Arkemi har erhållit stipendium av Stockholms Byggnadsförening till ett projekt som underlättar utformning, dimensionering och kalkyl av byggnader konstruerade av korslaminerat trä.

diagram of CLT-production ovarlaid over Stockholms Byggnadsförenings logotype

“Vi är tacksamma för förtroendet och möjligheten som vi har fått för att främja träbyggnad, genom att ta fram digitala verktyg som underlättar för arkitekter att gestalta KL-trähus i tidiga skeden. KL-trä är ett fantastiskt material med stora potentialer, som kan hjälpa oss att drastiskt reducera byggindustrins klimatpåverkan. Idag är det inte alltid lätt för oss arkitekter att argumentera för massivträ”, säger Kayrokh Moattar, arkitekt och VD på Arkemi. Projektet kommer att bedrivas under Arkademi - företagets forskning- och utvecklingsverksamhet.

Stockholms Byggnadsförenings Jubileumsstiftelse stödjer sådan verksamhet vars syfte är att främja utvecklingen inom byggbranschen. Vart tredje år utdelar stiftelsen ett stipendium som bidrag till lösandet av en för byggnadsfacket betydelsefull fråga.

 

Introduktion: Enligt Boverket svarade bygg- och fastighetssektorn år 2016 för inhemska utsläpp av växthusgaser på cirka 12,8 miljoner ton koldioxidekvivalenter, vilket motsvarade 21 procent av Sveriges totala utsläpp av växthusgaser. Globalt är siffrorna än mer nedslående då byggbranschen antas stå för ca 40% av världens totala utsläpp.

2017 antog riksdagen klimatmål som innebär att Sveriges samlade utsläpp senast år 2030 bör vara minst 63 procent lägre än utsläppen 1990, och minst 75 procent lägre år 2040. Byggbranschen har med sin stora klimatpåverkan en viktig roll att fylla för att vi överhuvudtaget ska ha en chans att klara dessa mål och många inom branschen har insett att vi snarast måste ställa om.

Denna omställning innebär inte minst stora förändringar i vilka konstruktionsmaterial vi bör, och i förlängningen kan, använda. Enbart tillverkningen av cement, det bindemedel som vi senare blandar betong av, släpper ut mer än 5% av jordens totala koldioxidutsläpp (som jämförelse står den globala flygindustrin för 2,5%). Trä som konstruktionsmaterial är ur ett ekologiskt hållbarhetsperspektiv oöverträffat. Hus helt byggda i trä kräver avsevärt mindre energi i produktionsfasen, släpper ut mindre växthusgaser och lagrar dessutom stora mängder koldioxid. 

Jämfört med en byggnad konstruerad av betong innebär ett trähus en reduktion av koldioxidutsläppen motsvarande 2 ton per använd kubikmeter trä. Dessutom är trä vårt enda helt förnyelsebara byggmaterial. På ett enda år växer den svenska skogen med drygt etthundra miljoner kubikmeter. Det motsvarar material till ett hus på åtta våningar med sextio lägenheter, varje minut.

Träbyggande är allt annat än en nyhet. I en svensk kontext ska det snarare ses som vårt mest traditionella och ursprungliga konstruktionsmaterial. Tack var en nästintill obegränsad tillgång, mångsidighet och lättbearbetbarhet så var det fram tills relativt nyligen också vårt viktigaste. Ett byggande baserat på betong och stål är alltså en högst modern företeelse.

I takt med en ökad medvetenhet kring byggindustrins klimatpåverkan har branschen återigen fått upp ögonen för trä som konstruktionsmaterial. I slutet av 1990-talet utvecklade Österrikiska forskare korslimmat trä, vanligtvis förkortat KL-trä. Planelement av KL-trä används idag främst som bärande element i väggar och bjälklag. Det är ett klimatsmart och kretsloppsanpassat byggmaterial med lång livslängd. Det kan återanvändas i nya konstruktioner eller omvandlas till förnyelsebar energi genom förbränning.

Möjligheten till tillverkning av stora tvärsnitt ger KL-träskivorna hög bärförmåga och styvhet. Skivorna kan tillverkas med hög prefabriceringsgrad och den låga egenvikten ger betydande  grundläggnings-, transport- och montagefördelar. Isolerskikten i en yttervägg kan till stora delar utföras näst intill utan köldbryggor. Med den massiva uppbyggnaden och de beklädnadsmaterial som normalt används får man dessutom en god brandsäkerhet.

KL-träbyggnader är dessutom lätta att prefabricera på annan plats. Så gott som färdiga delar snickras ihop utanför staden, där utrymme, arbetskraft och material finns. Sedan körs de färdiga delarna in till byggarbetsplatsen och monteras ihop vilket innebär en mer än halverad byggtid. För personalen innebär KL-trä en ren, tyst och prydlig arbetsplats vilket ökar trivsel och kvalitet och minskar buller och stress.

picture showing CEO Kayrokh Moattar on receiving the grant from SBF

Problembeskrivning: Att bygga med KL-trä har alltså många fördelar. Nackdelarna är försvinnande få men en sticker ut: såväl lagstiftning, branschstandarder, projekteringsnormer och kalkyleringsverktyg är fortfarande anpassade till traditionella, icke hållbara konstruktionsmetoder. Detta saktar ned branschens omställning och innebär att många aktörer väljer att jobba vidare med sina invanda byggsystem i stål och betong.

I detta projekt vill vi framförallt adressera de svårigheter som branschen har att dimensionera och mängda KL-trä i tidiga skeden - från volymstudie till programhandling - då arkitekten normalt sett har som störst inflytande över projektet. Att KL-trä har andra fysiska egenskaper och därmed måste dimensioneras annorlunda jämfört med t.ex. armerad betong är föga förvånande. Däremot är dessa data relativt svårtillgängliga och arkitektens kunskap alltför ofta bristfällig.

En feldimensionerad volymstudie eller programhandling kan ha betydande inverkan på projektets ekonomiska kalkyler. De modeller som används för att uppskatta kostnader i tidiga skeden är dessutom anpassade till betongkonstruktioner vilket innebär att t.ex. mängdning sker i kvadrat- och inte kubikmeter som sig bör när det kommer till KL-trä.

Som arkitekter har vi i dagsläget inga problem att för en klient påvisa hur KL-trä är ett ekologiskt hållbart alternativ till traditionella konstruktionsmetoder. Ekologi i all ära, men om den ekonomiska risken visar sig vara oförutsägbar faller dessa argument ofta platt. Om dessa kan kompletteras med tillförlitlig ekonomisk data blir argumentationen naturligtvis betydligt starkare.

Vår frågeställning för detta projekt kan därmed sammanfattas med följande: Hur kan arkitekten redan i tidiga skeden påvisa för klient att KL-trä inte bara är ekologiskt utan även ekonomiskt hållbart?

 

Projektets mål: Målet för detta projekt är således att göra det enklare och mer effektivt för arkitekter el. dyl. att på ett rimligt sätt utforma, dimensionera och kalkylera ett KL-trä projekt i tidiga skeden. Detta hoppas vi ska ge arkitekten ytterligare argument att presentera för klient, med målet att KL-trä i högre grad än idag väljs framför traditionella konstruktionssystem. Genom dessa åtgärder hoppas vi att snabba på en hållbar branschomställning som på sikt har potential att kraftigt reducera byggbranschens klimatavtryck.

Idag erbjuder marknaden ett antal produkter för såväl dimensionering som kalkylering av KL-trä. Stora träindustrier som Martinsson och Södra har sina egna system med tillhörande handböcker. Företaget AGACAD erbjuder en plug-in till BIM-programmet Revit med kapacitet att relativt automatiserat dela upp väggar och bjälklag i KL-trä element och sammanbinda dem med standarddetaljer. Dessa verktyg är dock föga användbara i tidiga skeden där flexibilitet och snabbt skissande är A och O. Ett användbart verktyg för volymstudier bör med några få musklick kunna utvärdera olika alternativ för att kunna finna en optimerad lösning. För programhandling bör verktyget vara så pass lättmanövrerat att det, likt en digital lathund, även kan användas av arkitekter med begränsad erfarenhet av KL-trä.

Förväntat resultat: Projektet föreslås att resultera i en tredelad produkt.

1. Lathund (volymstudier+programhandling) Grundläggande information, dimensioneringstabeller, tips och tricks och dylikt samlas i en illustrerad och grafiskt lättillgänglig digital broschyr. En arkitektens lathund för KL-träprojektering i tidiga skeden.

2. Mängdningsscript (volymstudier) Data från ledande KL-träproducenter samlas in och utgör grunden för ett script som med hjälp av parametrisk designmetodologi och enkla volymskisser kan uppskatta mängder, volymer och kostnader. På så sätt kan en enkel 3D modell omvandlas till grova kalkyler.

3. BIM-paket (programhandling) Lathund och producentdata “översätts” till BIM-miljö och bildar ett paket innehållande ett bibliotek (med t.ex. typväggar och typbjälklag) samt en projektmall (innehållande t.ex. förprogrammerade mängdningsscheman).