Stadsbyggnad i trä

I Sverige, liksom i övriga Europa, har sten, tegel och betong länge varit dominerande byggmaterial för flerbostadshus. En snabbt växande befolkning i de stora städerna och en hotande klimatkris tvingar oss att tänka nytt. Ökad användning av trä som byggmaterial i hus är en del av lösningen. Tillgången är god, materialet är ekologiskt och lätt att arbeta med både i fabrik och på byggplatsen. Att det dessutom är trivsamt och behagligt att bo i trähus har vetenskapligt bekräftats vid Technische Universität Graz, Österrike.

Trä är ett lätt material i förhållande till sin styrka, det har goda värmetekniska egenskaper och är hållbart under förutsättning att det byggs och underhålls på rätt sätt. Det växande trädet tar upp stor mängd koldioxid som lagras i materialet. Trä har liten miljöpåverkan vid tillverkning, transporter och montering jämfört med stål och betong. Med förnuftig skogsvård, avverkning och förädling kan ökad användning av trä få stor betydelse för att mildra klimatkrisen.

Tack vare den tekniska utvecklingen kan trä på allvar konkurrera med betong och stål som ett stommaterial i flervåningshus. För att belysa utvecklingen visar vi här hur man i fyra olika länder har konstruerat fyra höga trähus utifrån de lokala förutsättningarna. Tre av husen är fristående och ett är placerat i tät stadsmiljö. I Bergen byggs det höga huset med volymelement innanför en bärande limträstomme. Utanför Jyväskylä i Finland byggs sex till åtta våningar höga hus med bärande volymelement i trä. Det hus vi visar i London har genom genial vridning av en korsformad plan getts en intressant form, vilken möjliggjorts genom en hybridkonstruktion av stål och KL-trä. Huset i Berlin består av en sjuvånings- och en femvåningsdel och är byggt i ett tätt kvarter med äldre hus.

ATT KUNNA BYGGA STORT och högt med trä medför flera utmaningar. Stora och höga hus av trä blir lätta och därmed blir vindlaster ett större problem än för hus av tyngre material. Av samma skäl är ljudisolering mellan lägenheter ett mer komplicerat problem. Risker för brandolyckor och spridning av brand måste minimeras, och konstruktionerna måste klara belastningar och deformationer, vilket gäller oavsett byggnadsmaterial.

I Skandinavien finns många äldre, trivsamma städer i vilka bebyggelsen består av ett gytter av trähus för olika ändamål. En brand i sådana täta kvarter kan få katastrofartad utveckling. I Sverige fanns tidigt lokala brandföreskrifter och sedan år 1874 finns en brandstadga för rikets städer. Nationella byggregler kom på 1940-talet. I princip har det tidigare varit omöjligt att bygga högre än två våningar med trästomme, men 1994 förändrades förutsättningarna genom att normen anpassades till EU-regler och blev funktionsbaserad. Det går nu att bygga högt och tätt även med trä, bara kraven på brandskydd uppfylls.

Bärande och avskiljande konstruktioner måste ha tillräckligt brandmotstånd för att bibehålla avsedd funktion under den tid som anges i byggreglerna. Konstruktioner av trä kan skyddas genom att de kläs in med lämpligt material, vanligen gipsskivor. Trä med grova dimensioner kolar vid brand på ytan vilket fördröjer förloppet. Med kunskap om förkolningshastighet kan bärande konstruktioner ges tillräckliga dimensioner för att ha tillräcklig bärförmåga vid brand. Denna metod användes för det limträfackverk som syns utanpå huset i Bergen. Det har också varit ett av alternativen i den kanadensiska utredningen om 30-våningshuset.

Ett allt vanligare brandskydd är att utrusta husen med sprinklersystem, lägenheter får boendesprinkler och mer utsatta lägen får automatiska vattensprinkleranläggningar. Genom att använda sprinkler kan mer oskyddat trä användas, till exempel i fasader.

I PRINCIP ALLA SMÅHUS i USA har sedan lång tid tillbaka byggts med så kallat regelsystem baserat på träreglar med tvärsnitt 2 x 4 tum. Systemen har standardiserats vilket underlättar i alla led från sågverk till byggplatsen. Samma system har också länge tillämpats för trähus i flera våningar.

Även i Sverige har regelsystem dominerat i småhusproduktion de senaste 50 åren, men här har inte standardiseringen genomförts lika fullständigt. Då vi under 1990-talet började bygga flervåningsbostadshus med trästomme kopierade vi det amerikanska sättet att bygga. Det ger lätta, materialsnåla och flexibla konstruktioner men kan normalt inte användas för högre hus än fyra till fem våningar. För femvåningsdelen av huset i Berlin användes detta system med reglar 45 x 180 millimeter.

Utveckling av massivträsystem påbörjades under 1990-talet i många länder, framförallt i Schweiz och Österrike. De första bestod av parallellt sammanspikade, sågade brädor av låg kvalitet, »Brettstapel«. Skivorna används i väggar som isoleras på utsidan. Som bjälklag kan de pågjutas med betong till en samverkanskonstruktion som fungerar ungefär som armerad betong med den skillnaden att träskivan ersätter dragarmeringen. För att få trä och betong att samverka görs urtag i träskivan eller också förses den med olika typer av mekaniska förband, ibland både och. En variant där brädorna skruvas samman används i huset i Berlin.

Under första hälften av 1990-talet började KL-trä att tillverkas. Brädor läggs skiktvis i kors och limmas samman. Som plattor och skivor ger materialet många arkitektoniska och konstruktiva möjligheter. Använt i bjälklag och väggar kan det bära stora laster och fungera stabiliserande. Detaljer och fogar är enkla att utföra. Volymelement tillverkade av KL-trä blir lätta och stabila att transportera. Ljudisoleringen förenklas genom att väggar och bjälklag bildar dubbelkonstruktioner.

I samtliga fyra hus som vi refererar till används KL-trä på ett eller annat sätt i konstruktionerna. På senare år har ett arbete med att utveckla så kallat hybrid KL-träsystem inletts. Det är system i vilka KL-trä samverkar i kraftupptagning och stabilisering med andra material, till exempel betong och stål. För bjälklag kan KL-trä kombineras med betong på samma sätt som »Brettstapel«. Stommen i huset i London utgörs av en hybrid där stålramar samverkar med KL-trä.

REDAN NU BYGGS cirka 10 procent av flerbostadshusen i Sverige med stomme av trä. Limträ, KL-trä och hybridkonstruktioner i vilka trä samverkar med andra material tycks vara lösningen för större och högre hus. Med volymelement kan processen i hög grad industrialiseras, kvalitet garanteras och kostnader pressas. Ekologiska skäl, den rådande bostadsbristen och bristen på mark i de stora städerna talar för ökat byggande av stora och höga flerbostadshus med stomme av trä. Det gäller att vi i Sverige satsar på att delta i denna utveckling.

Nedan presenterar vi fyra europeiska byggnader med olika uttryck och konstruktion.

Treet av Artec i Bergen, Norge

Världens högsta trähus ligger i Bergen och är cirka 45 meter högt. Det har 14 våningar med 62 lägenheter. Det är uppdelat på höjden i tre likformiga delar. Ett utanpåliggande limträfackverk och två stabiliserande våningsplan av betong tar hand om vertikala och horisontella laster.

Fyra prefabricerade bostadsmoduler med stomme av kl-trä placerades ovanpå varandra på det betongdäck som utgör taket på en källarvåning av betong. På pålade plintar byggdes utanpåliggande fackverk fem våningar högt. Innanför, och förbunden med den översta förstärkta delen av fackverket, monterades en specialmodul vilken bildar en så kallad »power storey«. På den göts en betongplatta. Den femte och översta bostadsmodulen vilar alltså inte på de underliggande modulerna utan bärs av fackverket. Detta mönster upprepas för andra moduler och de fackverk som ligger ovanför. Därmed begränsas vertikala belastningar på modulerna samt konsekvenser vid brand.

Fackverket med sina inslitsade knutplåtar av stål måste vid brand bibehålla sin bärförmåga i 90 minuter. För att beräkna effektiva dimensioner förutsätts att limträ kolar cirka 0,7 millimeter per minut. Sekundärt bärande konstruktioner, såsom korridorer och balkonger, ska ha tillräcklig bärförmåga kvar efter 60 minuter. Trappor och hisschakt är byggda av kl-trä behandlat med brandhämmande lack, och huset är försett med sprinkleranläggningar. Utanför fackverket har glas monterats på två fasader och på gavlarna rosttröga stålplåtar.

Puukuokka av Oopeaa i Jyväskylä, Finland

Utanför Jyväskylä i förorten Kuokkala byggs tre bostadshus med träkonstruktion, sex till åtta våningar höga. Det första färdigställdes 2014. Förtillverkade moduler byggda med KL-trä levererades från Stora Enso, som har utvecklat systemet inom sitt program »Urban multistory concept«.

Ett uttalat mål med projektet är att pröva en ny byggprocess för billiga och ekologiska bostäder. Förtillverkade moduler tillverkade inomhus och fullständigt förberedda för inkoppling på byggplatsen ska garantera hög kvalitet, väderoberoende och minimerad tidsåtgång på byggplatsen. Varje lägenhet består av två moduler. I en finns vardags- och sovrum samt balkong. I den andra finns badrum, kök och hall. Installationer är åtkomliga från korridoren som, liksom trapphus och hisschakt, är byggda med KL-trä.

I lägenheterna har träytan lämnats synlig i tak, och golven har försetts med parkett. Väggarna har beklätts med gipsskivor, dels för att kunna färgsätta dem och dels för att uppfylla brandkrav. KL-trä fungerar som bärande och stabiliserande konstruktion, som ångspärr och som del av värmeisoleringen. Ett skikt av betong, med inlagda värmerör, göts ovanpå det bärande golvet för att förstärka stegljudsisoleringen.

Husen är försedda med boendesprinkler. Mot gården utgörs fasadmaterialet av obehandlat lärkträ. Där finns huvuddelen av balkongerna, av vilka de flesta är indragna och försedda med skjutdörrar. På så vis öppnas lägenheterna upp mot den omgivande naturen. Mot gatan är fasaden av gran och ytbehandlad med mörk färg. Fasaderna levereras som förtillverkade element och hängs upp med dolda beslag.

Projektet har genomförts med stöd av ett speciellt finansieringssystem »lease-to-own«. Husen har statsgaranterade fördelaktiga lån och under 20 år betalar hyresgästerna insatsen genom sin hyra. Därefter äger de sina lägenheter. Husen har under 2015 tilldelats både Finlandiapriset för arkitektur samt  finska motsvarigheten till Träpriset. 

C13 av Kaden+Lager i Berlin, Tyskland

I Prenzlauer Berg, en stadsdel i Berlin, byggdes 2012–13 ett hus som innehåller bostäder, kontor, dagis, restauranger med mera. Det består av två huskroppar, ett främre hus med sju våningar och ett bakre med fem. De är byggda i trä på en undervåning av betong som bland annat innehåller ett parkeringsgarage. Huset är inramat av äldre hus. Ingångar och hiss är, av brandskyddsskäl, förlagda till utanpåliggande betongtrappor och ramper och anslutna till ett närliggande äldre hus. Det här är ett exempel på hur nya trähus i tät gammal stadsmiljö kan byggas.

I huvudsak är alla bärande konstruktioner av trä. Alla pelare är av limträ sånär som dem i garaget och i markplanet, som är av armerad betong. Bärande väggar består i det främre huset av KL-trä med tjocklek 85–100 millimeter. I det bakre huset är väggarna utförda i prefabricerad, mineralullsisolerad regelkonstruktion, 180 millimeter tjock. För att uppfylla brandkravet rei 90 är väggar av båda typerna och limträpelarna beklädda med två 18 millimeter tjocka gipsskivor. Väggarnas utsida består, på båda konstruktionerna, av 18 millimeter gipsskiva beklädd med mineralull, 140 respektive 40 millimeter, samt ytterst 15 millimeter puts.

I Sverige har det emellertid uppstått problem med denna typ av fasadlösning. Om den görs fel kan vatten tränga in genom otätheter i putsen och ge fuktskador på den innanförliggande gipsskivan eller trästommen.

Bjälklagen är en samverkanskonstruktion av betong och trä. Brettstapelskivan är 140 millimeter tjock. På denna, och förbunden med den, har gjutits 120 millimeter betong. Därigenom uppnås tillräcklig bärförmåga. För att uppnå tillräcklig stegljuds­isolering ligger en 30 millimeter tjock steg­ljudsskiva på ovansidan och därpå har 74 millimeter betong med inlagda värmerör gjutits. Undersidan av trä beströks med svårantändbar transparent brandskyddsbehandling. Den sammanlagda konstruktionens tjocklek är endast 404 mm, vilket är tunt jämfört med de bjälklagskonstruktioner av trä som vanligen föredras i Sverige. Hybridkonstruktion med två material, trä och betong, ger en effektiv bjälklagslösning. 

The Cube av Hawkins\Brown i London, Storbritannien

Storbritanniens högsta trähus ligger på Wenlock Road i stads­delen Hackney i London. Huset, som har fått namnet The Cube, är 33 meter högt och har 10 våningar.

Arkitekturen är iögonfallande. Våningsplanen är korsformade med något förskjutna armar. Genom att vrida dem parvis hindras insyn från grannarna samtidigt som det skapas terrasser med olika orientering. Lägenheterna får genom sina stora fönster ett stort och naturligt ljusinsläpp.

Till en kärna av betong har trappor och hissar förlagts. Huset i övrigt är byggt med en så kallad hybrid kl-träkonstruktion. Stålramar innesluter skivor av kl-trä och de är förenade genom starka beslag. Detta är ett sätt att bygga som lämpar sig för höga hus. Stommen blir både lätt och stabil samtidigt som den har hög bärförmåga. Den blir enkel att montera samtidigt som den ger mycket lägre emission av koldioxid än om den varit byggd av stål eller betong.

Fasaden består av panel av jättetuja (western red cedar), och framför två av fasaderna finns ett storrutigt nätverk murat av tegel.