Moderna konstruktioner med oändliga möjligheter

Industriellt träbyggande. Moderna trähus byggs med robotar, 3D-teknik och prefabricerade moduler. Ett nära samarbete mellan arkitekt, konstruktör och producent öppnar för obegränsade möjligheter för träbyggandet.

UR KLIMATSYNPUNKT ÄR det förnybara träet det bästa materialvalet. Industriellt träbyggande är dessutom ett effektivt sätt att bygga flerbostadshus, och därför ökar intresset stadigt. Stora delar av byggnaden, i vissa fall upp till 80 procent, kan med ett mini­malt resursslöseri tillverkas i fabrik för att enkelt monteras ihop på byggarbetsplatsen.

− Det är ett ekonomiskt sätt att bygga. Med hög prefabriceringsgrad går det också fort, säger Mikael Lindberg, vd för Martinsons Byggsystem.
Den låga vikten innebär minskad transport­kostnad och miljöbelastning. Prefabriceringen kan tas flera steg längre än med traditionella material. En modern trästomme, oftast tillverkad av gran, har i princip alla byggdelar klara.

− Vi har tagit ett stort steg bort från det traditionella platsbyggandet. Ska det sågas, borras och fräsas, ska det göras i fabrik, säger Johan Åhlén, vd på Moelven Töreboda.

Bland dagens producenter av stora trähus är volymelement den lösning som används mest. Moduler av hela eller delar av rum kan levereras fullt utrustade och sedan enkelt monteras där huset ska stå. För mer oregelbundna former och öppnare planlösningar är planelement och pelarbalksystem en bättre lösning. I jämförelse med volymelement innebär det mer montage på plats, men ändå med komponenter som har hög färdigställandegrad från fabrik.

LÄTTBYGGNADSTEKNIK INNEBÄR ATT bygg­modulerna förproduceras i fabrik och levereras färdigkapade, sorterade och uppmärkta till byggarbetsplatsen. Ingen tillsågning och inget spill på plats, allt är förberett för montering. Träets låga vikt innebär lättare lyft och färre belastningsskador. Med lättbyggnadsteknik är det enkelt att skapa förtätning i större städer, antingen genom extra våningsplan på befintliga hus eller genom att bebygga mark som tidigare bedömts obyggbar. Korslimmat trä (KL-trä) och pelarbalksystem med limträ, eller en kombination av dessa, lämpar sig för högre byggnader eller byggnader med större spännvidder.

− Men man kan skapa samma egenskaper i en byggnad oavsett teknik. Mycket handlar om tycke och smak. Vill du ha synligt trä invändigt passar en stomme av KL-trä bra som en del av interiören. Annars är det mer rationellt att använda sig av en pelarbalksystem av limträ, säger Johan Åhlén.

och Japan är föregångsländer för höghusbyggen i trä. I Europa ligger Skottland långt framme, över 30 procent av flerbostadshusen byggs i trä och i hög grad prefabricerat. Den skotska regeringen ställer tydliga krav på hållbara lösningar inom byggindustrin.

Liknande krav vore önskvärda i Sverige, anser Susanne Rudenstam, chef för Sveriges Träbyggnadskansli.

− Det är bra att Boverket har fått i uppdrag att titta på hur klimathänsyn kan föras in i byggreglerna. När byggbranschen kan visa hela byggprocessens miljöpåverkan stärker det träets konkurrenskraft, säger hon.

OM LÖFTENA OM ett ökat bostadsbyggande infrias står Sverige snart inför en byggexplosion med upp emot 50 000 nya lägenheter om året under fem år. Tomas Nord, forskare vid Linköpings universitet som särskilt intresserat sig för träindustrin, beräknar att trä bör kunna öka sin marknadsandel från dagens tio procent till 30–35 procent inom tio år.

Men vanans makt är stor. Alltjämt finns det en aktiv generation som aldrig har fått lära sig bygga högt med trä. På utbildnings­sidan tar det tid att föra in trä som ett självklart material. Fördomar florerar kring brand, fukt, akustik och stabilitet.

− Det kräver en hel del av oss att förklara varför och hur vi klarar det. Det är ett sälj­arbete som inte är nödvändigt för de traditionella materialen. Men för varje projekt vi gör bidrar vi till att öka kompetensen på beställarsidan, säger Johan Åhlén.

Han tycker att det är viktigt att projekt­supporten finns nära bygget, att leverantören är tillgänglig under hela processen, framför allt nu i lindan av ett byggsystems utveckling. Susanne Rudenstam betonar också vikten av att sprida kunskap.

− Nyckelordet är samarbete, att komma in tidigt i processen och få alla aktörer att tänka trä. Som branschföreträdare ser vi till att det finns fakta- och beräkningsunderlag, som ofta efterfrågas från konstruktörshåll.

MARTINSONS BYGGSYSTEM HAR skapat ett koncept för hus i trä tillsammans med teknikkonsultbolaget Tyréns och Murman Arkitekter.

− Vi sätter oss ner med ett vitt papper för att se på lösningarna från början, just för att arkitekten inte ska hinna springa iväg för långt innan vi måste säga: »Vänta nu! Nu måste du ändra spännvidder och utformning på huset för att det ska passa vårt system«, säger Mikael Lindberg.

Det är just en sådan öppenhet som Tomas Nord förespråkar. Leverantörerna måste vara tydliga med vad som krävs för att det ska gå att bygga rationellt.

− Se på bilindustrin. Där finns en grundplattform som bas för designen, men därutöver är möjligheterna oändliga att modifiera utseende och funktioner. Genom att utarbeta ett modellprogram kan man skapa ett stabilt system, där vissa aktörer tar modellansvaret, medan andra skapar nya lösningar baserade på dessa modeller. Det är en bra väg framåt.

Så här ser det ännu inte ut i byggsektorn, men Tomas Nord betonar att förutsättningarna finns för en liknande utveckling som inom bilindustrin, speciellt inom det industriella byggandet. Där utgår man från en produktplattform och skapar effektiva och standar­diserade processer.

− För att skapa skalfördelar bör man i framtiden kunna kopiera bilindustrins modul- och systemleverantörskoncept.

3d-teknik och prefabricerat i innovativa byggnader

Vi har tittat närmare på fyra projekt som drar fördel av möjligheterna med industriellt träbyggande. Endast förutsättningar och metoder skiljer sig åt.

»TREET«, VÄRLDENS HÖGSTA bostadshus i trä, tronar med sina 14 våningar intill Puddefjordsbron vid Damsgårdssundet i Bergen.

− »Treet« ska inte bara vara rotat i den norska trätraditionens långa historia, utan också passa in i en modern skandinavisk designtradition med fokus på goda material, solitt hantverk och smart design, säger chefsarkitekten Per Reigstad.

Tre typer av träkonstruktioner har använts, med den bärande konstruktionen lagd på utsidan. Ramverket, som möjliggör den höga höjden, är gjort av limträ och skyddas av inglasade balkonger på två sidor. Invändigt är alla schakt gjorda av KL-trä.

Lägenheterna levereras som nästan inflyttningsklara moduler, volymelement, och staplades på varandra, fyra våningsplan i taget. På våning fem och tio byggdes två plattformar, förstärkta med tre meter höga limträbalkar, som förankrades i bärsystemet.

− De största modulerna är 5,4 meter breda. Det bidrar till en effektiv användning av moduler i förhållande till planlösning, säger Per Reigstad.

Hela bygget är 3d-prospekterat och digitaliserat med en hög grad av CNC-produktion. Leverantören deltog redan under prospekteringen för att skapa ett bygge anpassat efter leveranserna och inte tvärtom.

En tydlig kommunikation har varit ett måste. Per Reigstad tillskriver det öppna neutrala filformatet ifc, som möjliggör utbyte av information mellan CAD-program och andra mjukvaror, en stor del av framgången.

− Det har varit en spännande och lärorik process. Samarbetet har fungerat utmärkt. Eftersom det har krävts en hög grad innovativa lösningar har det varit nödvändigt att tänka tvärfackligt.

3D-TEKNIKEN SPELADE ÄVEN stor roll när Preikestolen i natursköna Strand i Norge skapades. Det 1 100 kvadratmeter stora hotellet kom till när Stavanger Turistforening ville utöka utbudet på platsen med en restaurang och mer bekväm övernattning. Ovan mark är det i stort sett helt i trä. Med en takutformning som anspelar på de omgivande terrängformationerna smälter det väl in i det omgivande landskapet.

Här har systemet Holz100 använts. Det består av flera lager av träreglar som hålls samman av trädymlingar. Totalt utgörs huset av 400 planelement. All konstruktion i innerväggar, ytterväggar, omslag och tak är i massivträ.

− Vi ville använda den här tekniken för de miljö­mässiga och estetiska egenskaperna. De robusta träkonstruktionerna exponeras och ger associationer till traditionell norsk arkitektur, säger Dag Strass på den ansvariga arkitektfirman Helen & Hard.

Huvudformen designades och modellerades i 3d. Underlaget till elementritningarna togs fram i samarbete med en ingenjörsfirma. Utifrån detta skapade producenten ritningar och 3d-modeller av de enskilda elementen, som synades av arkitekterna innan de gick i produktion, berättar Dag Strass.

− Tack vare det goda samarbetet kunde vi gå in och modifiera konstruktionen av några av elementen, för att lösa statiska utmaningar och skapa det karaktäristiska uttrycket i restaurangområdet.

– Prefabricering ger arkitekten bättre kontroll över resultatet, då geometri och skarvar kan granskas i 3D på förhand. Man blir inte lika beroende av hantverkarnas noggrannhet och förmåga att läsa ritningar, avslutar Dag Strass.

LANDESGARTENSCHAU EXHIBITION HALL i Schwäbisch Gmünd nära Stuttgart är en arkitektonisk prototyp och en del av forskningsprojektet »Robotik i träbyggande«, som stadens universitet driver tillsammans med ett antal projektpartners. Det är den första byggnaden med en huvudsaklig struktur bestående av prefabricerade, robotframställda bokplywoodskivor, 243 stycken för att vara exakt. 12 kubikmeter bokplywood användes för att omsluta 605 kubikmeters bruttovolym.

Isolering, tätskikt och fasadbeklädnad har också prefabricerats digitalt. Allt trämaterial odlades, bearbetades och tillverkades inom en radie av 25 mil från byggplatsen. Montaget tog bara fyra veckor.

Tre av universitetets institut – Institute for Computional Design (ICD), Institute of Building Structures and Structural Design (ITKE) och Institute of Engineering Geodesy (IIGS) – har gemensamt utvecklat det innovativa lättkonstruktionssystemet.

Skivsystemet utgör både byggnadens struktur och dess hölje. De belastningar som uppstår runt skivornas kanter överförs effektivt genom de 7 600 enskilda fingerfogarna, som säkrar byggnadens stabilitet, förklarar professor Achim Menges på ICD.

− Denna nya form av träkonstruktion gör det möjligt att använda endast 50 millimeter tjocka plywoodskivor.

Tanken är att visa möjligheterna med digital arkitektur, hur konstruktionsberäkning, simulering och tillverkningsmetoder kan användas för att skapa resurseffektiva konstruktioner av trä. Tyngdpunkten ligger på att utveckla en sammanhängande digital kedja under hela processen.

ICD:s konstruktionsberäkningsverktyg har gjort det möjligt att inkludera materialets egenskaper och tillverkningsparametrar i designprocessen. I stället för att rita varje skiva manuellt används simulering för att automatiskt finna rätt form. Utan robottekniken hade den komplexa strukturen varit omöjlig, betonar Achim Menges.

− Jämfört med konventionella prefabriceringsmetoder möjliggör den här tillverkningstekniken en mycket större precision.

NYA DIGITALA PRODUKTIONSMETODER ligger också till grund för det innovativa Köpenhamnsföretaget Eentileens (1:1) vision att sudda ut gränsen mellan arkitekten och byggaren. Tanken är att erbjuda ett skräddarsytt byggsystem. »Skriv ut ditt hus« lyder devisen. Eentileen erbjuder allt från standard- till speciallösningar. Gemensamt för alla konstruktioner är att de förproduceras i fabrik eller vid bygget med en CNC-maskin. Robotar används också i allt större utsträckning. Eentileens första digitalt producerade hus, Villa Asserbo, utanför Köpenhamn, skrevs ut av en stor CNC-skrivare på 820 plywoodskivor.

Fördelen med Eentileens prefabricerade element är att de är små och flexibla. De produceras direkt från en 3d-designfil och kan lätt anpassas till designen. En direkt förbindelse mellan design, produktion och montage borgar för hög precision och få fel.

Standardsegmentet erbjuder ett antal färdiga modullösningar att välja mellan. Premiumsegmentet kan utformas efter eget huvud och ändå levereras som en byggsats klar att montera, med fönster, dörrar samt vägg- och fasadbeklädnad redan på plats. Andra arkitekter kan lätt skapa egna lösningar.

Eentileen använder uteslutande trä i konstruktionen. Träfiberisoleringen hanterar både fukt och värme. Det ger ett gott inomhusklimat som inte kräver fuktspärr, förklarar Frederik Agdrup.

TEXT Johan Bentzel

Läs de senaste artiklarna