Den meteoriska uppgången för massivt trä är bokstavlig och långvarig

Sustainalytics Justin Cheng beskriver tillväxten av massivt trä som ett ersättningsbyggnadsmaterial, och förklarar varför betong är på väg bort från strålkastarljuset...  

Sustainalytics 2022-04-20 | 11:37
Facebook Twitter LinkedIn

Skyscrapers

Klimattoppmötet Cop26, som beskrivs som "den sista bästa chansen att få kontroll över klimatförändringarna", resulterade i många utfästelser från länder om att minska koldioxidutsläppen, inleda miljöåterställning och investera i gröna initiativ. Även om målen och vägen dit varierar understryker det den uppgift som ligger framför oss - att begränsa den globala temperaturökningen.

Enligt Internationella energiorganet (IEA) kommer nästan 40 procent av de globala koldioxidutsläppen från byggprocessen och driften av byggnader. Samtidigt räknar en Marsh McLennan-rapport med att den globala byggproduktionen kommer att öka med 42 procent fram till 2030. Dessa siffror tyder på att fastighetsutvecklingsindustrin kan utsättas för påtryckningar för att hitta möjligheter att stödja COP26-målen. 

Som en innovation i branschen släpper massivaträkonstruktioner ut betydligt mindre kol än traditionella betong- och metallkonstruktioner, medan modulär konstruktion säkerställer användbarhet över många byggnadstyper. Denna artikel granskar några av farhågorna om strukturell styrka, brandsäkerhet, regelkompatibilitet, kostnadsbesparingar och hållbarheten i ökat skogsbruk. Därefter undersöks nuvarande byggnader och projekt i massivt trä och tittar på deras livskraft som ett alternativt material.

Vad är massivt trä?

Massivaträkonstruktioner kan härledas tillbaka till Österrike och Tyskland på 1970-talet. Det spred sig sedan över Europa på 1990-talet med utvecklingen av korslimmat trä (CLT). I Nordamerika har det blivit en tillväxtmarknad under de senaste åren.

CLT beskriver en kategori av konstruerade träprodukter som tillverkas genom att komprimera och limma ihop tre lager eller mer millimetertjockt trä, vilket möjliggör tillverkning utanför anläggningen och användning som byggnadskomponenter, såsom stora träpaneler eller bärande konstruktionspelare och balkar, säkrade på plats med fästelement eller lim. Massivt trä kan byggas på ett sådant sätt att dess hållfasthetsbetyg kan likställas med betong och stål, samtidigt som det väger betydligt mindre.

Massivt trä kan användas som komplement- eller ersättningsmaterial till stål- och betongkonstruktioner eller i en fullvirkesramkonstruktion. För entreprenörer kompletteras monteringen på plats ofta med enkla handverktyg och minimalt tung utrustning. 

Själva virket kan hålla koldioxiden borta från atmosfären så länge det inte förbränns eller förstörs. Eftersom FN räknar med att den globala stadsbefolkningen ska öka med nästan 50 procent fram till 2050 kan massivt trä vara ett alternativ för att bidra till att begränsa de globala temperaturökningarna när efterfrågan på byggnader ökar.

Men kostnaden då?

Medan kostnaderna kommer att variera beroende på region, användningsområde, storlek och omfattning för varje projekt, så beräknas CLT kosta mellan 2,300 och 2,900 dollar per kvadratmeter i Europa, vilket är högre än jämförbara betongkomponenter.

I USA fann en studie från 2021 av det amerikanska arkitektföretaget LPA Design att CLT skulle kosta cirka 10 dollar mer per kvadratmeter än en konventionell stål- och betongbyggnad i en kommersiell kontorsbyggnad. 

Trots det något högre kostnaden kan den kompenseras genom kostnadsbesparingar på andra håll i projekten. Att införliva mer modulära komponenter i konstruktioner över skräddarsydda komponenter kan till exempel bidra till att minska kostnaderna. Den globala CLT-produktionskapaciteten uppskattades till 2,8 miljoner kubikmeter, där Europa och Nordamerika stod för den största andelen på 48% respektive 43%.  

CLT-byggkomponenter kan också massproduceras och förmonteras utanför anläggningen före leverans på plats, vilket minskar utvecklingsledtiderna och arbetskraftskostnaderna. Och eftersom CLT-komponenter väger cirka 30% mindre än betongekvivalenter, kan ytterligare besparingar hittas genom lägre transportkostnader, vilket skapar mindre byggnadsfundament, minskade kran- och tunga utrustningsuthyrningsbehov, lägre kostnader för invändig finish och mindre materialavfall, vilket också kompenserar det initialt högre utlägget.

Strukturell styrka och brandrisk

Produktionsprocessen för massivt trä (komprimering av trälager och kemisk behandling) ger komponenterna dess draghållfasthet. Att bara vara en bråkdel av betongens och stålets densitet med jämförbara hållfasthetsklassificeringar innebär att trävaror är lättare och har högre hållfasthetsgrad.

Allt detta möjliggör mindre byggnadsfundament samtidigt som det stöder laster som är jämförbara med stålkomponenter. Andra fördelar med massivt trä är motståndskraften mot sidobelastningar utan att förvrängaa eller brytas, såsom kraftiga vindar och jordbävningsrelaterade krafter, som är viktiga egenskaper för byggnader i seismiska zoner eller som riskerar höga vindar.

Trä uppfattas som ett brandfarligt material, men massivt trä är i sig brandsäkert. Detta uppnås genom att den yttre ytan förkolnas när den utsätts för brand, vilket fungerar som isolering och fördröjer värmeeffekterna på den strukturella kärnan, vilket saktar ned utvecklingen av lågor.

Externa tester med CLT-panelväggar har sett den tåla 982 grader Celcius värme i över tre timmar, långt utöver det två timmars betyg som krävs i byggkoder. International Code Council (ICC), ett organ som reglerar universella byggnormer, fastställde brandsäkerhetsklassificeringar som en del av 2021 års IBC-ändringar av massivt trä och den internationella brandlagen, vilket ytterligare legitimerar massivt trä som ett säkert byggmaterial.

Regelverkskompatibilitet 

Och på tal om reglering har den internationella bygglagen (IBC) sedan 2015 inkluderat bestämmelser om att trämaterial ska användas i byggnader. Under 2018 hade ICC röstat för att rekommendera massiva trävirkesvaror, vilket kulminerade i IBC-koden från 2021, som införde 14 ändringsförslag, inklusive införandet av tre nya byggtyper för massivt trä som möjliggör byggnader upp till 18 våningar.

Eurocode 5, en europeisk konstruktionsstandard för byggnadsdesign och konstruktion med trä, uppdaterades 2019 (den första större översynen på 15 år) för att inkludera CLT-material och bärande standarder. Delstaterna Kalifornien, Oregon, Washington och Utah, plus städer som Denver och New York, har ändrat sina byggregler för att tillåta projekt med massivt trä att bygga högre. 

Deforestation

Myter och missuppfattningar

En missuppfattning är att efterfrågan på massivt trä kräver avverkning av större träd vilket sedan orsakar avskogning. Eftersom trä är en förnybar resurs kan det förnyas med hjälp av hållbara skogsbruksmetoder.

Massivt trä utgörs i allmänhet av yngre, snabbväxande träd (t.ex. gran) som i genomsnitt är mindre än 11 tum i diameter. I kombination med ansvarsfulla skogsbruksmetoder lämnar den gamla träd orörda. Enligt FN:s rapport The State of the World's Forests 2020 är några av de största användningsområdena som bidrar till den globala avskogningen jordbruk (kommersiell och lokal) och gruvdrift, som står för 73 respektive 7 procent.

I hela EU har medlemsländerna antagit nationell skogslagstiftning för att säkerställa ett hållbart skogsbruk, vilket har ökat skogstäcket i Europa under de senaste 30 åren. I USA fann en rapport från US Forest Service 2018 att 67% av landets skogsmark var lagligt tillgänglig för avverkning, men mindre än 2% noterade någon trädavverkning varje år.

Fallstudier

Sara Kulturhus (Skellefteå, Sweden)

Sara Kulturhus är byggt av arkitektbyrån White Arkitekter och är ett kulturcentrum med hotell i sina lokaler i Norra Sverige. Denna 323 000 kvadratmeter stora byggnad färdigställdes i september 2021 och innehåller utställningshallar och scener, ett bibliotek och ett 20-våningshotell. Förutom den underjordiska strukturen och några bärande stålbalkar i foajén, tillverkades esten av konstruktionskomponenterna av mass ivt trä som avverkats inom 50 mil från Skellefteå och frästs till prefabricerade komponenter, med hotelldelen konstruerad genom att stapla självbärande lådor på plats. Virket som används beräknas lagra cirka 6 000 ton CO2, med solpaneler och effektiva energisystem som ytterligare minimerar dess koldioxidavtryck.

Ascent Tower (Milwaukee, WI)

Det 259 våningar höga bostadstornet, som utvecklades av New Land Enterprises och beräknas stå klart hösten 2022, rapporteras vara Nordamerikas högsta hybridvirkesbyggnad på 284 fot. Hybridvirket och betongkonstruktionen (det senare materialet för dess grund och grundläggande strukturella stabilitet) fick ett federalt bidrag från US Forest Service för att bedöma kapaciteten hos massivt trä att uppfylla amerikanska byggregler. New Land Enterprises säger att användning av träbalkar, plattor och kolonner kommer att kompensera tillräckligt med CO2 för att driva 1 200 bostäder varje år jämfört med att använda betong.

80 M Street (Washington DC)

På uppdrag av Columbia Property Trust byggdes 80 M street ursprungligen som en traditionell kontorsbyggnad i stål och betong 2001. Efterfrågan på att lägga till ytterligare densitet i befintliga affärsdistrikt samtidigt som man följer kommunala byggregler (som begränsade byggnadshöjderna till 130 fot höga) och grundviktsbegränsningar, visade förmågan hos massivt trä att vara ett extra huvudelement i en befintlig byggnad. Trots att man lade till ytterligare två våningar och 105 000 kvadratmeter utrymme till sjuvåningskonstruktionen krävde inte den inneboende lättheten i massiva träet ytterligare grundläggande förstärkning, medan dess prefabricerade komponenter undvek betydande störningar på plats för befintliga hyresgäster. Det ytterligare projektet beräknas vara klart i mitten av 2022.

Och framtiden?

Även om massivt trä kanske inte är lämpligt för varje projekt, kan det spela en stor roll i framtidens konstruktion. UNEP:s rapport om utsläppsgapet 2020 visade att byggnader och städer är bland de sex sektorer som kommer att spela en nyckelroll för att begränsa temperaturökningen till 1,5 grader Celsius, framförallt då trä binder ol och är förnybar.

Modulära konstruktioner för att möjliggöra montering utanför anläggningen, minskad byggtid på plats, lättare komponenter och mindre materialavfall kan ge kostnadsbesparingar. Möjligheten att återanvända massvirkeskomponenter är en annan stor positiv faktor, eftersom begreppet "övergång till en cirkulär ekonomi" får alltmer uppmärksamhet.

På Sustainalytics förväntar vi oss att massivt trä kommer att tilltala konsumenter och utvecklare allt mer under de kommande åren. Drivkrafter inkluderar ytterligare globala byggregler som möjliggör högre träbyggnadsprojekt, tekniska framsteg inom material- och tekniska lösningar för att möjliggöra en mer kostnadseffektiv och utbredd användning av massivt trä och ökad medvetenhet bland investerare och konsumenter.

Justin Cheng är senioranalytiker för ESG inom försäkrings-, fastighets- och kapitalförvaltningssektorerna på Sustainalytics, ett Morningstar-företag.

Facebook Twitter LinkedIn

About Author

Sustainalytics  är en ledande oberoende global leverantör av ESG-analys (miljö, social styrning och bolagsstyrning). 

© Copyright 2022 Morningstar, Inc. Alla rättigheter förbehållna.

Användarvillkor        Privacy Policy        Cookie Settings