79,6 122,6 21,5 95,7 120,6 12,45 5 80,3 113,4 16,55 63,3 95,7 16,2 13 80,8 107 13,1 82 103,2 10,6 14 80,9 118,2 18,65 84,4 108 11,8 19 81 115,4 17,2 79,8 117,4 18,8 20 81,3 117,5 18,1 88,9 113,5 12,3 33 82,2 132,3 25,05 86,5 117,6 15,55 22 82,4 128,9 23,25 90,4 112,3 10,95 18 82,7 116 16,65 79,4 100 10,3 34 83,2 129,3 23,05 100,4 107,3 3,45 29 87,3 133,1 22,9 98,7 129,2 15,25 10 88,4 117,5 14,55 84 117,8 16,9 48 88,4 120,7 16,15 79 115,6 18,3 30 89,4 132,9 21,75 88,3 111,8 11,75 43 89,4 131,7 21,15 87,4 107,9 10,25 26 91 126,2 17,6 82,3 109,7 13,7 27 91,9 129,8 18,95 82,4 101,1 9,35 44 92,7 0 n.v.t. 98,8 0 n.v.t. 50 93,5 0 n.v.t. 84,3 0 n.v.t. 47 96,8 0 n.v.t. 101,9 0 n.v.t. 35 97 0 n.v.t. 94,5 0 n.v.t. 31 97,6 132 17,2 77 99,7 11,35 32 97,8 132,3 17,25 98,9 117,5 9,3 42 98,2 0 n.v.t. 98,9 0 n.v.t. 46 98,3 0 n.v.t. 87,1 0 n.v.t. 36 98,4 0 n.v.t. 91,7 0 n.v.t. 38 99 0 n.v.t. 85,2 0 n.v.t. 28 99,5 139,5 20 92,6 106,1 6,75 52 99,5 0 n.v.t. 73,2 0 n.v.t. 37 99,9 0 n.v.t. 82,8 0 n.v.t. 15 101,4 122,6 10,6 73,3 93,4 10,05 25 102,9 132,7 14,9 95,1 116,8 10,85 39 103,3 0 n.v.t. 85,7 0 n.v.t. 49 103,5 0 n.v.t. 87,2 0 n.v.t. 24 104,6 129,2 12,3 77,3 101,7 12,2 40 106,6 0 n.v.t. 81,1 0 n.v.t. 51 106,9 0 n.v.t. 84,8 0 n.v.t. 23 107 153,9 23,45 97,8 121,6 11,9 41 110,2 0 n.v.t. 90,6 0 n.v.t. 45 121,9 0 n.v.t. 104,6 0 n.v.t. 88,53 103,30 16,88 85,75 94,84 10,78
Fig 25. Tabel met opmetingen van diamters bamboe
Metingen diameter Omdat bamboe een natuurlijk product is ontstaan er verschillende diameters en vormen. Elke bamboe verschilt in wanddikte, binnen en buitendiameter. De vorm van de uitwendige en inwendige diameter is afhankelijk van de lengte van de bamboe. Bamboe bestaat uit holle open buisvormige kamers met verschillende diameters die niet perfect cirkelvormig zijn. Afhankelijk van de soort kunnen er grote verschillen in de diameters zitten. Voor het ontwerp van verbindingen is het van belang is te weten wat de geometrische parameters van bamboe zijn. Verschillende verbindingen zijn zo ontwikkeld dat ze een tolerantie moeten overbruggen. De verschillende variabele diameters worden opvangen omdat er speling is tussen de vaste bamboe en de verbinding. Daarom is er een steekproef gedaan op de Guadua bamboe door de uitwendige diameter en de binnendiameter op te meten waardoor de dikte bekend werd van de wand. De lengte van de bamboe is constant 6 meter. Er is van 50 bamboe palen de diameter opgemeten waardoor de verschillen van de bamboe zichtbaar werden. Van de top naar de wortels neemt de dikte van bamboe toe in diameter.
39
Diameter (mm) Bamboo (6 meter) boven wand boven nr. binnen buiten dikte gem. binnen buiten dikte gem. 12 65,3 82 8,35 58 78,2 10,1 2 62,5 95,7 16,6 63,2 87,6 12,2 5 80,3 113,4 16,55 63,3 95,7 16,2 1 64 99 17,5 65,6 84,6 9,5 52 99,5 111,7 6,1 73,2 91,8 9,3 15 101,4 122,6 10,6 73,3 93,4 10,05 31 97,6 132 17,2 77 99,7 11,35 24 104,6 129,2 12,3 77,3 101,7 12,2 17 73 105,7 16,35 78,3 103 12,35 48 88,4 101,7 6,65 79 102,8 11,9 9 63,3 103,5 20,1 79,2 99,4 10,1 18 82,7 116 16,65 79,4 100 10,3 19 81 115,4 17,2 79,8 117,4 18,8 40 106,6 120,8 7,1 81,1 105,9 12,4 13 80,8 107 13,1 82 103,2 10,6 26 91 126,2 17,6 82,3 109,7 13,7 27 91,9 129,8 18,95 82,4 101,1 9,35 37 99,9 0 n.v.t. 82,8 0 n.v.t. 7 72,8 108,9 18,05 83,7 111,2 13,75 10 88,4 117,5 14,55 84 117,8 16,9 50 93,5 0 n.v.t. 84,3 0 n.v.t. 14 80,9 118,2 18,65 84,4 108 11,8 51 106,9 0 n.v.t. 84,8 0 n.v.t. 38 99 0 n.v.t. 85,2 0 n.v.t. 4 67 114,4 23,7 85,6 106,4 10,4 39 103,3 0 n.v.t. 85,7 0 n.v.t. 33 82,2 132,3 25,05 86,5 117,6 15,55 21 74,5 110 17,75 86,8 107,7 10,45 46 98,3 0 n.v.t. 87,1 0 n.v.t. 49 103,5 0 n.v.t. 87,2 0 n.v.t. 43 89,4 0 n.v.t. 87,4 0 n.v.t. 30 89,4 132,9 21,75 88,3 111,8 11,75 3 73 128,6 27,8 88,8 107,9 9,55 20 81,3 117,5 18,1 88,9 113,5 12,3 11 76,3 122 22,85 89,1 121,6 16,25 16 62,7 108,8 23,05 89,8 104,8 7,5 22 82,4 128,9 23,25 90,4 112,3 10,95 41 110,2 0 n.v.t. 90,6 0 n.v.t. 36 98,4 0 n.v.t. 91,7 0 n.v.t. 28 99,5 139,5 20 92,6 106,1 6,75 6 72,2 109,2 18,5 93,7 123,9 15,1 35 97 0 n.v.t. 94,5 0 n.v.t. 25 102,9 132,7 14,9 95,1 116,8 10,85 8 79,6 122,6 21,5 95,7 120,6 12,45 23 107 153,9 23,45 97,8 121,6 11,9 29 87,3 133,1 22,9 98,7 129,2 15,25 44 92,7 0 n.v.t. 98,8 0 n.v.t. 32 97,8 132,3 17,25 98,9 117,5 9,3 42 98,2 0 n.v.t. 98,9 0 n.v.t. 34 83,2 129,3 23,05 100,4 107,3 3,45 47 96,8 0 n.v.t. 101,9 0 n.v.t. 45 121,9 0 n.v.t. 104,6 0 n.v.t. 88,53 88,00 12,48 85,75 78,74 9,20
Fig 26. Tabel met opmetingen van diamters bamboe klein naar groot
In de tabel is de gemiddelde inwendige diameter en uitwendige diameter zowel bij de top als bij de grond berekend van 50 bamboe palen. Hierdoor weten we met welke diameter de bamboe afneemt per meter (2,55049 mm smaller/afneemt in hoogte diameter). Het is berekend met de formule (diameter bovendiameter onder) / lengte bamboe=afname diameter ofwel: (DB-DO)/L = ΔL (AFNAME DIAMETER/M²)
Diameter (mm) Bamboo (6 meter) 6 verschil Verschil Toename onder Boven dikte gem. per m1 Gem. 14,77794 -0,525 15,30294 2,55049
Spanbus (uitzet 10mm) 60 69 62,5 72,2 62,7 72,8 63,2 73 63,3 73 63,3 73,2 64 73,3 65,3 74,5 65,6 76,3 67 77 77,3
78 78,3 79 79,2 79,4 79,6 79,8 80,3 80,8 80,9 81 81,1 81,3 82 82,2 82,3 82,4 82,4 82,7 82,8 83,2 83,7 84 84,3 84,4 84,8 85,2 85,6 85,7 86,5 86,8
87 87,1 87,2 87,3 87,4 88,3 88,4 88,4 88,8 88,9 89,1 89,4 89,4 89,8 90,4 90,6 91 91,7 91,9 92,6 92,7 93,5 93,7 94,5 95,1 95,7
96 96,8 97 97,6 97,8 97,8 98,2 98,3 98,4 98,7 98,8 98,9 98,9 99 99,5 99,5 99,9 100,4 101,4 101,9 102,9 103,3 103,5 104,6 104,6
105 106,6 106,9 107 110,2
#N/B
SPANBUS EIGENSCHAPPEN
50 bamboe palen (maten in mm) Gemiddelde diamter Onder Binnen: Gemiddelde diamter Onder Buiten: Gemiddelde wand dikte Onder:
< 780 MM > 1050 MM 88,53 PER M1 WORDT DE BAMBOE 2,55049 MM BREDER 103,3 (diameter boven – diameter onder)/lengte bamboe = afname diameter 16,88 (Db-Do)/l = Δl (afname diameter/m²)
Gemiddelde diamter Boven Binnen:
85,75
Gemiddelde diamter Boven Buiten:
94,84
Gemiddelde wand dikte Boven:
10,78
Fig 27. Tabel met opmetingen VEEL van diamters voor spanbuis Verspreidt over 1 centimeter diamter bijnaverschil geen boven de 78 cm spanbus net groter 105 cm gemiddelde dikte onderaan binnenkant of heel groot of heel klein bovenkant bepaald het gemiddelde
41
2
Ver-duurzamen Bamboe - Probleemanalyse - Behandelmethode Willems - Eigenschappen methode - 1e Nieuwe Duurzaamheid Test - 2e Duurzaamheid test met nieuw recept
43
Probleemanalyse Bamboe levert een milieu verbetering op met een factor 20 ten opzichte van staal, beton en hout. Het materiaal is duurzaam. Maar helaas wordt het niet duurzaam toegepast in de wereld. Omdat bamboe zonder bewerking gaat rotten worden er chemicaliën op gespoten zodat het langer meegaat. Daarom is onderzoek gedaan naar een nieuwe oplossing. Probleem Bamboe wordt voornamelijk toegepast in Colombia, China, Zuid Amerika en Afrika. Er is in deze landen geen goede procedure van duurzaam ver-duurzamen. Toch moet bamboe duurzaam en constructief zijn sterkte behouden. Door technische detaillering kunnen we veel doen als het voorkomen van vochtophoping en door geen gaten in de bamboe te boren. Toch moet het oppervlak en de wand behandeld worden.
Fig 28. behandelmethode verduurzamen met chemicalien
In principe hebben we hetzelfde probleem als met hout. Men moet ervoor zorgen dat als het nat wordt het ook goed kan drogen. Als de kopse kant van bamboe vocht opneemt kan het vocht er nauwelijks uit omdat het een dichte buitenschil heeft. Het vocht trekt via de kopse kant naar binnen, en de bamboe wordt steeds vochtiger. Daarom is het belangrijk dat de kopse kant (deels) afgedekt wordt. Een extra oplossing die men kan gebruiken is de ver-duurzaamde bamboe. Duurzaamheid Bamboe verduurzamen gaat normaal met chemische processen. De behandeling van Guadua bamboe is vrij summier. Charley Young is ervan overtuigd dat wanneer we de bamboe binnen gebruiken en niet behandelen er niets aan de hand is. Er wordt bamboe geïmporteerd die behandeld is tegen witte mier en schimmels die niet bestaan in Europa. Het is behandeld tegen tropische ziekten. Maar waarom zouden wij bamboe gebruiken die behandeld is tegen extreme schimmels en insecten terwijl ze niet in deze omgeving voorkomen. Toch moeten we opletten met insecten die worden meegenomen in de zeecontainers en is het nodig dat we de bamboe ver-duurzamen.
Fig 29. behandelmethode verduurzamen met chemicalien
45
1. Ketel 2. Thermische isolatie 3. Ventilator / koeler 4. Bamboe opslag 5. Verwarmings element 6. Water opslag 7. Warmtedamp
Fig 30. Werking van stoomketel Wim willems
De ver-duurzaam behandelmethode Willems Willems houtdroger heeft een nieuwe methode voor hout modificeren, gebaseerd op de techniek van Burmester voor thermische behandelingen maar die goedkoper, efficiënter en minder bros is. De behandelmethode is een gecontroleerde verbranding. Het is al een eeuw bekend dat je door hout te verwarmen de eigenschappen kan veranderen waardoor we dit ook met bamboe kunnen doen. In de ketel ontstaat een stoomdruk door het aanwezige water wat er in het hout zit. Die stoomdruk zorgt ervoor dat de structuur van de bamboe op zijn plaats blijft. Als je dat los laat zal het evenwicht hierop reageren, gaat het vocht bewegen en de bamboe krimpen. Dit is een heftige reactie. Door de testen uit te voeren met bamboe kunnen we kijken of we verschillende matrixen kunnen ontwikkelen. Belangrijk is dat de temperatuur gelijkmatig blijft. Bij 180graden verliest hout normaal gesproken zijn structuur. Normaliter duurt hout drogen 5 weken. Ga je datzelfde hout naar 180 graden brengen dan droogt hetzelfde proces in 20 minuten waardoor er een versnelling ontstaat. Hierbij is de controle de belangrijkste factor. Verwarmen kan iedereen maar het moet gelijkmatig gebeuren. De behandelmethode is niet zonder uitsluiting van zuurstof. Als hout in brand staat gaan de stoffen verdampen en raak je ze kwijt. De belasting moet daarom goed worden gecontroleerd. We proberen de taaiheid te herstellen. Er is nog niemand die dat gelukt is. Suikers die in het materiaal zitten worden gekristalliseerd. Bamboe stomen duurt lang. Willems is geen kenner van de houttechnische eigenschappen van bamboe, maar weet dat het een lichte en sterke structuur heeft en dat het al als vloerhout wordt toegepast. Het laatste geeft aan dat bamboe zich goed laat drogen en dat geeft goede hoop op de technische mogelijkheid van verduurzaming met stoom in het nieuwe procedé.
Fig 31. Wim willems bij Ketel
47
Een probleem van de methode is de natuurlijke geur die veranderd door het verduurzamen. Het duurt een aantal weken voordat de geur wegtrekt. Het verschil met impregneren is dat de wand alleen aan de buitenkant wordt behandeld. Door de bamboe met stoomdruk te behandelen is er een gelijkmatige behandeling. Voordelen van de techniek: - de verduurzaming werkt over het materiaalvolume (i.t.t. impregneren) - er geen andere hulpstoffen dan stoom betrokken zijn bij het proces - de mate van krimpen/zwellen bij vochtigheidsvariaties afneemt - Er een combinatie gemaakt kan worden door modificeren en tegelijk toegepast kan worden. Nadelen van de stoombehandeling: - geringe afname van de breuksterkte. - sterke afname van taaiheid, met een grotere kans op plotselinge breuk bij overbelasting. - ontwikkelen van typische geur (zoet-zurige brandlucht), die over het verloop van weken steeds zwakker wordt. - het verkleurd We hebben een testbehandeling gedaan op de bamboe. De verduurzaming is vooral effectief tegen bodemen droogrot schimmels. Insecten en termieten vermijden het stoombehandelde hout zolang er onbehandeld hout als alternatief is. De bamboe wordt eerst gedroogd tot een restvochtgehalte van ca 12%. Na de stoombehandeling is het materiaal klaar om getest te worden op de mechanische eigenschappen. Door Charley Younge maar ook door Wim Willems wordt aangeraden om de bamboe op de plantages na het zagen in te pakken. Omdat in de bamboe suikers zitten zullen ze mieren en andere insecten aantrekken. Er zou ook meer onderzoek gedaan moeten worden naar de Japanse bamboe en de manier waarop ze wordt behandeld omdat de Japanse bamboe altijd goed blijft. De Japanse bamboe wordt waarschijnlijk goed gerookt.
Fig 32. Hout gaat in de ketel voor het verduurzamen
49
Sterkte afname Omdat de suikers worden afgebroken gaat ook een stuk van de stevigheid verloren. Niet zozeer in de elasticiteit en de treksterkte maar meer de druksterkte. De bamboe wordt bros. Je krijgt geen waarschuwing meer als het spontaan afbreekt. In de stress/steenkorve buigt hij sneller af en stopt abrupt. Loslaten van ringen De ringen zijn sterk. De vezels lopen in de lengte richting. Wanneer hout in verschillende vezelrichting tegen elkaar wordt geplakt er verschillen in krimp en daardoor scheuren ontstaan. Voor hetzelfde waren we bang bij de knopen van de bamboe. De bamboe is op dit punt in verschillende richtingen aan elkaar gekoppeld. Hierdoor kunnen knopen op hogere temperaturen het materiaal verschillend van elkaar uitzetten. Wanneer de bamboe afkoelt kan de knoop uit elkaar spatten. Test behandeling bamboe stammen Ronde stammen drogen zonder scheuren is niet mogelijk. De stamvorm moet in plakjes gezaagd worden, zodat de spanningen die ontstaat ervoor zorgt dat de krimpverschillen in de radiale tangditionele richting kunnen worden opgevangen. Zolang hij rond is, is dat een gevaar. Om dit te voorkomen is de bamboe voorzichtig naar 50 graden gebracht. Daarna wordt het steeds eenvoudiger omdat het hout week wordt en polineren worden. Wat er aan spanning in zit raak je op dat moment kwijt. In de fase van 150-180 graden is het weer een spannende overgang en mag er niks vreemds gebeuren. Wanneer de ringen niet oplossen is het een interessante procedure. Gevreesd werd dat de bamboe door zijn ronde vorm door de druk uit elkaar zou spatten en de ketel zou beschadigen Als gevolg van het proces onder invloed van water en (azijn)zuren zullen de verschillende polymeren los van elkaar weken en is de vraag of het los laat en in twee helften barst of het bij elkaar blijft.
51
Voorbereiding 1e test Het doel van de 1e test was om te zien of de bamboe heel bleef. Door de ronde opbouw en de ringen heeft het van zichzelf al een sterke opbouw vanwege drukverschillen. We hebben de bamboe op een middenmoot temperatuur behandeld zodat je een behoorlijke duurzaamheids verbetering krijgt maar dat de sterkte niet dramatisch afneemt. Voor de test moet de bamboe een vochtgehalte hebben dat iets lager is dan 15%. Als de bamboe te vochtig is moet het een tijd droog staan. Daarom is het belangrijk ervoor te zorgen dat de bamboe goed droog wordt opgeslagen. Om de sterkte te optimaliseren zouden we een matrix van verschillende processen en testen kunnen doen. We zijn bezig met een nieuw bouwmateriaal te testen en ontwikkelen. Duurzaam bouwen en nieuwe duurzame bouwmaterialen passen hier goed bij. Bamboe direct na de 1e test Na de test is gebleken dat de baboe op deze punten piekfijn is gebleven, waaruit we kunnen concluderen dat het materiaal één geheel is en meebeweegt. Wat we niet hadden verwacht was dat het materiaal juist op een andere plek is gaan scheuren namelijk bij de tussenschotten.
Fig 33. De bamboe heeft na de behandeling is verkleurd
Fig 34. De bamboe heeft na de behandeling een roetafzetting
Bamboe 1 dag na de test Het behandelde bamboehout had vocht opgenomen, maar het was op een klein scheurtje na heel gebleven. Tijdens het drogen, ’s nachts is het toch opengespleten. De buitenkant heeft een sterke mate van roetafzetting, die lijkt op zoutgeïmpregneerde hout. De roetafzetting duidt op een sterke mate van degradatie van het bamboe. Bij niet geïmpregneerde bamboe is het wellicht een nieuwe proef waard. Dit betekend dat de bamboe van te voren is behandeld met chemicaliën. Hierdoor ontstaat de roet en afzetting.
53
Nieuwe methoden Er zijn 2 methodes die we kunnen testen om scheuren in de bamboe te voorkomen. De methodes hebben betrekking op de voorgaande problemen die zijn ontstaan tijdens het verduurzamen en het onder hoge temperatuur en druk brengen van de bamboe in de ketel. Door de druk kan de bamboe op plaatsen waar het minder sterk is scheuren. 1e methode / Gat boren Als in de bamboe een scheurtje zit kan de scheur doorlopen tijdens het verduurzamen. Een scheur loopt altijd via de makkelijkste weg verder. Het is een proces dat wordt voortgetrokken omdat op de al beschadigde plekken vochtophoping in de bamboe komt en de bamboe kan uitzetten en krimpen. De scheur kunnen we stoppen door een klein gaatje te boren op het einde van de scheur. Het is de kunst om te ontdekken welke diameter van de boor bij de breedte van de scheur hoort. Het kan interessant zijn de testen uit te voeren zonder dat de bamboe verduurzaamd wordt. De bamboe kan hierdoor minder doorscheuren ter plaatse van een al vastgestelde scheur. Fig 35. Ter plaatse van scheuren worden gaatjes geboord om verdere scheurvorming te voorkomen
Fig 36 De bamboe wordt doorgezaagd tot aan de nodes waardoor er geen spanning staat op de bamboe.
2e methode / bamboe tot aan knopen doorsnijden Bij deze methode worden er sneden aangebracht tot aan de knopen waardoor de bamboe één geheel blijft. De knopen hebben een vezelverbinding zowel in de verticale als horizontale richting als dwars erdoor heen. Dit zorgt voor een sterkte knoop. Bij de tussen nodes is de vezelverbinding verticaal aan elkaar te verlijmen en te herstellen. De bamboe heeft hierdoor minder scheuren en is spanningsloos. Omdat de bamboe maar op enkele punten is doorgesneden hersteld de bamboe zich. Nieuwe Behandelreceptuur Na enige tijd van experimenten met een nieuwe behandelreceptuur hebben we een verbeterde behandeling kunnen geven aan de bamboe. Er zijn twee stukken bamboe behandeld. De bamboe was al op verschillende plaatsen aan het scheuren toen we de stukken ontvingen. In het eindresultaat zijn die scheuren niet verergerd, wat we wel terug zagen in de vorige behandeling. Dit is een enorme stap vooruit, aangezien de gave bamboestukken van de eerste proef openspleten tijdens het afkoelen. De heer Willems en ik zijn tevreden met het onverwachte resultaat.
55
De schimmel test De testen in het Schimmellab zijn kostbaar. Er moet een duurzaamheids meting gedaan worden die het verhaal compleet maakt. De bamboe kan worden ingedeeld in een bepaalde klasse. Er moeten eindeloos proeven en testen worden uitgevoerd. De proeven moeten als 1 set aangeleverd worden. Dit onderzoek kan bij twee Nederlandse instellingen gedaan worden. Schimmels waarmee de schimmelresistentie van hout wordt getest zijn de agressieve species uit de Basidiomyceten (droogrot-schimmels). Droogrotschimmels worden onderverdeeld in witrotters en bruinrotters. Bruinrot is agressief maar is selectief in de afbraak van cellulose. Witrot is minder agressief maar destructiever omdat alle houtcomponenten worden aangetast. In Europa worden de volgende schimmels gebruikt: witrot ( Coriolus versicolor ), bruinrot ( Gloeophyllum trabeum, Poria placenta, Coniophora puteana ). Het uitvoeren van schimmeltesten volgens de normen is specialistenwerk.
57
CONCLUSIE Op dit moment is er geen goede manier om bamboe te verduurzamen. Lokaal wel, maar in Europa niet. Een middel zonder chemicaliën bestaat niet. De methodes bestaan maar we moeten kijken hoe we hout verduurzamen en dat moet worden omgezet naar bamboe. Dit is een jaar studie voor een chemicus of materiaalkundige. De resultaten zijn boven verwachting en ik had niet gedacht dat we een oplossing zouden vinden tegen de huidige chemische behandelmethode. Het is een methode voor bamboe die nog niet geprobeerd is. Een nadeel is dat deze methode ook energie kost waardoor het minder duurzaam is en het niet overal toegepast mag worden. Zelf ben ik op zoek naar de sterkteklasse voor bamboe uit verschillende groeigebieden. Er moet een FSC keurmerk voor bamboe komen en de bamboe moet CE hout gestempeld zijn. Dat kan naarmate we het materiaal verder onderzoeken. Alle normen zijn voor gezaagd hout. Wanneer we bamboe willen vergelijken met hout ontstaat een ander traject. Dit hoofdstuk toont een alternatieve ver-duurzaam methode.
59
3
KNOOPVERBINDING MET BAMBOE STAVEN -Onderzoek bestaande verbinding technieken -Casus Conische staafaansluiting Betonnen aansluiting
- -
Christoph Tönges
-10 gouden randvoorwaarden verbindingen - 8 zilveren productie randvoorwaarden verbindingen
61
Onderzoek en eigenschappen bestaande verbindingstechnieken Door de jaren heen zijn er veel verbindingen voor bamboe constructies ontwikkeld. Sommige daarvan zijn al duizenden jaren oud. De eerste verbindingen zijn ontwikkeld uit bamboe elementen en touw of een vezel die eromheen was gewikkeld. De wikkel techniek met touw is populair en wordt nog steeds toegepast in de steigerwerken in Zuid Aziatische landen waar ze tot dertig verdiepingen bouwen en 200/300 meter de hoogte in gaan. Tegenwoordig is er zelfs een code voor geschreven. De technieken hebben zichzelf verbeterd. Voor onderzoek naar de bestaande verbindingen wordt de geschreven literatuur geraadpleegd die er is over het steigerwerk, want ze gebruiken koppeltechnieken De vraag is hoe ze dat doen, bindtechnieken, low tech maar ook duurzaam, demontabel en stevig.
Fig 37. Onderzoek literatuur bestaande verbindingen met vezeltechnieken.
Veelal is het interessant om een moderne vorm toe te passen met een traditionele techniek. Stokken worden met elkaar verbonden en gekruist. Door de gebogen vorm heeft het een modern effect. De verbindingstechniek in de Aziatische landen zijn efficiënt maar kostbaar en intensief. In de gebieden waar de meeste gebouwen staan zijn de kosten van het materiaal minder hoog dan in Noordwest Europa. Wanneer de bamboe rot is halen ze het weg en gebruiken ze nieuwe bamboe. Vroeger wist men dat het gebruik van schroeven of spijkers leidde tot beschadigingen van de bamboe. Men is touw en rotan gaan gebruiken zodat er geen schade ontstaat aan de bamboe. Omdat sommige verbindingen met touw niet sterk genoeg zijn is de Delfts wire tool ontwikkeld. De techniek zorgt ervoor dat er een betere overdracht van belastingen mogelijk is. In Europa kunnen we niet werken met touwen. Het is niet stijf genoeg en geeft niet het beoogde resultaat. Op de volgende pagina wordt er onderzoek gedaan naar 2 bestaande verbindingen. Hier worden de voor en nadelen en de werkwijze op een rijtje gezet en gekeken of we de voordelen kunnen gebruiken voor de eigen gemaakte verbindingen.
63
Fig 39. Onderzoek literatuur bestaande verbindingen
Fig 38. Onderzoek literatuur bestaande verbindingen met vezeltechnieken met verschillende materialen
65
Casus 1 : Conbam - Christoph Tönges Bouwmethode De conische aansluiting van de bamboe wordt verjongt en gefixeerd. Aan de uiteinden worden sleuven verticaal gedraaid en ingezaagd tot ongeveer 20 centimeter diepte. In de bamboe wordt een conische bout geplaatst die wordt volgestort met beton. Om te voorkomen dat de bamboe uit elkaar spat wordt om de bamboe een glasvezel gewikkeld. De vezels staan haaks op de bamboe waardoor afschuiving wordt voorkomen en op die manier vast zit. Vanuit de conische bout worden koppelstukken geplaatst zodat de verbinding ter plaatse aan elkaar te monteren is. Tussenstukken worden geplaatst voor een langere verbinding. Kritiek op verbinding De verbinding is vrij duur (ongeveer 150 euro) en ingewikkeld. Het kost veel tijd om hem te ontwikkelen. Door het beton en staal wat in de verbinding is toegepast wordt ze zwaar en minder duurzaam. Indien de verbinding op trekkracht wordt getest moet de verbinding blijven zitten en de bamboe breken. Waarschijnlijk is de verbinding ontwikkeld om de bamboe een beter imago te geven. Het is niet mogelijk vanuit dit principe een complete bouwconstructie te ontwikkelen omdat het te duur zou zijn. Maar het is een goed begin om vanuit dit idee te werken vanwege imago verbetering. De verbindingstechniek is toegepast op een volledige koepel constructie gebouwd in Duitsland. Het voordeel van het model is dat de constructie oneindig toepast kan worden door de driehoek die terug komt in de constructie. Toch blijft de kwaliteit van de verbinding afhankelijk van de manier waarop de constructie is vast gemaakt. De verbinding is te demonteren tot aan de beton. Elke verbinding is uniek. De verwachte levensduur is boven gemiddeld omdat de kopse kant beschermd is en er geen water in kan komen. Maat toleranties kunnen niet worden opgevangen omdat het om een vaste verbinding gaat. De verbinding kan zowel druk als trekkrachten opvangen die worden overgebracht op de bamboe. Het is niet mogelijk de verbinding in productie te zetten vanwege teveel ambachtswerk. Ik denk dat de verbinding heeft gezorgd voor een beter imago. We kunnen leren van de verbinding door de goede punten eruit te halen en de minder goede te verbeteren.
Fig 40 Verbinding met aluminium verbindingselement (Conbam)
67
Casus 2 : Beton verbinding Bouwmethode Verbindingen met beton worden voornamelijk toegepast bij de fundering. In de uiteinden van de bamboe wordt beton gegoten om de verbinding op zijn plaatst te houden. Beton wordt gestort met daarin een draadeind of staal. De bamboe staat niet meer in de grond waardoor er minder kans is op schimmels en bodemaantastingen. Door er beton in te gieten kan elke maattolerantie worden opgevangen. De stalen draad zorgt ervoor dat de krachten worden overgedragen van de bamboe op de fundering. Het beton zorgt ervoor dat de krachten worden overgedragen op de vezels van de bamboe. De constructie is toegepast als funderingstechniek van het Zeri paviljoen in Hannover. Kritiek op verbinding Wanneer beton wordt toegepast is de verbinding niet meer recyclebaar. Ook kan men de verbinding niet stellen door de natte verbindingen. Met de dichte betonverbinding wordt voorkomen dat er insecten in komen. Een nadeel is dat aan de kopse kant van de bamboe in contact staat met de buitenlucht waardoor er vocht in de vezels kan komen. Door er beton in te gieten gaat het materiaal uitzetten en krimpen bij temperatuurverschillen. Hierdoor ontstaan scheuren tussen het beton en de bamboe. Bij regen en vochtigheid komt het water in de scheuren en het niet kan verdampen. Door die natte plekken tussen de bamboe en het beton gaat het rotten. Uiteindelijk kan de bamboe uit elkaar knappen. Bamboe en beton zijn niet te scheiden van elkaar waardoor de kop van de bamboe eraf gezaagd moet worden. Op de technische Universiteit Delft zijn verschillende trekproeven gedaan op bamboe waarin beton was gestort. De verbinden bezweken vrij snel. Het goede is dat er geen punten, nagels of schroeven door de bamboe zijn geplaatst. De verbinding wordt toegepast door Simon Velez die er een aantal gebouwen mee heeft gebouwd, maar in een ander klimaat.
Fig 41 Aansluiting beton op fundering
69
Conclusie ‘11 gouden randvoorwaarden verbindingen’ In dit hoofdstuk is een samenvatting gemaakt van gouden randvoorwaarden die voor de ontwerper van bamboeverbindingen van belang zijn. Bamboe is een materiaalkeuze en op materiaal niveau is het onderzoek met bamboe belangrijk. Er zijn architectonische voorwaarden gesteld aan de knooppunten en van daaruit is gekeken wat voor mogelijkheden er zijn.
1. Bouwmethode De bouwmethode en de werkwijze van de verbinding worden uitgelegd.
2. Zorg voor grote variatie in verbinding Om de verschillen in vorm, binnen en buitendiameter op te vangen dient de verbinding vanuit die gedachte variabel te zijn ontwikkeld. Door maattoleranties in acht te nemen is er een toegestane variatie en speling mogelijk tussen 2 componenten. Hierdoor hoeft de bamboe niet 100% rond te zijn en de gewenste diameter te hebben. Door de tolerantie is standaardisatie, serie en massa fabricage mogelijk. De verbinding wordt gecontroleerd op de mogelijkheid tot toleranties en speling. 3. Demontabel Door een droge of cradle to cradle verbinding te maken is de kop van bamboe te hergebruiken en demontabel. In principe zijn de verbindingen met lijm op voorhand geen cradle to cradle. Wanneer de bamboe gaat rotten door lekkages moet de verbinding te demonteren zijn. Hierdoor blijft de bamboe recyclebaar en is het klaar voor hergebruik wanneer het gebouw niet meer nodig zou zijn.
4. Bouwsnelheid Hoelang duurt het om een verbinding in elkaar te zetten, hoeveel tijd ben je kwijt met het verzamelen van de onderdelen, moeten ze uitharden, gezaagd of gefreesd worden? Al deze aspecten worden per verbinding bekeken.
71
5. Productie Het proces moet groeien. Denk praktisch. Geen dingen maken die niet lukken en kijken naar dingen die praktisch mogelijk zijn. bekeken wordt of de verbinding in productie kan worden genomen.
9. Levensduur De verbindingen moeten aan een bepaalde levensduur voldoen. We gaan uit van een minimale levensduur van 20 jaar met goed onderhoud en blijvende controle op de verbindingen. Een schatting wordt gemaakt hoelang een verbinding meegaat.
6. Moderne uitstraling Belangrijk is om het materiaal een goede uitstraling te geven. De verbinding wordt op uitstraling gecontroleerd. Het materiaal moet voldoen aan de eisen van Noordwest Europa.
10. Gewicht Het is noodzakelijk om het gewicht van de verbinding zo licht mogelijk te houden zodat er meer verticale belasting op de complete constructie kan komen maar toch voldoende sterk is. Wat weegt een verbinding? Het gewicht is in samenhang met de kosten omdat de onderdelen gemaakt en vervoerd moeten worden.
7. Belasting op verbinding Het overbrengen van krachten en belastingen die er op de knopen ontstaan en veilig van element naar element gaan. Maar hoe sterk zijn de verbindingen en kun je er aan gaan hangen zonder dat de verbinding loslaat?
11. Kosten Voor de productie en de totale kosten van het gebouw is het van belang te weten wat de totale kosten zijn van een verbinding. Ze mogen op voorhand niet te hoog uitvallen omdat het anders minder interessant wordt ten opzichte van een ander materiaal (verbinding). Er wordt een schatting gemaakt wat een verbinding kost.
8. Duurzaamheid Zijn de gebruikte materialen duurzaam toegepast, duurzaam, gaan ze lang mee of moeten ze vlug vervangen worden? Hoeveel energie kost het om de materialen hier naar toe te halen? Per verbinding wordt er gekeken of het een duurzame oplossing biedt.
73
Conclusie ‘8 zilveren productie verbindingen randvoorwaarden´ In dit hoofdstuk worden de randvoorwaarden beschreven voor de productie van de verbindingen. Hierbij kan men denken aan een modulair systeem, hoe men de bamboe moet afkorten, en er niet geschroefd mag worden in de bamboe. Belangrijk is deze onderwerpen te begrijpen en mee te nemen tijdens het ontwikkelen van de verbinding.
1. Werk van binnen uit Er mogen geen hulpstukken als schroeven, bouten door de bamboe of om de buitenkant van de bamboe geplaatst worden. Dit in verband met rotten, grote sterkte afname, en de architectonische uitstraling. Het is noodzaak te werken en verbinden van binnenuit. We willen de bamboe zien.
2. Aan te sluiten op modulaire systemen De druk en trekkracht vanuit de bamboe in het draadeind of ander verbindingselement over laten vloeien. Hoe dichter en sneller de krachten worden overgedragen naar de aarde hoe beter. De toleranties worden opgevangen en zorgen voor de goede lengte van de staven. We kunnen ze corrigeren en de verbindingen aansluiten op het gevelsysteem. De diameter van het draadeind is in samenhang met de sterkte en het gewicht. Over het algemeen is een draadeind van Ø 12mm gebruikt maar indien men zwaardere of sterkere constructies nodig heeft kan men ook Ø16-20mm gebruiken. De sterkte die nodig is als trek en druksterkte van de verbinding is hiervan afhankelijk. Een draadeind is stabiel, en heeft een vaste maat. Door dit maatvast punt te ontwikkelen en het gebruik van vaste materie kunnen we naar een modulair systeem.
3. Voorkom open uiteinden De kopse kant is kwetsbaar omdat er vezels zitten met open uiteinden. Er moet een hoed op de bamboe geplaatst worden, of om te dompelen in kunsthars zodat alle gaatjes dicht zijn. Er zijn dus mogelijkheden om de gaatjes dicht te maken. Onderzoek moet uitwijzen welke methode in de praktijk het eenvoudigste is.
75
4. Geen schroeven Voorkom het binnendringen van schroeven, bouten, tussenschotten of nagels. Wanneer men gaat schroeven moet het schroefgat afgedicht worden. Simon Velez heeft constructies gemaakt zonder te schroeven. Een verbindingsstructuur met schroeven en bouten wordt door (Conbam, Charley Younge, Ocro Villabos) afgeraden. Je maakt hierdoor geen gebruik van de sterkte die bamboe bezit. Men doorboort de vezels en de hoge treksterkte wordt erdoor verzwakt en het minder efficiënt is als draagconstructie. De verbinding is aaneengeschakeld door knopen. In de wand moeten we niet boren, daar dringt vocht in met als gevolg dat het gaat rotten.
5. Bamboe afkorten De bamboe moet haaks afgekort worden. Door de ringen die erop zitten is de bamboe nooit strak recht maar dit is ook afhankelijk van de soort bamboe. Wanneer er wordt gekozen voor de Guadua bamboe dan zien we dat ze vrij conisch is. Een hulpmiddel om de bamboe goed haaks af te zagen is de bamboe in een V-profiel te leggen. Omdat de bamboe in een V ligt is een haaks eindstuk te maken. Dit is van belang omdat anders de aansluiting met de kopplaat zorgt voor een minder vaste constructie.
6. Onderhoud De verbindingen moeten onderhouden worden. De focus ligt bij de opdrachtgever die verantwoordelijk is voor de onderhoudskosten. Er is weinig aandacht voor onderhoudscontracten of deze worden in het geheel niet besproken. Dit is wel noodzakelijk en van essentieel belang. De kopse kant en de verbinding moeten de bamboe gaan beschermen tegen insecten en weersomstandigheden. Indien de bamboe is aangetast moet deze vervangen worden omdat anders snel de bamboe zijn sterkte verliest.
7. Maximalisatie gebruik bamboe. Probeer lange lengtes van het materiaal toe te passen, want knooppunten zijn kostbaar. Het is altijd goed om de voordelen van lange bamboe toe te passen in het ontwerp waardoor er minder gewrichten in zitten en er efficiënter wordt gebouwd. De kosten vallen lager wanneer er minder verbindingen zijn gebruikt. De bamboe lengte die geïmporteerd kan worden naar Europa is maximaal 12 meter, de lengte van een container.
8. Ruw oppervlak Probeer in alle gevallen het oppervlak aan de binnenzijde van de bamboe zo ruw mogelijk te maken. Hierdoor blijft het materiaal en de koppeling beter blijft vast zitten.
77
4
PRODUCT-ONTWIKKELING BAMBOE STAVEN - 8 nieuwe droge verbindingen - Boardingslijst droge verbindingen - 8 nieuwe natte verbindingen - Boardingslijst natte verbindingen
79
In februari 2009 is gestart met het ontwikkelen van verbindingen. Het is een ingewikkeld proces omdat je moet begrijpen hoe het materiaal in elkaar zit en werkt. Toen eenmaal die slag was gemaakt kon begonnen worden met de ontwikkeling. De innovatie en het bedenken van de knooppunten is niet beëindigd en tijdens het afstuderen worden nog steeds verbindingen gemaakt. Aan de linkerzijde zijn een aantal verbindingen 1:1 ontwikkeld die speciaal zijn bedoeld voor de trek en druk testen. Door onderzoek komt men erachter wat er mogelijk is in de verbindingstechnologie. Uiteindelijk zijn 8 droge en 7 natte verbindingen ontwikkeld. Alle verbindingen zijn beschreven volgens de normen en gouden of zilveren regels waardoor de verbindingen duidelijk zijn te vergelijken. Deze zijn af te lezen in de boardinglijst onder de verbindingen.
Fig 41. ontwikkelde bamboe verbindingen klaar voor druk en trektesten
81
1. SPANBUIS
Bouwmethode Omdat de spanbuis wordt aangetrokken en zich vast draait kan deze zich vast klemmen aan de binnenzijde en uitzetten tegen de binnenwand van de bamboe. Een plug werkt op dezelfde manier. Men trekt hem eruit, we stoppen er een conische bout in, zagen hem in 4 stukken, stoppen de draadspil erin en hij zet uit naar buiten als we de draadspil aandraaien. Door de zaaggleuven wordt de conische bout vast getrokken.
BAMBOE
Variabele verbinding Men kan een tolerantie opbouwen van 1 cm met 3 types van Ø 105, 100 en 110mm. De klem van de spanbuis kan 1 cm uitzetten. Er moet een flexibele rek in zitten van 3-4 cm die zich als een wig vast zet aan de binnenkant van de bamboe. De variabele verbinding is mogelijk maar men moet opletten dat hij rond is en zich over de diameter van de bamboe klemt. De spanbuis moet dicht aan de wand zitten wil het goed kunnen klemmen. Demontabel / Cradle to cradle De verbinding is te demonteren omdat het een droge verbinding is. Door de bouten los te draaien zal de verbinding los laten van de binnenzijde van de bamboe wand.
PLUG SPANBUIS KOPPLAAT DRAADEIND 12MM
Sterkte / Krachtsoverdracht binnenwand Als de wig te kort is, is er een belasting op een klein punt aan de binnenzijde van de bamboe en wordt niet het gehele oppervlak geraakt. Met een lange wig en een vlakke schuinte zal deze zich eerder vast klemmen over een groter oppervlak. Het werkt als het keilbouten idee. Wanneer je hem over een groter oppervlakte klemt komt deze beter vast te zitten. Het kunststof materiaal kan veel hebben en kan op die manier beter krachten overdragen op de binnenwand van de bamboe. Productie Het is niet arbeidsintensief om te de verbinding te maken. In een kunststof blokje worden sleuven gezaagd of men gebruikt spuitgieten waarbij een mal wordt gebruikt. Duurzaamheid Nylon is geen duurzaam materiaal tenzij er gebruik wordt gemaakt van gerecyclede materialen. Bouwsnelheid 10 minuten Levensduur 2 jaar Gewicht 0,5 kilo Kosten 20 euro
83
2. DRAADEIND
Bouwmethode Er wordt een draadeind door de bamboe geplaatst die wordt afgesloten met een afdekkap. De krachten worden overgebracht op de kopse kant en de sterkte van de bamboe wordt gebruikt om de constructie en krachten door te zetten. De kopse kant wordt aangedraaid met een bout en plaat aan de onder en bovenzijde. Door de schotten op de kopse kant kunnen ze niet verplaatsen. De methode is snel gemaakt en door de tussenshotten van de bamboe kan men er met de draadeind doorheen slaan. Variabele verbinding Elke diameter bamboe is te gebruiken voor hetzelfde systeem. Men is niet afhankelijk van verschillende diameters. De kopse plaat wordt toegepast in verband met esthetica. Demontabel / Cradle to cradle De verbinding is te demonteren. Door de kopplaat los te koppelen wordt de spanning van de draadeind en bamboe gehaald kan men het hergebruiken.
STALEN KOPPPLAAT
DRAADEIND 12MM
BAMBOE
STALEN KOPPPLAAT
Sterkte / Krachtsoverdracht binnenwand Op een trekstang kunnen behoorlijke krachten worden gezet. Hiermee heb je de treksterkte van de draadeind waardoor je vaste bekende getallen hebt en daardoor weten we of we of een trekstang van 12 of 14mm of meer nodig hebben. Waar men aan moet denken is dat je met de draadeind door alle kamers heen moet breken. Veelal zitten er al gaten in de tussenschotten. De bamboe verliest weinig sterkte wanneer er krachten op geplaatst worden. Door de sterkte van het materiaal staat er een trekspanning die we belasten. Daarmee kunnen we de constructie op sterkte brengen en aan de constructie trekken of drukken. Hierdoor brengen we de bamboe op druk. Trek zit in de draad zoals bij spanbeton. Door draad toe te passen voorkomt men knik. Het principe van glaskolommen, buizen met een draadeind erin. Duurzaamheid De verbinding is duurzaam omdat alle materialen te hergebruiken en demonteerbaar zijn. De materialen verliezen hun kracht niet. Productie De draadeind is in grote lengten beschikbaar. In productie kunnen we trekstang maken. Alle bamboe staven zijn te gebruiken. Om het netjes af te werken dient de kopplaat toegepast te worden op de kopse kant. De draad kan ook alleen op de uiteinden getapt worden. Bouwsnelheid 4 minuten Levensduur 20-30 jaar. Gewicht 2,0 kilo Kosten 6 euro
85
3. SPIE
BAMBOE KOPLAAT SCHUIN AFGEZAAGD SMALLE BAMBOE KOPPLAAT DRAADEIND 12MM
Bouwmethode We hebben 2 ronde stammen. In de bamboe verbinding wordt een smallere bamboe als een spie schuin doorgezaagd (zie de afbeelding links). Hierop worden 2 kopplaten op de uiteinden van de bamboe geplaatst. Door de kopmoer aan de ene kant vast te schroeven zal de bamboe aan de binnenkant gaan klemmen aan de wat bredere bamboe. De oplossing is een vervolggedachte op de voorgaande verbinding zodat de draadeind niet meer door de bamboe hoeft te gaan wat staal bespaart. Men kan ook een verbinding maken met 2x een spie achter elkaar waardoor het hechtoppervlak vergroot wordt. Variabele verbinding De plek van doorzagen van de spie is van groot belang omdat het invloed heeft op de afschuiving en hoe variabel de verbinding is. Zaagt men de bamboe schuin af onder 30 graden dan heb je een betere hechting. Demontabel / Cradle to cradle De verbinding is te demonteren door de bout los te draaien. Hierdoor zal de spanning van de spie gaan en de twee delen los van elkaar komen. Sterkte / Krachtsoverdracht binnenwand Verticale druk krachten wordt overgebracht via de wanden van de bamboe. De verbinding zal zich bij trekkrachten vast klemmen aan de bamboe. Belangrijk is de plek waar de spie geplaatst wordt de schuinte ervan. De spie kan onder een ring gezet worden wat voorkomt dat de bamboe uit elkaar zal scheuren en er een beter hechtoppervlak ontstaat. Duurzaamheid Dit is de meest duurzame oplossing. Er is een maximale hoeveelheid bamboe toegepast die zorg draagt voor de verbinding en de hoeveelheid draadeind is beperkt. Productie Uiteindelijk zou er ook voor kunststof of staal gekozen worden om de spie te maken. Het nadeel is dat je het niet kan standaardiseren. Elke bamboe is uniek Bouwsnelheid 20 minuten Levensduur 5 jaar Gewicht 2,5 kilo Kosten 5 euro
87
4. WEERHAKEN
BAMBOE
ALUMINIUM FRAME WEERHAKEN AFDEKPLAAT DRAADEIND 12MM
Bouwmethode Er wordt een houten of aluminium blok gebruikt dat 2 centimeter smaller is dan de diameter van de bamboe. Aan het aluminium blok worden weerhaken met scherpe hoeken gelast of de weerhaken worden gemonteerd in de gaten in het hout. Wanneer men het blok in de bamboe stopt kan men dit tot aan de kopplaat erin drukken. De weerhaken zetten zichzelf vast zetten in de zachte binnenkant van de bamboe wanneer er trekkrachten op de verbinding komen. De kopplaat zorgt ervoor dat er drukkrachten op geplaatst kunnen worden. De ruimte onder de kopplaat en de kopse kant van de bamboe zal naderhand opgevuld worden met een klemstuk. Een andere oplossing is, om er een drukstuk tussen te plaatsen met aan beide zijden 2/4 spitse punten. In het midden zit een moer die op spanning is te plaatsen en die werkt als een klauw. Variabele verbinding De weerhaken vangen de tolerantie op tussen het klemstuk en de bamboe. Ze kunnen meebuigen als het klemstuk in de bamboe gaat, maar kunnen niet terugveren omdat ze dan blijven haken in de bamboe. Hierdoor kunnen verschillende diameters bamboe overbrugt worden. Demontabel /Cradle to cradle De verbinding is niet eenvoudig te demonteren omdat hij is vast gezet door de weerhaken. De kop van de bamboe moet tot aan de verbinding afgezaagd worden zodat de verbinding eruit geschoven kan worden. De verbinding is daarna goed te hergebruiken en cradle to cradle. Sterkte / Krachtsoverdracht binnenwand Als de weerhaken goed zijn vastgezet aan het frame kan de verbinding er niet uitschieten. Alle krachten worden via de weerhaken op de bamboe overgedragen. Een positieve eigenschap is dat door de weerhaken de bamboe minder snel uit elkaar kan spatten Duurzaamheid De verbinding is duurzaam want alle materialen kunnen worden hergebruikt voor een nieuwe verbinding. De weerhaken kunnen niet los van de klos omdat ze zijn vastgelijmd. Productie De verbinding is in productie te nemen. Men dient rekening te houden met een tolerantie van maximaal 1,5 centimeter aan beide zijden. Hierdoor kan ook een grotere variabele afstand overbrugt worden. Bouwsnelheid 20 minuten Levensduur 5 jaar Gewicht 1,5 kilo Kosten 15 euro
89
5. RASP
Bouwmethode Om te voorkomen dat de voorgaande verbindingen los schieten is een verbinding ontwikkeld met een rasp. De rasp is rond en wordt vast gezet door middel van een druk stuk dat naar buiten uitzet. De rasp wordt geproduceerd met een ruw oppervlak en kan niet naar boven schieten omdat de rasp kleine nagels heeft die zich vast klemmen. (een combinatie van voorgaande verbindingen)
DRUKSTUK
BOUT RASP BAMBOE DRUKSTUK
DRAADEIND 12MM
Variabele verbinding De verbinding kan variabel worden ingezet en heeft een range van 1 centimeter. Wanneer er een grote variabiliteit ontstaat is de verbinding minder krachtig en sterk. De rasp kan in verschillende maten worden geproduceerd zoals de koppelstukken van verwarmingsbuizen die verstelbaar zijn in 3 posities. Demontabel / Cradle to cradle De rasp is te demonteren en voor een andere verbinding toepasbaar in dezelfde diameter. Wanneer de druk van de rasp wordt gehaald zal ze naar binnen klikken. De kleine nagels komen door de spanning vrij en chieten los van de bamboe. Alle materialen zijn te hergebruiken. Sterkte / Krachtsoverdracht binnenwand Als er op de rasp voldoende spanning staat zodat ze niet naar binnen kan klikken, zal hij niet naar boven kunnen schieten omdat er allemaal kleine nagels aan de binnenkant van de bamboe zijn geslagen en zal zich daardoor klemmen. Duurzaamheid De verbinding is minder duurzaam door de hoeveelheid werk en materiaal die nodig is voor de rasp. De rasp moet waarschijnlijk van aluminium gemaakt worden. Productie Er kunnen voor elke centimeter verschil in diameter raspen worden ontwikkeld die voldoende spanning leveren op de bamboe. De rasp kan verschillende bamboe verwerken. Het aantal raspen kan hierdoor tot een minimum beperkt worden. Bouwsnelheid 15 minuten Levensduur 10 jaar Gewicht 2 kilo Kosten 23 euro
91
6. SANITAIR PLUG
Bouwmethode Er wordt een sanitair plug van Fischer toegepast die in de bamboe wordt geplaatst. Omdat de plug in 1e instantie verticaal is kan deze door een gat in een tussenschot. Door aan de plug te draaien zal de plug horizontaal worden en blijven steken achter het schot. De verbinding is uit te breiden over meerdere tussenschotten zodat hij sterker wordt en er een veiligheidspal op zit. Er moet een schot aan het uiteinde komen om ervoor te zorgen dat de draadeind in het midden blijft staan. (zie tekening)
HAAK BOUT + RING
Variabele verbinding De verbindingsplug heeft voldoende variatie en kan een grote variëteit van bamboe aan. Er is een variabiliteit van 3 centimeter. Omdat de sterkte afhankelijk is van de oppervlakte dat achter een tussenschot draagt moet hij maximaal zijn. Demontabel / Cradle to cradle De verbinding is te demonteren door de bout los te schroeven en de plug los te schudden zodat hij verticaal komt te staan waarna de plug uit de bamboe is te halen.
BAMBOE SCHOT DRAADEIND 12MM
Sterkte / Krachtsoverdracht binnenwand De krachtsoverdracht wordt via het draadeind doorgegeven via de plug die de krachten doorgeeft via de schotten. De schotten zijn sterk en ongeveer 1 centimeter dik. Door een groot oppervlak achter en voor het schot te maken kan men de verbinding sterker maken. Door een eigen trekproef was zichtbaar dat de verbinding niet losliet. Trekproeven moeten uitwijzen hoe sterk een tussenschot is, want dat staat in boeken of grafieken niet beschreven. Het tussenschot kan versterkt of dikker gemaakt worden met een pasta of lijm. Duurzaamheid Het is en duurzame oplossing omdat er weinig materiaal wordt gebruikt. Dat is ook zichtbaar in de verhouding bamboe / materiaal verbinding op de foto. Wanneer de plug sterk genoeg blijkt te zijn dan is dit een van de duurzaamste en eenvoudigste verbindingen omdat we ook bij deze verbinding kunnen voorkomen dat de buitenkant uit elkaar kan spatten. Productie De pluggen komen uit het assortiment van Fisher en zijn toepasbaar voor de bouwwereld. Ze zijn in verschillende maten verkrijgbaar. Door de snelle bouwtijd is de verbinding snel in productie te nemen en zijn er geen ingewikkelde machines nodig. Bouwsnelheid 5 minuten Levensduur 2 jaar Gewicht 0,5 kilo Kosten 15 euro
93
7. KUNSTSTOF
Bouwmethode Er wordt een stuk kunststof in de bamboe geplaatst. De kunststof is hard en sterk maar vervormbaar. Aan de kopse kanten van de kunststof komen 2 drukstukken die de kunststof vervormen en samenpersen. Hierdoor zal de kunststof zich gaan klemmen tegen de binnenwand van de bamboe. Het afschuiven is te voorkomen door het oppervlak van de kunststof ruwer te maken. De plek van verbinding wordt geplaatst ter hoogte van een tussenschot.
BAMBOE
DRUKSTUK KUNSTSTOF UITZETSTUK DRUKSTUK KOPPLAAT DRAADEIND 12MM
Variabele verbinding De verbinding heeft een variabiliteit van ongeveer 1 centimeter. Een kleinere diameter is beter, omdat wanneer deze te groot wordt de flexibiliteit eruit gaat. Door verschillende kunststoffen te gebruiken kan de variatie aangepast worden. Demontabel / Cradle to cradle De verbinding is te demonteren door de bouten los te schroeven waardoor de drukstukken los laten en het kunststof zijn oorspronkelijke vorm terugkrijgt. Sterkte / Krachtsoverdracht binnenwand De krachten worden afgedragen via de kunststof over een breed oppervlak. Dit is een voordeel ten opzichte van de spanbuis. De kunststof moet zich goed klemmen aan de binnenzijde van de bamboe. De verbinding wordt getest op treksterkte omdat er een kans bestaat dat de verbinding losschiet. Dit zou voorkomen moeten worden door een beveiliging op de verbinding te plaatsen Duurzaamheid Door het gebruik van kunstsof is het geen duurzame oplossing maar er kan gebruik worden gemaakt van hergebruikte kunststoffen. Productie De verbinding is in productie te nemen. Er kan voor elke centimeter in diameter een apart drukstuk geproduceerd worden dat maximaal klemt. Het plaatsen van de drukstukken zou machinaal kunnen. De kunststof moet speciaal hiervoor ontwikkeld worden. Bouwsnelheid 10 minuten Levensduur 10 jaar Gewicht 1kilo Kosten 5 euro
95
8.SCHROEFDRAAD
Bouwmethode Aan de binnenzijde van de bamboe wordt schroefdraad gefreesd. Door de bamboe in een draaibank te klemmen is geprobeerd schroefdraad erin te frezen. Dit is niet gelukt omdat het materiaal zacht is aan de binnenkant en hierdoor te weinig body heeft om iets vast te kunnen zetten. Het zou mogelijk zijn wanneer er hele grove schroefdraad wordt toegepast. Misschien kan men een draad in de bamboe tappen waardoor het koppelstuk is vast te zetten. Dit kan door 2/3 brede sleuven te draaien in de bamboe. Men kan een kunststof bout in de verbinding plaatsen.
BAMBOE
SCHROEFDRAAD IN BAMBOE SCHROEFDRAAD IN HOUT HOUT KOPPLAAT DRAADEIND 12MM
Variabele verbinding De verbinding niet uitzetbaar. Elke verbinding is uniek en ambachtelijk. Demontabel / Cradle to cradle De verbinding is te demonteren door de klos eruit te draaien. Sterkte / Krachtsoverdracht binnenwand Als de schroefdraad blijft vast zitten is de verbinding sterker dan de andere verbindingen. Wanneer de schroefdraad voldoende sterk is kan het eindstuk niet los schieten of schuiven. Duurzaamheid Het is een duurzame oplossing omdat er geen lijm wordt gebruikt, er weinig andere materialen gebruikt worden en de materialen die worden gebruikt duurzaam zijn. Er is wel (hout) of een ander materiaal nodig om de kop op te vullen met daaraan de schroef. Productie De verbinding is niet in productie te nemen omdat elke verbinding uniek is. Ze kosten veel arbeidsuren en dure machines. Indien het snel kan gebeuren en de schroefdraad breed uitgevoerd kan worden is het een goed idee om verder te ontwikkelen. Tussen het in te zetten stuk en de schroefdraad is een tolerantie van maximaal 2mm. Wanneer er bamboe gebruikt wordt van meer dan 4 meter past deze niet meer in de draaibank. Bouwsnelheid: 45 minuten per verbinding Levensduur: 15 jaar. Gewicht: ligt eraan wat erin wordt gezet (staal, aluminium, kunststof of hout) Kosten: 80 euro
97
ALGEMENE KENNIS: (DRAADSPIL KOSTEN; 1 EURO/M1)
HET IS NIET MOGELIJK DRAAD IN DE BAMBOE TE DRAAIEN (TE ZACHT MATERIAL VOOR)
VERGELIJKING ANALYSE KOSTEN LEVENSDUUR KWALITEIT AESTHETIC GEWICHT STERKTE FUNCTIONALITEIT HOEVEELHEID BOUWSNELHEID DUURZAAMHEID EENVOUDIGHEID CRADLE 2 CRADLE CONCLUSIE
01. SPANBUIS
02. DRAADSPIL
03. SPIE
04. WEERHAKEN
05. RASP
06. PLUG
07. KUNSTSTOF
08. TAPPEN
++ ‐+ ++ ‐+ ++ +‐ ++ ++ ++ ‐+ ++ ++ 18+ / 4‐
++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ‐+ ++ ++ 21+ / 1‐
++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ 22+ / 0‐
‐‐ ‐+ ‐+ ++ ‐+ ‐+ ++ ++ ‐+ ‐+ ++ ‐+ 15+ / 7‐
‐‐ ‐+ ++ ++ ++ ‐+ ++ ‐‐ ++ ‐‐ ++ ++ 16+ / 6‐
++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ 22+/0‐
++ ++ ++ ++ ‐+ ‐+ ++ ++ ++ ‐+ ++ ++ 21+ / 3‐
‐+ ‐+ ‐+ ++ ++ ‐‐ ‐‐ ‐‐ ‐‐ ++ ++ ++ 15+ / 11‐
CONCLUSIE De gedachtegang naar droge verbindingen is een nieuwe manier van denken op een innovatieve, duurzame en cradle to cradle manier. Wanneer men de gouden en zilveren randvoorwaarden goed in gedachte houdt ontstaan er verbindingen die in productie kunnen. Door goed te kijken naar bestaande verbindingstechnieken en een stukje natuurkunde kan iedereen verbindingen ontwikkelen. Het was noodzakelijk omdat de bestaande verbindingen niet geschikt waren voor Noordwest Europa en ze niet sterk en duurzaam zijn of te arbeidsintensief zijn. De spie verbinding heeft de grootste voorkeur om toegepast te worden. Dit komt omdat in de verbinding een maximale hoeveelheid bamboe wordt toegepast en de verbinding los en vast is te zetten. Om de verbinding perfect te maken dienen er een aantal aanpassingen gedaan te worden om te voorkomen dat de bamboe uit elkaar spat. Men kan denken om extra veiligheidsfactoren in acht te nemen. De verbinding met de draadspil is sterk. Er kunnen grote krachten op de verbinding geplaatst worden, zowel druk als trek en de bamboe kan niet meer uit elkaar spatten aan de kopse kanten. Er is minder staal nodig voor een doorsnee stalen ruimtelijk vakwerk. Met de spanbuis is een eerste stap gezet richting de droge verbinding. We zullen een goede oplossing dienen te verzinnen om te voorkomen dat de bamboe uit elkaar spat bij hoge krachten. Het is mogelijk de bamboe af te zagen ter plaatse van een ring die hoge krachten kan opvangen (meer dan bij de verticale vezels) waardoor het uiteenspatten grotendeels voorkomen kan worden. Dit heeft hetzelfde effect als een metalen ring die om de verticale vezels heen geschroefd is. De verbinding met kunststof is een vervolg op de spanbuis verbinding. Hiermee wordt bereikt dat de krachten van binnen over een groter oppervlakte worden verdeeld en deze minder snel losschiet. De verbindingsplug van Fisher heeft een goede kans in productie te zetten omdat deze niet naar buiten spat en de verbinding snel is vast te zetten. Men kan ook aan een klem denken die eruit ziet als een grijphand. Wanneer er kops met een schroevendraaier wordt gedraaid, gaan de klauwen uit elkaar en zetten zich vast aan de binnenwand van de bamboe. Met de scherpe punten is het niet mogelijk dat deze los laat tenzij de klauw weer wordt los geschroefd. Het is een samenhang van de verbinding met de spanbuis en weerhaken. En in elkaar gezet volgens het Ikea principe. Interessant is om deze verbindingen verder te gaan ontwikkelen. Eerst iets op papier zetten, discussiëren en prototypes te bouwen.
101
PRODUCT-ONTWIKKELING BAMBOE STAVEN - 8 nieuwe natte verbindingen - Boardingslijst natte verbindingen
103
1. ALUMINIUM
BAMBOE
Bouwmethode Er wordt aluminium gebruikt. Dit is gedaan om de bamboe een beter imago te geven en de uitstraling te versterken zoals Conbam dat ook heeft gedaan met zijn verbinding. Het aluminium is rond gefreesd in een draaibank zodat het perfect in de bamboe past. De bamboe is ook rond gefreesd zodat alle onzuiverheden uit de bamboe zijn gehaald.
Sterkte / Krachtsoverdracht binnenwand Door een klein deukje in het aluminium aan te brengen met een centerpons blijft deze al redelijk goed geklemd tegen de bamboe. Door het gewicht van het aluminium blijft deze vast zitten. Wanneer er lijm wordt aangebracht zit de kop vast. Men moet op zoek gaan in hoeverre we dit onderdeel kunnen vastzetten zonder gebruik van lijm.
ROND GEFREESD ALUMINIUM DRAADEIND 12MM
Duurzaamheid en materiaalgebruik Door het gebruik van het aluminium is dit geen duurzame oplossing. Reden voor deze verbinding is de uitstraling en niet de duurzaamheid. Toch kan aluminium worden gerecycled omdat van aluminium slechts 5% van de energie nodig is vergeleken met de productie uit ruwe grondstoffen. Productie De verbinding kost teveel energie en arbeidsuren. Vooral het rond frezen neemt veel tijd in beslag. De verbinding is te vergelijken met die van Conbam en ook daar zien we nadelen in de productie. Elke verbinding is uniek en er kunnen geen maattoleranties worden opgevangen zoals bij de droge verbindingen. Bouwsnelheid 1,5 uur Levensduur 30 jaar Gewicht 7 kilo Kosten 40 euro Nadelen / voordelen Door de kosten van het aluminium en de hoge fabricagetijd is de verbinding minder interessant. Maar esthetisch gezien is de verbinding wel. We moeten de kop van aluminium gebruiken en er een andere verbinding mee maken. Zoeken naar samenhang en meerdere verbindingen samenbrengen.
105
2. PU COMPOUND
BAMBOE
BOUWSCHUIM
PU COMPOUND
DRAADEIND 12MM
VERBINDINGSKUBUS
Bouwmethode PU compound is een oplosmiddelvrije 2 componenten polyurethaan giethars. Deze zet zich uit naar de vorm van de bamboe. Hierdoor wordt elke onregelmatigheid van de bamboe opgevangen en vast gezet. De draadspil wordt in het midden van de bamboe geplaatst. Van tevoren is een waterdichte laag onder in de bamboe aangebracht. Dit is noodzakelijk omdat de compound in eerste instantie een vloeibare toestand is. Wanneer de 2 componenten door elkaar gemengd worden gaat deze uitharden. Sterkte / Krachtsoverdracht binnenwand Door de draadspil in de compound te plaatsen is dit de sterkste verbinding die is gemaakt. Er is niks sterker dan op deze manier een verbinding maken. Door 3 centimeter giethars toe te passen zit deze vast. Voor de verbinding op de linkerpagina is er een laag van 10 centimeter gebruikt. Ook de afschuivingkracht is hoog. Trekproeven moeten uitwijzen hoe sterk de verbinding uiteindelijk is. Wanneer de draadeind te snel losschiet, kan men extra ringen om de spil plaatsen, als een soort betonanker. Duurzaamheid De verbinding is niet duurzaam. Polyurethaan is niet het milieuvriendelijke materiaal dat we kunnen gebruiken en is niet te demonteren. De verbinding gaat lang mee door de sterkte en wint daardoor een stuk duurzaamheid ten opzichte van de andere verbindingen. Productie De verbinding is in productie nemen. Omdat er 2 componenten gebruikt kunnen de componenten en de draadspil door machines ingespoten worden. Belangrijk is dat de draadspil recht staat. Bouwsnelheid 10 minuten en 2 uur droogtijd. Een langere droogtijd is een sterkere verbinding. Levensduur 40 jaar Gewicht 3 kilo Kosten 25 euro Nadelen / voordelen De hoge kosten voor het maken van een verbinding. De sterkte die kan behaald worden is interessant maar de duurzaamheid niet. Gezocht moet worden naar de minimale hoeveelheid voor de maximaal benodigde sterkte.
107
3. NYLON
BAMBOE
Bouwmethode Om gewicht te besparen, zoals bij het gebruik van aluminium of staal, is gezocht naar een alternatief dat licht maar toch sterk is. Daarvoor is nylon als materiaal gevonden. Het is goed te bewerken en het materiaal houdt zijn massa zonder dat er splinters loskomen of zwakker wordt. In de nylon wordt schroefdraad aangebracht waarin de draadspil recht in de nylon komt te staan. De nylon wordt verbonden aan de bamboe door middel van een lijm. De bamboe wordt van tevoren rond uitgefreesd zodat er een beter hechtoppervlak ontstaat. De stalen ring die om de bamboe is geplaatst is niet noodzakelijk omdat er geen puntlasten op de bamboe komen en deze niet uit elkaar kan spatten. Sterkte / Krachtsoverdracht binnenwand De sterkte en krachtsoverdracht zijn afhankelijk van de gekozen lijm. Wanneer de ruimte tussen de bamboe en de nylon beperkt blijft krijgt deze de maximale sterkte. Trekproeven testen meer de lijm dan de verbinding. Wanneer er aan de verbinding wordt getrokken, wordt verwacht dat de lijm als eerste loslaat. Van nylon kan ook de spieverbinding gemaakt worden.
ROND GEFREESD NYLON KOPPLAAT DRAADEIND 12MM
Duurzaamheid Nylon materiaal is vrij duurzaam en er zitten weinig gevaarlijke stoffen in. Omdat er een lijm nodig is om de nylon mee vast te zetten is deze minder duurzaam en niet meer demontabel. Productie Voor elke centimeter verschil kunnen grotere pluggen ontwikkeld worden, waar met Fisher over is gesproken. Een grote schroef is nodig. Op deze manier gaan we kijken naar het Ikea principe. Bouwsnelheid 30 minuten + 12 uur droogtijd Levensduur 4 jaar Gewicht 2 kilo Kosten 17 euro Nadelen / voordelen Door Het lichte gewicht is dit interessant. Het materiaal is goedkoper dan aluminium en eenvoudiger te bewerken. De kop dient waterdicht afgewerkt te worden zodat de bamboe waterdicht afgewerkt zijn. Nadelen zijn de arbeidsintensiviteit om het rond en passend te maken en de droogtijd van de lijm.
109
4. HOUT
Bouwmethode Er wordt hout met een gatzaag op maat gemaakt. Uit de bamboe kunnen een aantal sneden gefreesd worden die je tegenovergesteld ook in het hout freest Het stuk hout past in de bamboe en wordt verlijmd. Voor het maken van een verbinding met bamboe zal het vingerlas systeem sterk zijn. Hij zorgt voor een oppervlakte vergroting van het hechtingsoppervlak. De configuratie op een bepaalde hoek wordt uit de houtindustrie gehaald. (houtverbindingen en vingerlas systemen). De toegepaste methode wordt parallel gezaagde lamel genoemd. Aan de onder en bovenkant komt een moer.
BAMBOE
Sterkte / Krachtsoverdracht binnenwand Als je een goede houtverbinding maakt en zorgt dat het lijmoppervlak zo groot mogelijk is, als een vingerlas systeem. In combinatie met vingerlassen is dit de sterkste verbinding die je kunt maken en overige verbindingen zijn per definitie zwakker. Duurzaamheid Het is een duurzame oplossing maar doordat het arbeidsintensief is en het gebruik van hout weer minder duurzaam. Daarom moeten er duurzame materialen als houtlijm op cellulose basis en zachthout gebruikt worden.
HOUTLIJM HOUT DRAADEIND 12MM
Productie Er moet onderzocht worden wat de minimale lamellenbreedte is om de goede stijfheid te krijgen, want de eigen stijfheid mag niet verloren gaan. Men kan kijken naar de manier waarop ze bamboe nu splijten. Het is goed te maken, door machines die voor het lamineren van kozijnen ook gebruikt worden. Bouwsnelheid 1uur Levensduur 10 jaar Gewicht 2 kilo Kosten 5 euro Nadelen / voordelen Het belangrijkste nadeel is dat we nu weer terug bij af zijn, we gaan weer met handenarbeid beginnen wat hier in Europa kostbaar is.
111
5. STALEN BUIS
Bouwmethode In de bamboe wordt een stalen of aluminium koker geplaatst. De ruimte tussen de bamboe en het staal wordt opgevuld met een compound of lijm die snel hard wordt. Omdat er nu een vast rechthoekige of ronde buis ontstaat, kan er een koppelstuk aan geplaatst worden zoals bij aluminium steigers. Op het einde zou een centreer pen geplaatst kunnen worden zodat er een zekering op zit. In de bamboe kan een rond, vierkant of 6 hoekige buis. De vierkante koker zal beter blijven hechten dan de ronde, omdat de vierkante niet kan rond draaien, de ronde buis gebruikt minder lijm.
Sterkte / Krachtsoverdracht binnenwand De sterkte is voldoende en afhankelijk van de compound. Het zwakste punt zit tussen de lijmverbinding en de bamboe. Aan te raden is het oppervlak ruw te maken.
BAMBOE HARS STALEN BUIS KOPPLAAT DRAADEIND 12MM
Duurzaamheid De verbinding is niet duurzaam omdat er geen duurzame materialen worden gebruikt (staal en aluminium). Het kost weinig tijd om hem in elkaar te zetten. Productie De verbinding is in productie te nemen en snel te monteren. Een machine kan de lijm tussen de stalen buis plaatsten. De binnendiameter wordt opgemeten en een stalen buis kan geplaatst worden met een tolerantie van 0,5 centimeter. Er zijn allerlei soorten buizen in elk formaat verkrijgbaar. Bouwsnelheid 5 minuten + 1 uur droogtijd Levensduur 10 jaar Gewicht (staal) 3 kilo Kosten 12 euro Nadelen / voordelen Een nadeel is dat er veel materiaal nodig is om de verbinding te maken. Wanneer de buis in de bamboe is vast gezet is er een breed verbindingsstuk van aluminium of staal nodig dat op de volgende bamboe staaf wordt aangesloten.
113
6. NYLON TAPS
Bouwmethode Om te voorkomen dat het blok nylon of andere materialen uit de bamboe schieten kunnen we het materiaal op het einde schuin of taps toe te laten lopen. Door er een lijm of compound in te spuiten kan het materiaal niet meer los laten. Hij werkt hetzelfde als de spie alleen is dit een vaste substantie. Onder de verbinding moet de kamer worden opgevuld met kranten zodat de lijm niet doorloopt naar de volgende kamer. Door het gebruik van de nylon weegt de verbinding minder maar is toch sterk. Sterkte / Krachtsoverdracht binnenwand De verbinding lijkt op de vorige maar de versteking zorgt voor een betere krachtsoverdracht aan de binnenwand. De sterkte wordt beter overgedragen dan bij de andere losse verbindingen omdat hij taps toeloopt. De lijm zorgt ervoor dat de verbinding er niet uit kan schieten omdat er een spijker voor zit.
BAMBOE LIJM NYLON SCHUIN KOPPLAAT DRAADEIND 12MM
Duurzaamheid De verbinding is niet duurzaam en kost veel arbeid om hem extra sterk te maken. Door de vaste constructie en lijm is de verbinding niet meer los te krijgen en kan deze niet meer worden hergebruikt. Het kost meer productie om de nylon taps te maken en het weggezaagde materiaal moet weer worden opgevuld met een ander materiaal. Productie De verbinding kan in productie maar voor elke centimeter is een andere mal nodig. De lijm kan met een machine erin worden gespoten. De nylon laat zich goed bewerken. Bouwsnelheid 30 minuten + 1 uur droogtijd Levensduur 5 jaar Gewicht 1 kilo Kosten 10 euro Nadelen / voordelen De methode heeft voordelen ten opzichte van een rechte aansluiting. Het is wel arbeidsintensiever en kost meer materiaal.
115
7. HOUTEN KLOS
Bouwmethode De methode wordt uitgevoerd met een houten klos maar er kunnen ook andere materialen voor gebruikt worden. Aan beide zijden van de klos komt een ring en moer waarmee de draadspil aan de houten klos is te bevestigen. Op de kopse kant van de klos en bamboe wordt een stalen schijfje geplaatst zodat het één geheel is zoals Acre Villalobos (1993) doet mijn zijn verbinding.
BAMBOE
Sterkte / Krachtsoverdracht binnenwand De verbinding is sterk door het gebruik van de houtlijm. Omdat de klos snel eruit kan schieten is in het hout een aantal sleuven geboord zoals rechts is afgebeeld. Hierdoor wordt de klos een geheel. De hars of lijm loopt in de sleuven. Duurzaamheid De gebruikte materialen als hout zijn duurzaam en kunnen bewerkt worden. Tevens kan men ze verlijmen met houtlijm op cellulose basis.
BAMBOE HOUTLIJM ROND HOUT
HARS INJECTEREN ROND HOUT
KOPPLAAT
KOPPLAAT
DRAADEIND 12MM
DRAADEIND 12MM
Productie De opvulling tussen de houten klos en de bamboe dient minimaal te zijn. Voor elke verschil in diameter bamboe dient een aparte klos gemaakt te worden. Toleranties zijn niet mogelijk. De lijm zal in de gaten lopen. Wellicht moeten ze andersom worden geboord dan getekend. De kamer dient afgesloten te worden zodat de lijm niet weg kan lopen naar een volgende kamer. Bouwsnelheid 30 minuten + droogtijd 12 uur Levensduur 15 jaar Gewicht 1 ,5 kilo Kosten 10 euro Nadelen / voordelen Door het gebruik van duurzamere materialen als hout en houtlijm is deze verbinding beter toepasbaar dan de voorgaande. Het materiaal laat zich goed bewerken.
117
KWALITEIT AESTHETIC GEWICHT STERKTE FUNCTIONALITEIT ALGEMENE KENNIS: (DRAADSPIL KOSTEN; HOEVEELHEID 1 EURO/M1) BOUWSNELHEID DUURZAAMHEID HET IS NIET MOGELIJK DRAAD IN DE BAMBOE TE EENVOUDIGHEID DRAAIEN (TE ZACHT MATERIAL VOOR) CRADLE 2 CRADLE CONCLUSIE
++ ‐+ ++ +‐ ++ ++ ++ ‐+ ++ ++ 18+ / 4‐
++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ‐+ ++ ++ 21+ / 1‐
++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ 22+ / 0‐
‐+ ++ ‐+ ‐+ ++ ++ ‐+ ‐+ ++ ‐+ 15+ / 7‐
++ ++ ++ ‐+ ++ ‐‐ ++ ‐‐ ++ ++ 16+ / 6‐
++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ 22+/0‐
++ ++ ‐+ ‐+ ++ ++ ++ ‐+ ++ ++ 21+ / 3‐
‐+ ++ ++ ‐‐ ‐‐ ‐‐ ‐‐ ++ ++ ++ 15+ / 11‐
VERGELIJKING ANALYSE KOSTEN LEVENSDUUR KWALITEIT AESTHETIC GEWICHT STERKTE FUNCTIONALITEIT HOEVEELHEID BOUWSNELHEID DUURZAAMHEID EENVOUDIGHEID CRADLE 2 CRADLE CONCLUSIE
01. ALUMINIUM
02. PU COMPOUND
03. NYLON
04. LAMELLEN
05.STAAL
06. INSPUITEN
07. SCHUIN NYLON
08. HOUTBLOK
‐‐ ++ ++ ++ ‐‐ ++ ++ ‐‐ ‐+ ‐‐ ‐+
‐‐ ++ ++ ++ ‐‐ ++ ++ ‐‐ ‐‐ ‐‐ ‐‐
‐+ ++ ++ ++ ++ ++ ‐+ ‐+ +‐ ‐+ ‐‐
12+ / 10‐
10+ / 12‐
15+ / 7‐
‐‐ ‐‐ ++ ‐‐ ++ ++ ‐‐ ‐‐ ‐‐ ‐+ ‐‐ ‐‐ 7+ / 17‐
‐‐ ‐+ ‐+ ++ ‐+ ‐+ ‐‐ ‐‐ ‐‐ ‐‐ ‐+ ++ 9+ / 14‐
‐‐ ‐+ ++ ++ ‐+ ++ ‐+ ‐‐ ‐‐ ‐‐ ‐+ ‐‐ 10+ / 14‐
‐‐ ‐+ ‐+ ++ ‐+ ‐+ ‐‐ ‐‐ ‐‐ ‐‐ ‐+ ++ 9+ / 14‐
++ ++ ++ ‐‐ ‐+ ‐+ ‐+ ‐‐ ‐‐ ‐‐ ‐+ ‐‐ 10+ / 14‐
CONCLUSIE Er is onderzoek gedaan naar de ontwikkeling van nieuwe verbindingsmogelijkheden maar ook naar de verbindingen die er al waren. Ik kwam tot de conclusie dat er geen enkele verbinding was die toepasbaar was in Noordwest Europa. Enkele verbindingen zijn voorafgaand aan dit hoofdstuk behandeld. Het enige bedrijf dat zich hier mee bezig houdt is Conbam, maar ook bij deze verbinding zijn nadelen. Er is geprobeerd om een goede verbinding te ontwikkelen. Bij het onderzoek naar de natte verbinding ben ik minder tevreden over dan de droge verbindingen. Dit heeft te maken met het feit dat de verbindingen niet cradle to cradle zijn. De verbindingen komen uiteindelijk allen op hetzelfde neer, een koppelstuk vastgezet door middel van een lijm of hars. Vooralsnog zou dit in verband met veiligheidsvoorwaarden een goede oplossing kunnen bieden betreffende de regelgeving, indien droge verbindingen niet zouden voldoen. Het idee van de droge verbinding zou komen te vervallen. In de boardingslijst op de vorige pagina scoren de natte verbindingen lager dan de droge verbindingen. Bij het ontwikkelen van de verbindingen ging het om hoe een verbeterd koppelstuk is te ontwikkelen en hoe de lijmverbinding sterker is te maken in combinatie met de bamboe en de verbinding. Het duurt langer om de verbinding te maken omdat de lijm een tijd moet uitharden en drogen. Men kan nadenken over een biologische lijm die na een x aantal jaar afbreekt. Ondanks dat niet alle natte verbindingen beter zijn als de droge verbindingen geven ze een bepaalde zekerheid die we niet hebben bij het verbinden met touw. Al deze verbindingen zijn een begin waar men mee moet experimenteren. Uiteindelijk is elke verdeelkop erin te plaatsen als je er maar een hoeveelheid lijm omheen plaatst die ervoor zorgt dat de kop blijft vast zitten. Men moet iets verzinnen dat ook de draadspil daar weer aan vastzit.
121
5
BAMBOE SANDWICH PLAATMATERIAAL Tijdens dit onderzoek is er ook gezocht naar een nieuw plaatmateriaal en frame constructie. Waarom dit nodig was, hoe we het fabriceren en wat zijn de eisen aan dit plaatmateriaal wordt uitgelegd op de volgende pagina’s.
123
Waarom recht? Het is nodig plaatmateriaal te maken van bamboe stammen. Bamboe is rond. In Nederland wordt niet met ronde stammen gebouwd. Toch zou het mooi zijn als we bamboe op de markt kunnen brengen. Een probleem; we kunnen er niet mee werken want daar is ons machinepark niet op ingesteld. Er zijn vakmensen maar die zijn hier niet aan gewend. De Noordwest Europese bouwcultuur is onderzocht en van daaruit wordt gekeken naar een oplossing. Ik kwam tot de conclusie dat we wonen in een rechthoekige bouw cultuur en maatschappij die rechthoekig georiënteerd is. We kunnen bouwen door vierkante dingen te creëren. Als we vanuit vierkantige dingen redeneren is het toepasbaar. We zoeken een constructie die van rond recht wordt, wat we terug zien bij de knoopverbindingen. In Nederland hebben we een maatvast punt nodig. Op die manier kunnen we vanuit de bamboe een basis maken en hebben we een rechte lijn. Bamboe in de vorm van plaatmateriaal en prefab systemen is daarom een startpunt voor de Europese markt. Waarom ideaal Als we goed kijken naar de lamineer constructie van bamboe plaatmateriaal zien we dat er strips gezaagd worden wat een arbeidsintensief proces is. Dit lamineren kan met bamboe die afkomstig is uit China. In Colombia groeit voornamelijk meer constructievere bamboe dan in Azië. De bamboe is te hard en te grof om een gelamineerd plaatmateriaal van te maken. De Colombiaanse bamboe is stugger en veerkrachtiger maar licht van gewicht. De bouwwereld vraagt om duurzaam bouwmateriaal en fsc producten. We moeten een plaatmateriaal en sandwich constructie goedkoop kunnen ontwikkelen, waar we goedkoop mee kunnen werken en iedereen kan betalen. Men krijgt een handleiding en kan zelf een constructie bouwen. Eisen aan de bamboeconstructie Willen we dit systeem op de bouwmarkt krijgen dan hebben we Europese bouwnormen nodig. Daarbij moet het systeem rendabel en goedkoop zijn en kunnen concurreren met hout, staal en beton. Het systeem moeten we kunnen isoleren.
Fig 42. Bamboe schijven worden gelijmd
125
Constructie / productie Om een idee te geven hoe de constructie is opgebouwd zijn links een aantal afbeeldingen toegevoegd. 1. Het draagvermogen van de constructie wordt bepaald door de onder en bovenplaat. De bamboe daartussen zorgt voor de afstand en dikte van de totale plaat of element. Voor deze onder en bovenplaat zijn gevlochten bamboe matten gebruikt. Ze worden met machines of met de hand gevlochten en zijn verkrijgbaar op grote rollen of matten. Het is een regenjas van de vloer of wand. De matten zijn dampopen waterafstotend. Om het waterdicht af te werken kunnen we het duurzaam waxen. Er zijn verschillende geweven patronen en mogelijkheden. Er kan onderzoek gedaan worden naar waterdichtheid van deze platen.
Fig 43. Bamboe palen worden met een machine van de pallet industie afgekort welke geheel geautomatiseerd is.
2. We hebben ronde bamboe stammen nodig van Ø 5 - 6 centimeter waarvan we ringen schaven. De ringen zijn net zo dik te maken als men nodig heeft voor de plaat. Indien we een dekplaat willen van 21mm hebben we een dikte nodig van 18mm voor de ringen. De bamboe die we kunnen gebruiken is sterke stammen voor op de hoekpunten. In het midden van de plaat wordt gebruikt gemaakt van oude rest stammen omdat dit een minder grote overspanningen heeft en er minder krachten op deze plek ontstaan. Denk maar eens aan een oude brug. Ter plaatse van het begin en eindpunt is de constructie zwaar en groot. Naarmate men naar het midden gaat wordt de dikte van de brug steeds dunner tot bijna 0. 3. De geweven matten worden verlijmd. Overal waar ringen komen wordt de dekplaat voor gelijmd. Er is gekozen voor een natuurvriendelijke lijm op cellulose basis. Onderzoek is gedaan of we lijm konden maken van bamboe maar dat lukt volgens de specialisten (Fred Veer) niet. De ringen die we hebben geschaafd leggen we op de geweven matten. De bamboe stammen worden tegen elkaar gelegd en vastgelijmd. Door de lijm wordt de plaat een vast geheel. Het heeft dezelfde werking als een kartonnen deur met een honingraat constructie. Om het geheel goed lucht en tochtdicht of een waterdichte aansluiting te krijgen kan men een folie tussen de plaat en de schijven leggen. Dit principe is hetzelfde als hoe de bamboe werkt. Door goed te kijken naar de bamboe kunnen we een constructie bouwen volgens het groeiproces en de opbouw van bamboe.
Fig 43. Na het afkorten wordt de bamboe op de geweven mat gelijmd en vastgezet met een drukpers.
127
4. Op dit pakket leggen we de bovenplaat. Tussen de plaat komt lijm waarna deze geperst wordt. De lijm die we gebruiken is een op cellulose basis verhoudende lijm want die zijn het sterkst. Om te voorkomen dat de lijm tussen de platen doorschiet is een plastic folie tussen de plaat en de pers gelegd. De pers wordt onder druk gezet zodat de lijm goed kan harden. De druk is afhankelijk van de sterkte van het totale bamboe pakket. Men moet ervoor zorgen dat de kracht gelijkmatig verdeeld wordt en er geen puntlasten zijn op het bamboeframe. De droogtijd is ongeveer 8 uur (afhankelijk van de droogtijd van de lijm).
GEVEWEVEN BAMBOE PLAAT ECOLOGISCHE BAMBOE LIJM BAMBOE SCHIJVEN ECOLOGISCHE BAMBOE LIJM GEVEWEVEN BAMBOE PLAAT
5. De mogelijkheid bestaat om prefab elementen te ontwikkelen. Met prefab elementen worden bedoeld een draagwand, vloer of dakelement. Hiermee kan een compleet houtskelet bamboe frame ontwikkeld worden met dragende functies. Een dikkere bamboe Ø 7 - 8 centimeter gaan we afkorten voor een prefab element en heeft een hoogte van ongeveer 18 centimeter. De hoogte is net als de boven en onderplaat afhankelijk van de gewenste hoogte van het prefab element die afhankelijk is van de overspanning die men nodig heeft op de bouw. Het belangrijkste is dat de beide kanten haaks zijn zodat ze bij het verlijmen op de plaat een maximale oppervlakte hebben.
BAMBOO TOP PLAAT
BAMBOO ONDER PLAAT
GEVEWEVEN BAMBOE PLAAT ECOLOGISCHE BAMBOE LIJM BAMBOE SCHIJVEN ECOLOGISCHE BAMBOE LIJM GELUIDSABSORBERENDE PLAAT
6. Op de onder en bovenplaat wordt een lijmlaag aangebracht waarop de bamboe van 18 centimeter hoog wordt geplaatst. Hoe hoger je de bamboe stroken maakt hoe meer draagkracht een plaat kan dragen. De lijm wordt snel verbonden met de bamboe. Het oppervlak van de plaat staat niet vol met bamboe stroken. Men kan kiezen tussen een hart op hart afstand van 300mm in rijen van 2 en een andere mogelijkheid is het getekende schema. Ter plaatse van veel ringen plaatsen we kokers en waar geen ringen (krachten) op de plaat komen zijn er minder kokers nodig. Dit kan ook gedaan worden met de onder en bovenplaat. Wanneer het element klaar is steekt er bamboe uit de constructie. De hout structuur is af te korten zodat we een rechte plaat of element kunnen maken en het toepasbaar is in de Noordwest Europese bouw. Op de vloer kan bamboe parket komen als afwerking of een ander afwerkingmateriaal. De wanden kunnen gestuct worden of er kan een gipskartonplaat tegenaan geplaatst worden zodat er minder vocht in het gebouw komt. Ook kan men tussen de elementen bamboe isolatie plaatsen.
Fig 44. Opbouw Koenen sandwich plaat
Productie proces / fabricage Dit proces is met machines te ontwikkelen door de ringen af te korten. De ringen vallen op een ijzeren pin, worden gesorteerd en verspreidt op een transport band, die een impuls geeft en de ringen komen op de ingesmeerde gelijmde plaat. De ringen vallen volgens een patroon. De bovenplaat wordt weer verlijmd op de schijven en de plaat kan geperst worden. De ringen kunnen ook geplaatst worden als het productieproces van bierflessen.
Fig 45. Koenen sandwich plaat in zijn geheel
Fig 46. druktesten door Koenen op Koenen sandwich plaat
129
Kosten De meeste kosten zitten in het transport en het verplaatsen van de bamboe naar het buitenland. Voor de constructie kan smalle en goedkope bamboe gebruikt worden die in Frankrijk of Duitsland groeit. We kunnen dunne bamboe gebruiken en daar is minder vraag naar en groeit snel. De goede bamboe kunnen we voor de afwerking van de vloeren of de buitenkant van het gebouw gebruiken. Om het element te ontwikkelen zijn er in het productieproces machines nodig die de dunne strookjes voor de matten maken. Verder is er een pers en een afkortmachine nodig die de bamboe haaks afkort. Deze machines zijn niet duur. Vanwege de zaagsneden verliezen we materiaal. Een dunne zaag of laser biedt uitkomst en het restmateriaal kan gebruikt worden voor de opwarming van de fabriek of kan vermengd worden met lijm. Hiervan kunnen andere soorten platen of golfplaten gemaakt worden. Ten opzichte van een gelamineerde plaat zijn de kosten interessant en lager omdat er minder arbeid nodig is. Het wordt goedkoop en betaalbaar voor iedereen. Bamboe is er genoeg en het groeit snel als een oneindige grondstof. Mechanische eigenschappen Door de constructie te testen kunnen we kwalitatief uitspraak doen over de dwarskracht. We moeten analyseren wat voor spanningen in de constructie komen zodat we kunnen zeggen dit kan wel of dit kan niet. Vanuit een theoretisch onderzoek kunnen we een gebouw maken. Er moet onderzoek gedaan worden hoe we kunnen optimaliseren. Door proefstukken te testen, kunnen we de vervorming bepalen in een afzakking diagram van de platen. Van het prefab element moeten een aantal buigproefjes uitvoeren. Geschat wordt dat een overspanning van 5 meter geen probleem kenmerkt. Ik ben op de plaat gaan staan. Hij zakte niet door en hij is in elkaar gezet zonder professionele machines. Kops hout is sterk en zorgt dat dit een van de sterkste platen is van bamboe. Het materiaal is van zichzelf hard en op deze manier kunnen we er een stijf geheel van maken. De druk bovenlangs is minder sterk dan onderlangs. Van Charley Younge is begrepen dat er bij veel gebruik de ringen gaan schuiven of dat ze snel afbreken. Omdat ze zijn vast gelijmd en geen kant op kunnen lijkt dit probleem opgelost. In de vloer moet een bepaalde massa zitten maar door de lichtheid van het houtskelet is het nu te licht. We kunnen hem met zand vullen wat er tussen in zit zoals Architectenbureau Cepezed met de stalen vloeren heeft gedaan. Het zorgt voor massa die het geluid dempt. Een mogelijkheid is dat we de kopplaat op de hoeken vast zetten en de ringen niet vast lijmen.
Fig 47. Constructie Koenen prefab sandwich constructie
Fig 48. Detailaansluiting dak en wandconstructie van Sandwich vloer en dakconstrcuctie
131
We kunnen stijve wanden produceren die bij een aardbeving of storm de horizontale krachten overbrengen. De bamboe tussen de geweven platen zorgt ervoor dat we de constructie op trek kunnen belasten. Op de onderste plaat komt trekspanning. Door de boven- en onder plaat te bevestigen op de ronde bamboe maak je de plaat sterker. Door de lichtheid is bamboe het beste toepasbaar wanneer hij op trek en buiging belast wordt. Bamboe kan functioneren als ligger. Efficiëntie Hoe doen we dit zo economisch mogelijk? We gebruiken twee losse platen die we door middel van het deuvelsysteem verbinden. Hierin is de lijm de deuvelverbinding. Theoretisch gezien is het een ligger over twee steunpunten. Wanneer je twee losse platen over elkaar legt gaan ze doorbuigen en schuiven ze los over elkaar heen. Met deuvel koppelen we ze aan elkaar. Afhankelijk van waar de dwarskracht zit heb je op het nulpunt geen deuvel (bamboe schrijven) nodig. Op de hoeken zijn er weer veel nodig . Normaal heb je de plaat vol liggen met bamboe schijven maar op deze manier is het efficiënter. We kunnen het ook vergelijken met een I ligger. Op de neutrale lijn (0-punt) zit niks en is geen materiaal nodig. Zo kunnen we ook een vloerplaat element maken. Op het eind veel schijven en in het midden minder. Zo maken we een economische plaat. De constructie heeft een efficiënte manier van bouwen waardoor het beter geïsoleerd en een betere absorptie van geluid heeft dan andere manieren van bouwen. Voor de productie is minder energie nodig. Een woning gebouwd in bamboe vraagt slechts 20% van de energie ten opzichte van een traditioneel gemetselde woning. Want door de stilstaande lucht is de plaat geïsoleerd. Duurzaamheid (milieu) Een belangrijk voordeel van de bamboeskeletbouw is dat het gebruik maakt van een duurzaam en volledig recyclebaar basismateriaal. Het is een vernieuwbare grondstof en heeft een gunstig effect op de CO2 opslag. Alle elementen kunnen we demonteren en snel in elkaar zetten. Door het vochtige klimaat in Noordwest Europa vergt bamboe aan de buitenkant meer onderhoud. Daarom kan de buitenkant voorzien worden van baksteen of afgewerkt worden met plaatmateriaal van bamboe of stucwerk. Toch kan de constructie ook verduurzaamd worden volgens de voorgestelde methode en kan de constructie langer meegaan. Door het gebruik van de bamboe constructie zijn er geen kitten of schuimen nodig. Er kan gebruik worden gemaakt van een lijm met een afbouwende giftige tostiliteit, zodat het over 70 jaar uit elkaar valt. Een stukjes natuur op een veilige manier. Bamboe is een ecologisch bouwmateriaal en daardoor is het natuurlijk en snel hernieuwbaar omdat het vanzelf groeit en onuitputtelijk is. De verwerking kost geen energie en heeft geen afvalstoffen. Verder is er geen afval bij de bamboeverwerking.. Bamboe is een bouwmateriaal dat weinig milieubelastend is tijdens de productie en gebruik.
Fig 49. Constructie Koenen prefab sandwich constructie
133
GIPSKARTONPLAAT KOENEN BAMBOE SANWICH PLAAT KOENEN BAMBOE SANWICH CONSTRUCTIE KOENEN BAMBOE SANWICH PLAAT DAMPREMMENDE LAAG ISOLATIE REGELWERK + SPOUW WANDAFWERKING
Fig 50. Opbouw bamboe wandconstructie
Levensduur De levensduur wordt geschat gelijk aan die van houtskeletbouw frames. De elementen zijn goed afgesloten tegen ongedierte. Eeuwenoude aanlegsteigers en historische gebouwen van bamboe getuigen van de duurzaamheid. Er staan in Zuid Amerika gebouwen van bamboe die stammen uit 1800. De levensduur van de bamboe sandwich elementen wordt geschat op 50 jaar. Prefabricatie zorgt ervoor dat de elementen onder goede omstandigheden gemaakt kunnen worden en een langere levensduur. Brandveiligheid De brandwerendheid kunnen we oplossen door dezelfde maatregelingen te nemen als in de houtskeletbouw. Omdat het vaak om een verdieping constructie gaat moet de draagconstructie minimaal 60 minuten brandwerend zijn maar dat geldt ook voor de staalconstructie. Door minerale wol toe te passen en gipsplaten van 2x12,5mm kan de constructie hieraan voldoen. Bamboe is niet minder brandveilig dan andere materialen. Bij brand verkoolt bamboe geleidelijk. De verkoolde laag die aan de buitenzijde van de bamboe ontstaat, zorgt voor een beschermlaag tegen verder branden. Akoestiek / contactgeluid De elementen hebben contactgeluid zoals een klankkast. Daarom moet de akoestiek verbeterd worden. Dit kan door in de constructie zand te plaatsen maar er zijn meer mogelijkheden. Voor de akoestiek hebben we al maatregelen genomen door de stilstaande lucht en de geweven platen waartussen lucht zit kunnen trillingen opvangen. We kunnen de akoestiek en contactgeluid voorkomen door zwevende vloeren toe te passen. In de tussenruimte van de kokers kan bamboerest materiaal gebruikt worden dat vrijkomt bij het afkorten. Isolerende functie Omdat er stilstaand lucht tussen de ringen zit is de constructie licht en heeft het een isolerend vermogen. Het volume wordt groter, maar het gewicht niet. Tussen de schijven zit lucht in de holle kernen. Bamboe slaat geen warmte op zoals staal en aluminium doen en de wanden zullen niet koud aanvoelen. Dit heeft als voordeel dat de temperatuur in de woning snel en meteen merkbaar aangepast kan worden waardoor een gunstig energieverbruik en hoog wooncomfort is. Omdat de muren en daken opgevuld worden met een isolatie wordt er voor de wanden minimaal 14cm en daken 18centimer) gebruikt en is het thermisch geïsoleerd.
135
Bouwsnelheid Omdat de bamboe een licht bouwmateriaal, modulair systeem en een droge constructie is kunnen we er snel mee bouwen. De lichte elementen kunnen snel getransporteerd worden en er zijn minder zware vervoersmiddelen en kranen nodig wat ook een voordeel heeft in de kosten. Er is een minder zware fundering nodig welke snel geplaatst kan worden. Door de elementen kan een frame van een houtskelet wand binnen een week staan (afhankelijk van het type woning.) Omdat de elementen zonder weersinvloeden in de fabriek van tevoren zijn vervaardigd, worden er minder fouten gemaakt en de constructie stabieler en rechter wordt afgewerkt wat noodzakelijk is in Noordwest Europa. Door de procedure van bamboe elementen wordt het gebouw snel wind en waterdicht.
Fig 51. Opbouw bamboe vloerconstructie thermisch geisoleerd
Fig 52. Eficientere plaatconstructie
137
CONCLUSIE Ik heb een nieuw plaatmateriaal en prefab element ontwikkeld omdat het noodzakelijk bleek te zijn voor de Noordwest Europese bouwindustrie. De bestaande manier, zoals ze in Colombia wanden maken, is niet toe te passen in Noordwest Europa in verband met maatvastheid, kosten en manier van bouwen. De constructie kan gemaakt worden van rest bamboe zowel in de platen als in de elementen want ondanks dat het restmateriaal is, kunnen we het gebruiken als draagconstructie. De goede bamboe kan gebruikt worden voor de afwerking van de vloeren.
VLOERAFWERKING KOENEN BAMBOE SANWICH PLAAT VLOERAVERWARMING REFLECTIELAAG
Uit onderzoek is gebleken dat de plaat sterk genoeg is om erop te gaan staan. Dit is mogelijk door de geweven matten aan de onder en bovenkant. Door tussen de platen bamboe kolommen te plaatsen versterken zij de prefab vloer constructie. Door deze manier van werken heb ik veel vertrouwen gekregen in deze constructie. Als we aan de voorgestelde randvoorwaarden voldoen kan deze constructie in de toekomst een alternatief bieden voor de houtindustrie. We moeten alleen op zoek gaan naar een goede lijm en de juiste bamboe en platen. De basis is gelegd. Men zegt dat de constructie er high Tech uit moet zien. Maar de constructie is eenvoudig en back to the roots. Dit is innovatie, een nieuwe manier van bouwen wat een alternatief kan zijn voor het zacht en hardhout.
ISOLATIE KOENEN BAMBOE SANWICH CONSTRUCTIE
129 Fig 53 Opbouw bamboe vloerconstructie
139
6
STRUCTUUR - Structuur en constructie - Afwerking
141
Testing Modern bamboo projects on:
ZUID-AMERIKA
Aesthetics, cheap, detachable, efficency, exclusive, functional, lightness, modernity, mechanical, sustainable, stability, weight EUROPE
http://bambus.rwth-aachen.de/de/ fr_bambuskuppel_4u.html
http://www.kleffmann-verlag.de/downloads/artikel/artikel_uid_1436.pdf Year: 2004 Architect: HPP Architekten Leipzig Name Building: parking place ZOO Leipzig Place: Leipzig Germany Building description: In addition to its decorative characteristics, the bamboo assumes the function of a balustrade and crash safeguard. bamboo, natural illumination and ventilation is assisted. Incidentally, the renewable raw material bamboo grows very fast, is sturdy and due to its hollow chambers is a light and in addition elastic raw material.
Year: 2004 Architect:Evelin Rottke &Christoph Tönges Project name: Bamboo Dome Location: Luxemburg Building description: grown bamboo rods whose ends are taper and wrapped, so that technical elements are embedded. The prefabrication allows a quick installation on site in the same pre-node elements, as they so far mainly used in steel, for building with bamboo.
http://www.flickr.com/photos/24115144@N02/2382303033
Year: Architect: Project name: modern bamboo forest Location: Building description:
Year: 2006 Architect: Simón Vélez Name Building: Church Colombia Place: Pereira Building description: The roof is supported by bent Guadua culms, which give a gothic and organic impression at the same time. The visitor experiences a wonderful light interior, that is lively as well as devout. This extreme slenderness is made possible with stiffening braces that
http://www-users.rwth-aachen.de/Christoph.Toenges/pagesEN/bauwerke.html
Year: 2008 Architect: Shigeru Ban Name Building: The Nomadic Museum Place: Mexico City Idea for a sustainable traveling museum in 1999. He envisioned a structure that could easily be assembled in ports of call around the world, providing a transitory environment for his work on its global journey.
Year: 2006 Architect: Simon Velez Name Building: Place: Girardot, Colombia A Dome he is building from bamboo that will be the future site of a supermarket
http://www.daylife.com/ photo/01yW7mB97y74s
the structure occupied 5,130-square meters (55,218 square feet) containing two galleries and three distinct theaters. For the first time, the Nomadic Museum incorporated water as a design element to recall the unique history of Mexico City, which was once surrounded by canals.
Year: Architect: Simon Velez Project name: Bamboo home Location: Colombia Building description: as a solution for low income housing
http://www.koolbamboo.com/gthouse-web.htm
This architectural choice honored the symbolic significance of the Zócalo as the center of Mexico-Tenochtitlan, a city founded by the Aztecs on a small island in the middle of Lake Texcoco in 1325.
Year: Architect: Simon Velez Project name: Location: Building description:
http://www.koolbamboo.com/ Simon_Velez/Simon_Velez_Gallery/ P1010290.JPG
Year: Architect: Project name: Location: Cambodja Building description:
AZIE Year: 2005 Architect: Körner and Tillman Schäberle Project name: Feng Shui Bambushaus Location: Darmstadt, Germany Building description: a house with a roof construction on 33 supporting bamboo columns. This structure is the first German house with a load bearing bamboo construction. Such structures have been made possible by the development of our CONBAM Joining Technique.
http://www.conbam.de/fengshuibambushaus-darmstadt.html?&L=1
Year: 2002 Architect: Simon Velez Project name: GREAT (BAMBOO) WALL Location: Beijing, China Building description: Is the first project profiled for using bamboo as a symbolic element of design. It was a part of an initiative to develop a seriers of houses along the Great Wall of China.
http://www.inhabitat.com/2006/02/26/ great-bamboo-wall/
http://www.flickr.com/photos/metrocake/215855/
Year: Architect: Simon Velez Project name: Bamboo home Location: Colombia Building description: The Citibank Building as seen through the bamboo canpoy at P.S. 1’s “Warm Up” event.
http://www.flickr.com/photos/metrocake/215855/
https://archnet.org/library/sites/onesite.jsp?site_id=14801
Kuma is in a sense a traditionalist, aiming to restore the tradition of Japanese buildings. However his approach is a modern one, in which he focuses on “light and natural materials to get a new kind of transparency.”
http://en.expo2010china. Year: 2007 com/a/20080903/000004.htm Architect: Foreign Office Architects Project name: Carabanchel Social Housing Location: Madrid Spain Building description: gave bamboo a leading role in their latest housing scheme in Spain. There were two main reasons for doing so: it’s eco-friendly and it’s comfortingly cosy. Bamboo louvres mounted on folding frames cover the façades of the building in Madrid’s Carabanchel public housing development in the city’s http://www.designboom.com/eng/ southern suburbs. interview/francois.html Year: Architect: Edouard François Project name: buffon schools Location: thiais, france Building description: with duncan lewis green architecture on an international scene.following the preoccupations of sustainable development
Year: 2004 Architect: Budi Pradono Architects Project name: Location: Nusa Dua, Indonesia Building description: In Bali a ‘tetaring’ is a temporary bamboo structure used for festive events.
As for the material, we used bamboo as much as possible, since itfs considered as having a significant meaning among Chinese and Japanese cultures. Depending on density of bamboo and its each diameter, it offers a variety of partitioning of space. Making the most of that characteristics, we decided to place a bamboo WALL, a layer of bamboo along the sitefs inclination just like the Great Wall.
Year: 2008 Architect: David Chipperfield Architects Project name: Ninetree Village Location: Hangzou, China Building description: The project is situated next to a bamboo forest and consists of twelve residential buildings, each containing five apartments. A small valley, bordered by a dense bamboo forest, forms the site for this luxury housing development, situated near the Qiang Tang River in Hangzhou, southeastern China.
Year: Architect: Project name: Location: Building description:
The building rests on two concentric courses of 20 supporting wooden pilars measuring 8 to 14 meters height. The pavilion provides 2,150m² floor-area on two levels (1,650m² at ground level and 500m² on first floor gallleryThe pavilion, which was build by I for the EXPO 2000 in Hannover, represents the principles of ZERI´s work.
http://www.bamboocompetition.com/
Its typology is adapted here to a new function, as a contemporary restaurant, by combining local bamboo and clay with global materials such as steel, glass, acrylic, polycarbonate and granite.
http://vi.sualize.us/view/0d366c3a91af 38ee05748eccbda740ef/
The restaurant’s floating partitions and ‘flying ceiling’ are made of some 15’000 stems of bamboo, joined by pins rather than the traditional rope. The larger aim of the project is to ‘bring bamboo into modern architecture’ by promoting new ways of applying a material that offers an ecologically sound alternative to timber in construction.
Through planting new vegetation, each apartment building is set in its own clearing in the forest.
Year: 2000 Architect: Simon Veléz Project name: The ZERI Pavilion Location: EXPO Hannover Building description: is a circular bamboo structure, or more precise a ten-sided polygon 40 meters in diameter with a peripheral overhang seven meters wide, so not only the interior of the open pavilion but also the construction is protected from rain.
De structuur wordt gezien als een ontwerpinstrument dat kan worden toegepast op verschillende ontwerpen waar verschillende krachten op komen zodat verschillende mogelijkheden aangetoond worden. Dit instrument is nodig zodat er verschillende besluiten genomen kunnen worden met een x aantal opties. Hedendaagse structuren zijn te ver ontwikkeld. Ontwerpers hebben geen besef van de moderne architectuur in combinatie met bamboe. We zijn erachter gekomen dat de ontwerpen die zijn ingediend voor de bamboe competitie veelal niet kunnen. Mensen hebben geen idee hoe bamboe in elkaar zit. Ze hebben het niet in handen gehad en begrijpen niet hoe bamboe werkt en eruit ziet. De structuur van bamboe moet herkenbaar zijn. Je kunt de projecten eruit halen en zien dat ze niet met bamboe hebben gewerkt. Ze zijn niet efficiënt en de structuren overbruggen de verkeerde treksterkte of druksterkte.
http://www.kkaa.co.jp/E/main.htm
It is designed to contrast the momunment in their fragility and transparency, Kuma varied the spacing and thickness of the bamboo canes creating the walls of the house, each defining a different level of fluidity from one space to the next. Dappled light penetrates between the thin stalks, as though the house were literally built from the forests of Asia.
CONBAM received authorization from the Ministry for Economy and Technique Wiesbaden, did the static calculation for the building, and produced and assembled the 33 bamboo columns.
Structuur en constructie Onderzoek en eigenschappen van bestaande gebouwen van bamboe
Year: Architect: Project name: Bahia Bogotá Location: Building description:
http://www.koolbamboo.com/ guaduatech.htm
Bij de structuren moeten we kijken naar het verleden en oude constructies. Deze vermengen we met het nieuwe bouwen en de moderne vorm en materiaal. Een traditionele structuur techniek vermengd met een nieuwe moderne vorm daar ligt de focus. Zoals manden of vlechttechnieken waar de toekomst ligt als we daar naar kijken. Uit studies is gebleken dat de structuur van staal en hout kunnen worden overgenomen door bamboe (zie studies Hidalgo, Spoer, G havamy (1988). Ook kunnen we kijken naar de papieren koker domes. Dunkelberg (1985). We kunnen spanten, frame constructies of ruimtelijke vakwerken toepassen met bamboe. Knik moet vermeden worden en de bamboe staven dienen goed stijf verbonden te worden. Verschillende constructies zijn gemaakt met positieve resultaten. We moeten proberen in driehoekjes te denken. Op de linkerpagina zien we de ontwikkelde bamboe structuren die er zijn gebouwd. Aan de linkerkant zijn de gebouwen afgebeeld in Europa van bamboe zijn gebouwd. Aan de rechterzijde zijn gebouwen uit Colombia, China of Aziatische landen met een moderne vorm. De meeste gebouwen zijn gebouwd door Simon Velez. Van elk project is het bouwjaar, architect, plaats en omschrijving beschreven en waarvan de informatie komt.
http://www.deboerarchitects.com/ BambooThoughts.html
http://bambus.rwth-aachen.de/eng/ PDF-Files/ZERI%20Pavillion.pdf
Year: 1994 Architect: Shoei Yoh Architects Project name: Naiju Community Centre Location: Fukuoka, Japan Building description: Creating a culture of bamboo. Different aims followed by the use of bamboo lead to different connection layouts. We chose the way that power transition is done as a criterion to seperate them from each other.
http://www.flickr.com/photos/metrocake/215855/
The ZERI Pavilion is a circular construction, thus one without a beginning, without an end, open in design as to invite everyone to participate without obstacles. It is open and unobstructed. It symbolises a universally accessible organisation which embodies concepts and technologies which are applicable anywhere and accessible to everyone.
Fig 54. Onderzoek gebouwen bamboe in Europa en Zuid Amerika- Azie
NOORD-AMERIKA
Year: 2006 Architect: Roewu architects UK Name Building: ‘bamboo forest house’ Place: Taiwan Building description: a vacation house located in. designed to accommodate an extended family, the house has an unusual exterior with its bamboo screen. a karaoke lounge and a roof deck also make up areas in this house. the treated bamboo facade was incorporated into the design to provide privacy and security whilst still allowing natural light and air to flow in.
http://www.trendir.com/house-design/ innovative-bamboo-forest-house.html
roewu architects view more: http://www.roewu.com
http://en.wikipedia.org/wiki/Nomadic_Museum
143
Structuur en constructie onderzoek
Traditionele woningen
Colombia
Traditionele woningen
INDONESIE
Bahareque woningen
Colombia
Toradja woningen
Indonesië
Verstandig is een klein onderzoek te doen naar de gebouwtechnieken en structuren die er met bamboe zijn gebouwd. Maar ook de oude boerderijen van Nederland zijn interessant om te onderzoeken want toen er niet zoveel staal was voor bouten of spanten zijn er oplossingen bedacht met bamboe. We kunnen leren van oude hutjes en wat voor technieken er zijn gebruikt voor openingen en dakconstructies.
Fig 55. Onderzoek gebouwen bamboe (history Thesis - Chiel Koenen
Voor mijn geschiedenis thesis heb ik onderzoek gedaan naar 4 verschillende bamboe constructies in Indonesië, Colombia, zowel in de oude als moderne tijd die ik met elkaar heb vergeleken. Alle huizen in Indonesië liggen aan het water en staan op palen. Omdat ze er een vloer op bevestigen ontstaat er stabiliteit in het geheel. In de geschiedenis thesis ga ik daar verder op in. In moderne constructies heeft Jorg stam bij de tree Mountains de bamboe gedraaid (getordeerd) en in een tentconstructie geplaatst. Dit is sterk en stabiel. Van al die dingen kan men leren, en de goede dingen eruit halen en weer toepassen in een moderne jas. De elementen structuur en constructie zijn afhankelijk van een aantal belastingen die op de constructie komen. Dit zijn de vorm, positie richting / schuinte grootte van de belastingen. Het gebruik van staal of aluminium hulpstukken heeft goede resultaten volgens auteurs Duff en Spoer. Men vindt sommige hulpstukken kostbaar en onhaalbaar maar indien er weinig van gebruikt wordt is het geen probleem en het zorgt voor de goede uitstraling die we nodig hebben. Het gebruik van staal of metaal om de lasten van element naar element over te brengen lijkt een veelbelovende benadering (Ocre Villebos). Men moet het toepassen in exclusieve gebouwen als hoogwaardig materiaal zoals Simon Velez doet. Het is lastig om de complete bamboe op de bouwplaats te moeten draaien in het ruimtelijk vakwerk wil je deze vast kunnen zetten aan het modulaire koppelsysteem (kubus). Hoe kunnen we de constructie in elkaar kan zetten op de bouw? Daarvoor moet een systeem bedacht zijn om ze verschillend van elkaar vast te kunnen zetten. Men kan denken aan het koppelsysteem dat ook gebruikt wordt bij trekstangen van schoren bij staalconstructies. Je moet voor jezelf weten wat ideaal is. Sommige dingen zou je praktisch op de bouw moeten kunnen doen.
Fig 56. Bamboe koppelsystemen
Ook moet men rekening houden dat de bamboe kegelvormig groeit. De basis van de bamboe is breed en kleiner aan de top. Daarom is de maximale lengte die we kunnen toepassen voor het ruimtelijk vakwerk en in het ontwerp kunnen we meenemen. Dat door het diameter verschil de top van de bamboe minder sterk kan zijn dan bij de basis.
145
6
- De bamboe trap
EXTRA PROJECT
- Productie - Waarop letten
147
Op welke manier toepassen Voor de nieuwbouw van een woonhuis waren drie trappen nodig voor in de kelder, 1e verdieping en 2e verdieping. In 1e instantie werd gedacht aan Eiken maar de voorkeur lag bij een duurzamere houtsoort. In Nederland is het nog niet gebruikelijk om bamboe te gebruiken en hiermee om te gaan. Het productieproces is onderzocht en beschreven. Bamboe is een goed afgewerkt product dat verzorgd geleverd wordt. Er zijn variaties in dikte en afmetingen, maar in plaatmateriaal bestaat een beperking. Bamboeplaten hebben een boven en een onderzijde waar een klein kleurverschil in zit. Tijdens het bewerken wordt zichtbaar dat het een sterk materiaal is. Het is goed te zagen, frezen en schuren. Schaven van bamboe gaat slecht bij kops hout vanwege de hardheid van het materiaal. Hierdoor zijn de schaafbeitels snel bot. Bamboe is goed te schuren. Indien het materiaal wordt afgewerkt met een laklaag wordt het spiegelglad vooral bij grote oppervlakten. Wanneer bamboe wordt toegepast bij traptreden zal men anti slip in de treden moeten frezen voor de veiligheid. Een voorstel om de treden minder glad te maken is deze behandelen met een laklaag op oliebasis. De treden en de bomen kunnen gemaakt worden van bamboeplaten met een dikte van 40mm en zijn opgebouwd uit verschillende laagdikten. Spillen kunnen ontwikkeld worden uit hetzelfde plaatmateriaal als dat van de treden. Aan de laagzijde van de plaat kan een sponning gefreesd worden en een nieuwe plaat inlijmen zodat het beeld van de spil rustiger is en men niet tegen de kopse kant van de bamboe kijkt. Dit kan men ook toepassen bij de kopse kant van de spil. Productie technisch is dit arbeidsintensief proces. Daarom zou het in de toekomst eenvoudiger zijn wanneer de spil ingekocht kan worden met afmetingen van 90x90 of 90x170 die aan de langszijde dezelfde uistraling heeft. Leuningen kunnen worden gemaakt uit 4 platen met een gelijke laagdikte van 4mm Voor de balusters kan men kiezen voor een ander materiaal als smeedwerk of rvs. Dit zorgt voor een mooie combinatie tussen 2 materialen. Hetzelfde geldt voor de leuninghouders. Het is verstandig de platen smaller en langer te maken anders worden ze te zwaar. Er is een grotere keuze benodigd voor kant en klare spillen, leuningen en balusters.
Fig 57. De bamboe trap wordt droog in elkaar gemonteerd
149
Fig 58. Het resultaat en detaillering
Fig 59. Het resultaat en detaillering
151
VERDER ONDERZOEK Voor verder onderzoek op deze thesis en onderzoek kan men denken aan de volgende vragen: - Trekproeven naar de sterkte van een tussenschot van bamboe - Onderzoek van deze procedé van verduurzamen oppakken en metingen doen - Werkt de procedé van het voorkomen van sleuven? - De trek en druksterkte meten van de droge verbindingen - Drukproeven op de bamboe sandwich platen en elementen - Welke matten zijn het meest waterdicht?
153
CONCLUSIE
155
Voordat gestart werd met dit onderzoek was ik niet bekend met het materiaal en wist alleen dat het lang en sterk was. Maar waarom word het niet gebruikt in Europa? Ik kwam erachter dat dit voornamelijk had te maken met de kennis over en de maatvastheid van de bamboe. Elke bamboe is rond en uniek wat een groot probleem is voor deze maatvaste cultuur. We veel minder van de eigenschappen dan bij hout en staal. Er is onderzoek gedaan naar de regelgeving en bouwvoorschriften. Hierin zitten problemen maar die kunnen we oplossen door nieuwe product innovatie, certificeringen en het gebruik van bekende materialen. Voor al deze punten heb ik tijdens mijn onderzoek een antwoord gevonden en toegepast in verschillende voorstellen. Belangrijk is de medewerking van architect, aannemer, constructeur en gemeente en dat de verbindingen op sterkte getest worden. Een ander probleem is dat de bamboe verduurzaamd wordt met chemische middelen. Daar wilde ik van af en heb gezocht naar een oplossing. Deze vond ik bij het verduurzamen van hout waarin de eigenschappen veranderd worden. Deze manier heb ik nu toegepast op bamboe. Het bijzondere aan deze manier is dat dit een gecontroleerde verbranding is met het gebruik van stoomdruk. Deze werkwijze staat nog in de kinderschoenen maar na twee proeven was er al resultaat. Ik hoop dat dit verhaal wordt opgepakt en er onderzoeken gedaan kunnen worden met schimmels zodat duidelijk wordt hoe duurzaam de bamboe na de proef is.
Door deze manier van bouwen en het idee om de plaat op te blazen ontstond er een prefab sandwich constructie in zijn ronde vorm zonder dat deze gelamineerd was, want dat was een van de uitgangspunten. Met deze constructie kunnen we complete wanden en vloer elementen volgens de houtskeletbouw frame methode bouwen in Noordwest Europa. Er komt meer bij kijken dan het bouwen want je hebt ook te maken met brandveiligheid, akoestiek, isolerend vermogen en de levensduur. Ik hoopte door deze manier van werken te hebben laten zien dat je prima met bamboe kan bouwen in Noordwest Europa volgens de rechthoekige bouwcultuur. Er is op verschillende manieren naar toegewerkt. Een ding is zeker. Ik heb ontzettend veel geleerd van bamboe en hoop dat de kennis op een zorgvuldige manier wordt overgedragen aan andere enthousiaste mensen die meer over dit materiaal willen weten. Maar natuurlijk is dit ook voor ontwerpers, aannemers, onderzoekers en gemeenten. Hopelijk gaan steeds meer mensen dit materiaal gebruiken want er is genoeg van op deze wereld en er bestaan maar weinig materialen die zo snel groeien en voorhandig zijn
Er is ook onderzoek gedaan naar de diameter verschillen zowel inwendig als uitwendig van de bamboe aan de grond en aan de top. Hierdoor kwam ik te weten wat de verschillen waren tussen een bos bamboe en hoeveel millimeter de bamboe per strekkende meter smaller wordt in diameter. De toleranties waren nodig voor de ontwikkelde verbindingen zodat zichtbaar werd hoeveel een verbinding in tolerantie kon opnemen. Het grootste gedeelte van dit onderzoek ben ik bezig geweest met bestaande verbindingen en het ontwikkelen van nieuwe verbindingen. Van te voren is onderzocht welke verbindingen er bestonden en welke bruikbaar zijn voor deze cultuur. Daarin was ik teleurgesteld en heb nieuwe verbindingen bedacht en 1:1 gebouwd. Door de samenhang en toepassing met andere moderne materialen geeft dit de bamboe een nieuwe imago impuls. Voor het ontwikkelen van verbindingen heb ik een aantal voorwaarden opgesteld waaraan een verbinding moet voldoen wil je ermee kunnen bouwen voor de architectuur en in productie. Omdat alleen verbindingen niet genoeg waren heb ik een nieuw plaatmateriaal bedacht. Ik vond een constructie uit die voor 97% uit bamboe bestaat en die voldoet aan de eisen die ik van tevoren had vast gesteld. De plaat bestaat uit ronde stammen die zijn geschaafd zodat een constante dikte ontstaat. Hierop is een geweven bamboe mat geplaatst zowel de onder als bovenzijde waardoor een sterke vaste rechthoekige plaat ontstaat.
157
REFERENTIE AFBEELDINGEN 01. 02. 03. 04. 05. 06. 12. 13. 15 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 27. 28. 29. 30, 31. 37. 38. 39. 40. 41.
http://www.moso-bamboe.nl/bamboe/de-grondstof Velez. S. 2000 Pagina. 52 Velez. S. 2000 Pagina. 204 http://www-users.rwth-aachen.de/Christoph.Toenges/pagesDE/properties.html Tönges C. Building with bamboo. Detail 2008 P. 653 Hidalgo, O. 2003. Hidalgo, O. 2003. http://www-users.rwth-aachen.de/Christoph.Toenges/pagesDE/guadua.html http://www-users.rwth-aachen.de/Christoph.Toenges/pagesDE/guadua.html http://www-users.rwth-aachen.de/Christoph.Toenges/pagesDE/properties.html Lugt, v.d P. Bijlage2007. Pagina. 34 Dunkelberg K. 1985 Pagina. 280 Dunkelberg K. 1985 Pagina. 286 Janssen, J.J.A. 1977. Dunkelberg K. 1985 Pagina. 283 NEN-ISO 22156. Pagina 10 http://www-users.rwth-aachen.de/Christoph.Toenges/pagesDE/basics.html http://www-users.rwth-aachen.de/Christoph.Toenges/pagesDE/basics.html Willems, W, 2009. A Novel Economic Large-scale Production Technology for High-quality Thermally Modified Wood . Pagina 33 http://www.firmowood.nl/fotos.html http://www.firmowood.nl/fotos.html Dunkelberg K. 1985 Wessels, R, 2009 Literatuurbronnen staan achter afbeelding Tönges C. Building with bamboo. Detail 2008 P. 661 http://www-users.rwth-aachen.de/Christoph.Toenges/pagesDE/detail.html
LITERATUURLIJST Il 31 Bambus Bamboo (Bamboo as a Building Material) - K. Dunkelberg, Institute of Lightweight Structures, Stuggart - 1985. Janssen, J.J.A. 1977 Bamboe bamboe. Tool, Amsterdam 164 paginas. Hidalgo, O. 2003. Bamboo the gift of the gods. D. Vinni LTDA, Colombia. Farrelly, D. 1984. The book of bamboo. Sierra club Books, San Fransisco, USA Gutierrez, Jorge A. 2000. Structural Adequacy of Traditional Bamboo Housing in Latin America. International Network for Bamboo and Rattan (INBAR. 110 pages Jowa Imre Kis-Jovak, 1988. Bania Toraja. Royal tropical Institute, Amsterdam. Janssen, J.J.A. 1988. Building with bamboo – a handbook. T.T. Publications, London, Uk. Gonzalez, Cesar O. 1999 . The use of bamboo in architecture Bhatt, Vikram Colombia Gutierrez, Jorge A. 2000. Structural adequacy of traditional bamboo housing in Latin AmericaI. NBAR Arce-Villalobos. 1993. Fundamentals van het ontwerp van bamboe structuren en een huis ontwerp methode met plybamboo bladen als structurele elementen (González, et al.. 2001). Grow your own House: Simon Velez and Bamboo Architecture - S. Velez - Chelsea Green Pub Co., 2000 Dawson, B. and Gillow. J. 1994. The Traditional Architecture of Indonesia. Thames and Hudson Ltd. London.
159
