Massensperrholzplatten verleihen Oakland, Kalifornien, High Festigkeit und Geschwindigkeit

Der Entwickler möchte zeigen, wie der Einsatz von Massivplatten auf Brettsperrholz den Bau beschleunigen und zu einem strukturell stabileren Gebäude führen kann. Fotos mit freundlicher Genehmigung von DCI Engineers

Wenn 1510 Webster in der Innenstadt von Oakland fertiggestellt ist, prahlt der kalifornische Entwickler oWow damit, dass die 19-stöckige Wohnsiedlung mit gemischter Nutzung eines der höchsten punktuellen Holzgebäude des Landes sein wird. Von außen ist das Projekt, das 236 Wohneinheiten und Gewerbeflächen im Erdgeschoss umfasst, kaum von benachbarten Betongebäuden zu unterscheiden, sagt Andy Ball, Präsident von oWow. Doch im Inneren ermöglichte der Einsatz eines massiven Sperrholzverkleidungssystems den Bauunternehmern, die Böden des Gebäudes in fast der Hälfte der Zeit und mit der Hälfte des Arbeitsaufwands zu errichten, der normalerweise für Betonentwicklungen erforderlich wäre, sagt Ball.

„Normalerweise kommt man mit Beton mit sieben Tagen [pro Etage] ziemlich schnell voran“, sagt Ball. „Aber mit diesem Massenlagenprodukt können wir an einem Tag einen ganzen Boden verlegen“, in etwa sechs Stunden, sagt er. Mit dem Spatenstich im Oktober 2022 begann 1510 Webster mit der Sanierung, dem Abriss und der Stützung eines bestehenden dreistöckigen Betongebäudes. Das Fundament des Gebäudes wurde in der zweiten Januarwoche gegossen, sechs Monate später folgten der Kern und die Scherwand. Laut Ball begann die Installation des Massenschichtplattensystems am 4. Mai.

„Wir kommen so schnell voran, dass wir alle drei Tage eine neue Etage fertigstellen“, sagt er.

Die Bauvorschriften für Hochhäuser aus massivem Holz vom Typ IV-A erlauben nicht mehr als 18 Stockwerke aus massivem Holz in einer 270 Fuß hohen Struktur. Foto mit freundlicher Genehmigung von DCI Engineers

Zusätzlich zu 1510 Webster entwickelt oWow ein angrenzendes Fassadengebäude in 1523 Harrison gemäß der neuen kalifornischen Bauvorschrift für Hochhäuser aus Massivholz vom Typ IV-A, die nicht mehr als 18 Stockwerke aus Massivholz in einem 270-Fuß-Gebäude zulässt Struktur. In 3403 Piedmont baut oWow nach der Norm für Flachbauten des Typs IV-C, was nicht mehr als acht Massivholzgeschosse in einem 85 Fuß hohen Gebäude zulässt. In San Francisco befinde sich das Unternehmen laut Ball ebenfalls in der Anfangsphase eines mittelgroßen Hochhausprojekts, das nach den Vorschriften des Typs IV-B gebaut wurde, der nicht mehr als 12 Stockwerke aus Massivholz in einer 180 Fuß hohen Struktur zulässt.

„Es handelt sich dabei um die neuen Vorschriften für Massivholz, und jede davon bezieht sich auf die Brandgefahr, von der sie glauben, dass sie hoch ist, und jede hat unterschiedliche Einschränkungen“, erklärt Ball. Beispielsweise muss der Typ IV-A-Code einen dreistündigen Brandschutz für die Primärstruktur, Böden und Säulen vorsehen, was bei 1510 Webster erreicht wird, indem die Massenlagenverkleidung mit drei Schichten Trockenbau abgedeckt und eine Stunde lang verwendet wird Holzkohle aus dem Massivholz, wohingegen Gebäude aus Massivschichtholz vom Typ IV-C eine vollständig freiliegende Verkleidung haben können.

Die bezugsfertige Eröffnung wird voraussichtlich später in diesem Jahr erfolgen. Die integrierten Architektur- und Generalunternehmerabteilungen von oWow haben die frühen Entwicklungsphasen von 1510 Webster betreut. DCI Engineers mit Hauptsitz in Seattle beteiligte sich als Bauingenieur an dem Projekt, um bei der unabhängigen Prüfung der Massensperrholzplatten anhand der Standards für Brettsperrholz (CLT) zu helfen. DCI-Ingenieure stellten fest, dass Massenlagen CLT, das traditionell im Holzmassivbau verwendet wird, mit einem Druck von bis zu 140.000 Pfund übertrafen. „Und es gab immer noch keinen Durchschlag“, sagt Ball. „Es hatte einen Längsbiegebruch. Als der Druck nachgelassen wurde, nahm es wieder seine ursprüngliche Form an.“

Laut Jeff D. Brink, CEO von DCI Engineers, liegen die strukturellen Vorteile von Massenlagenplatten gegenüber herkömmlichem CLT in der Art und Weise, wie das Produkt hergestellt wird. Herkömmliches CLT wird hergestellt, indem 2 x 6er aus alten Bäumen herausgeschnitten und zu Platten gepresst werden. Bei der Herstellung von Massive-Ply-Vertäfelungen werden die Lagen von Baumstämmen abgeschält und anschließend mit zusätzlichem Furnier auf die gewünschte Dicke gepresst. Das Ergebnis ist ein leichteres, stärkeres Material mit rund 25 % weniger Holzabfällen.

„Wir wussten, dass es viel Kapazität hatte, aber wir wussten nicht, wie weit wir das Material ausreizen konnten, weil es noch nicht wirklich im Detail getestet worden war“, erklärt Brink. „Aus struktureller Sicht ist das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht im Vergleich zu CLT besser, und das liegt daran, dass es sich im Wesentlichen um Sperrholz handelt, das immer dicker wird. Egal wie dick man es braucht, so dick machen sie es.“

Die Massenlagenverkleidung für 1510 Webster wurde von Freres Engineered Wood mit Sitz in Oregon hergestellt und per Fracht nach Nordkalifornien transportiert, was laut oWow auch die Projektkosten senkte und die Nachhaltigkeit erhöhte.

Aufgrund seiner leichten Zusammensetzung ist die Installation von Massensperrholzverkleidungen ein leiserer und schnellerer Bauprozess, der mit weniger Teammonteuren durchgeführt werden kann. Foto mit freundlicher Genehmigung von Webcor

Massenschichtplatten können aus Bäumen mit Durchmessern von 6 Zoll bis 12 Zoll hergestellt werden, sagt Ball, indem verbrannte Bäume, gekrönte, verdünnte, zweite und dritte Wachstumsfasern und andere Baumteile verwendet werden, die nicht für das Fräsen von maßhaltigem Schnittholz geeignet sind – was erforderlich ist Bäume mit einem Durchmesser von 12 bis 20 Zoll.

„Massenschichtplatten bieten einen tragfähigen Markt zur Unterstützung verantwortungsvoller Forstwirtschaftspraktiken, die das Ausmaß der jüngsten verheerenden Waldbrände deutlich reduzieren können“, sagt Ball. „Für jeden Kubikmeter Holz, der 1 Kubikmeter Beton ersetzt, wird verhindert, dass 2 Tonnen CO2 in die Atmosphäre gelangen.“

Aus struktureller Sicht brauchten sie laut Brink durch den Einsatz von Massenlagenplatten bei der Konstruktion von 1510 Webster nur einen Betonturm und eine Scherwand zu verwenden und konnten außerdem die Stützenabstände des Gebäudes weiter auseinander verschieben, um ein 5-Zoll-Gebäude zu tragen. In. massiver Sperrholzboden. „Wenn wir CLT verwenden würden, um die gleichen strukturellen Vorteile zu erzielen, wäre es 7 5/8 Zoll dick“, sagt er. „Genau hier sparen wir Gebäudehöhe und Materialkosten und verbessern außerdem den Grundriss des Gebäudes mit weniger Säulen.“

Obwohl 2 Zoll pro Etage „nicht so viel“ sind, sagt Brink, dass diese Einsparungen im Vergleich zu einem 20-stöckigen Gebäude eine Reduzierung der Gebäudehöhe um fast 4 Fuß bedeuten, wodurch auch der Abstand zwischen den Etagen verringert werden kann.

Wenn es um seismische Widerstandsfähigkeit geht, umfassen 1510 Webster und ähnliche Entwicklungen ein seitliches System aus Betonscherwänden, das kodifiziert ist und seit Jahrzehnten verwendet wird. Ein weiterer Vorteil der strukturellen Leichtigkeit des Gebäudes mit Massensperrholz besteht darin, dass es sich genauso gut oder sogar besser verhält als ein herkömmliches Ganzbetongebäude, erklärt Brink.

„Ich sage besser in dem Sinne, dass die seismische Kraft von der Masse angetrieben wird. Die einzige Möglichkeit, dies zu mildern, und das ist ganz einfach, besteht darin, ein Gebäude leichter zu machen“, sagt Brink. Im Vergleich dazu würde ein Betongebäude 7 Zoll erfordern. Er sagt, dass es sich um 20 cm dicke Betonplatten mit Vorspannung handelt, die etwa 100 bis 225 Pfund pro Quadratfuß wiegen können, während eine Massivholzplatte etwa 20 bis 25 Pfund pro Quadratfuß wiegt.

„Bis wir alles da drin haben, gehen wir ganz vorsichtig davon aus, dass das Gebäude die Hälfte eines Betongebäudes wiegt. Was die seismische Widerstandsfähigkeit angeht, haben Sie gerade die seismische Masse Ihres Gebäudes um 50 % reduziert, was ein sehr gutes Zeichen für die seismische Leistung des Gebäudes sein wird“, sagt er.

Die nach Typ 4-A-Vorschriften errichtete Struktur benötigte drei Stunden Brandschutz, was durch die Abdeckung der Massensperrholzplatten mit drei Schichten Trockenbau erreicht wurde. Foto mit freundlicher Genehmigung von DCI Engineers

Zusätzlich zu den inhärenten Vorteilen der CO2-Reduzierung von Holzmassivgebäuden gegenüber Betonkonstruktionen trug der Einsatz von Massivplatten bei 1510 Webster zu einer Reihe von Kosten-, Material- und Arbeitseinsparungen bei. Mit einer leichteren Scherwand und leichteren Gebäudefundamenten konnte das Monteurteam von Webcor die für die Installation der MPP-Plattenböden und -säulen des Gebäudes erforderliche Mannschaftsstärke im Vergleich zu einem Betonprojekt gleicher Größe reduzieren.

Chris Plue, Präsident von Webcor, bezeichnete das Verfahren als „revolutionär“ hinsichtlich der Zeitersparnis im Vergleich zu herkömmlichen Betonböden. Ein großer Teil davon war auf das Vorfertigungssystem von oWow zurückzuführen, das es ermöglichte, die vorgefertigten Massenlagenstücke anzuheben und mithilfe von Kupplungsvorrichtungen einzurasten.

„Wir haben CLT nur in sehr begrenztem Umfang durchgeführt. Wir haben schon immer Dinge für Beton vorbereitet, und wir bauen sie auf die gleiche Weise für CLT auf, und wir bauen sie auf die gleiche Weise für Massenlagen auf“, erklärt Plue und erklärt, dass Webcor noch nie zuvor ein Gebäude mit Massenlagen fertiggestellt hatte. „Aber im Grunde handelt es sich um die gleiche Disziplin, die auch ein Bauunternehmer für Hochhausbetonarbeiten anwenden würde. oWow hat sich etwas ausgedacht, bei dem wir unsere Standardtechniken nutzen und es unglaublich schnell installieren können.“

Bei der Aufschlüsselung des Arbeitszyklus erklärt Webcor, dass für die Fertigstellung der Level 4 bis 8 ein viertägiger Zyklus verwendet wurde, der die Installation von 31 MPP-Panels, 90 MPP-Säulen, allen Schleppplatten und Panel-Splines sowie das Verstärken, Formen, Gießen und Abziehen der Kernwand und der Scherwand.

Für die Level 9 bis 17 arbeiteten die Rigger von Webcor in einem dreitägigen Zyklus mit 23 MPP-Platten, 60 MPP-Säulen, Schleppplatten, Panel-Splines sowie dem Verstärken, Formen, Gießen und Abziehen des Kerns und der Scherwand.

In den letzten drei Stockwerken 18 bis 20 konnten die Webcor-Teams nach Fertigstellung des Kerns und der Scherwand in einem zweitägigen Zyklus 23 MPP-Paneele, 60 MPP-Säulen, Schleppplatten und Paneelverzahnungen installieren. Nach Angaben des Webcor-Teams wurden alle Arbeiten in einer einzigen Schicht erledigt.

Plue fügt hinzu, dass einige Betonbauunternehmer bei der Massenverlegung „nicht sicher“ sind, weil sie befürchten, dass sie dadurch ihre Lebensgrundlage verlieren würden, weil es sich nicht mehr um eine Betonkonstruktion handelt. „Aber es ist eigentlich das Gegenteil“, sagt er. „Sie haben alle Kräne und alle Monteure, um die Arbeit zu erledigen, also sollten sie keine Angst davor haben. Es ist sehr nachhaltig. Es gibt noch eine Betonkernwand und ein Betonfundament, also gibt es jede Menge Betonarbeiten.“

In unabhängigen Strukturtests haben oWow und DCI Engineers herausgefunden, dass die Verwendung von Massensperrholzplatten das Gewicht des Gebäudes halbiert und so seine Widerstandsfähigkeit gegenüber den seismischen Kräften der Region verbessert. Foto mit freundlicher Genehmigung von DCI Engineers

Auf die Frage, warum Massensperrholzplatten nicht weit verbreitet sind, erklärt DCI-CEO Brink, dass es eine Reihe von Variablen gibt, die dafür sorgen, dass das System für 1510 Webster funktioniert, darunter die Nähe zu MMP-Ressourcen und ein integriertes Unternehmen wie oWow, das mit den damit verbundenen Risiken vertraut ist neue Entwicklungen.

„oWow hat viel Risiko in das Projekt gesteckt“, sagt Brink. „Wir haben mit ihnen Tests durchgeführt, um die Kapazität des MPP zu ermitteln und um zu beweisen, dass wir ihn für das nutzen können, was wir wollen. Also haben sie Geld in die Tests und die Umsetzung investiert.“

Als DCI begann, 1510 Webster mit oWow zu entwerfen, war Massivholz noch nicht in der Bauordnung verankert, und Brink sagt, dass das Unternehmen viel Weitsicht brauchte, um das Risiko einzugehen. „Wir wussten, dass es kommen würde. Wir wussten, dass es eine Sprache gab, die in den kommenden Code übernommen werden würde, aber oWow war ehrgeizig genug, um darüber hinauszugehen“, sagt er.

Das vorgefertigte Massensperrholz-Verkleidungssystem von oWow ermöglichte es den Teams, Böden und Säulen entsprechend den entsprechenden Teilen effizient zusammenzubauen und einzurasten.

In Anbetracht der Baugeschwindigkeit, des reduzierten CO2-Ausstoßes und der strukturellen Widerstandsfähigkeit könnte Massenbau laut Brink ein ideales System zur Bewältigung der wachsenden Immobilienkrise des Landes sein, wenn die Bauunternehmer die Kosten wettbewerbsfähig halten können.

„Es ist immer noch eine Herausforderung, Massivholzgebäude auf den Punkt zu bringen und konkurrenzfähig zu bleiben, weil es auf dem Markt Generalunternehmer gibt, die sich damit auskennen und die Kosten des Gebäudes ganz davon abhängen, wer der Generalunternehmer ist, der es baut“, sagt er. „Ich denke, dies ist einer der wenigen Fälle im Laufe der Menschheitsgeschichte, in denen wir im wahrsten Sinne des Wortes einen gewaltigen Paradigmenwechsel erleben und ein gewaltiges Umdenken darüber vollziehen, wie wir Gebäude bauen und wie wir es auf effizientere Weise tun können.“ Wir machen es auf eine sicherere Art und Weise und wie machen wir es auf eine nachhaltigere Art und Weise.“

Er fügt hinzu: „Es ist also eine ziemlich einzigartige Zeit in der Branche und ein ziemlich einzigartiges Projekt, an dem man beteiligt sein kann.“

Emell Derra Adolphus verfügt über mehr als ein Jahrzehnt Erfahrung als Autorin und Journalistin. Er ist leitender Redakteur der ENR-Toplisten und Umfragerankings beim ENR-Magazin und verfasst häufig Beiträge zu den Themen Technologie, Klimaresilienz, Vielfalt, Gerechtigkeit und Inklusion.