Mass Timber gjør det mulig å bygge tre-skyskrapere

Erstatning av karbonintensivt stål og betong

Moderne bygninger blir konstruert med betong og stålsøyler i tankene. Dette er fordi disse materialene både er billige og enkle å designe med. Men de har også alvorlige ulemper.

Betong, spesielt armert betong, holder kun noen tiår før den må rives og bygges opp på nytt. Det kan finnes noen nye teknologier som løser disse problemene, som hamp- eller grafenbetong, men ingen er ennå modne nok til å bli brukt globalt.

I tillegg er karbonutslippene fra produksjon av stål og sement en alvorlig bekymring. Sammen står stål og sement for 158 % av verdens klimagassutslipp. Her kan grønn hydrogen eller karbonfri sementteknologi være et alternativ, men det vil ta tid før de blir modne nok.

Heldigvis kan en ny byggemetode som er karbonnegativ (fanger karbon) brukes i dag, ved å bruke kanskje det eldste byggematerialet som menneskeheten kjenner til: tre.

Begrensningene ved tre

Tre har vært grunnlaget for konstruksjon i mesteparten av verden i årtusener. Siden det er en fornybar ressurs som også lagrer karbon i strukturen, ville det gi mening å fortsette å bruke det i stor skala i dag.

I dag brukes tre mest til boliger og mindre bygninger. Dette skyldes at noen problemer har gjort at tre har falt ut av favør for andre materialer i store bygninger, først stein og murstein, og i dag betong og stål:

• Brannfarlighet, med gamle trebygninger ekstremt sårbare for brann.
  • Når hele byer er laget av tre, var katastrofale massive branner alltid en fare, som da hele London brant ned i 1666 i Den store brannen i London som varte i fire hele dager.
• Tre begrenser hvor høye bygninger som kan lages med det, noe som får moderne byer til å foretrekke andre materialer.
• De fleste gamle byggeteknikker håndterer fuktighet dårlig, noe som fører til mugg og råte i trekonstruksjoner.

Så enhver gjenoppblomstring av tre som hovedbyggemateriale må løse alle disse problemene. Heldigvis gjør en ny teknologi kalt «mass timber» akkurat dette.

Mass Timber

I sitt grunnleggende konsept er mass timber veldig lik vanlig kryssfiner, men brukt i en mye større skala. Dette kan gjøres gjennom en rekke teknikker som limer og presser trebitene sammen. Krysslaminert tre (CLT) er vanligvis den viktigste teknikken som brukes for mass timber i dag, på grunn av sin sterke strukturelle integritet.

Kilde: Naturally Wood

En viktig fordel med denne metoden er at den kan lage svært store bjelker, uten å måtte vente på at trær vokser til nødvendig størrelse i århundrer. Dette gjør den både mer økonomisk levedyktig og unngår hogst av gammel skog.

“For omtrent 30 år siden begynte byggherrer i Tyskland og Østerrike å eksperimentere med teknikker for å lage massive treelementer av dette lett tilgjengelige trevirket. De brukte spiker, plugger og lim for å kombinere mindre trestykker til store, sterke og solide masser som ikke krever hogst av store, gamle trær.”

Knowlable Magazine

Bemerkelsesverdig ytelse

Ved bruk av mass timber-teknikker kan bjelker på opptil 50 meter (164 fot) lange lages. For gulv og vegger som i dag er laget av betong, kan CLT-plater på opptil 50 centimeter tykkelse brukes.

Kilde: Stora Enso

Disse trekombinasjonene er faktisk sterkere enn stål per vekt. Den eneste begrensningen er at de er mindre tette enn stål, så de krever mer volum.

Dette betyr at for den høyeste mass timber-bygningen brukes en blanding av stål og mass timber for å redusere størrelsen på de strukturelle bjelkene som støtter strukturen.

Talltrebygning

I dag er den største mass timber-bygningen 25‑etasjes Ascent-skyskraperen i Milwaukee, ferdigstilt i 2022.

Kilde: Thornton Tomasetti

Totalt finnes det nå 84 mass timber‑bygninger på åtte etasjer eller høyere, enten bygget eller under bygging verden over, med ytterligere 55 foreslått.

Foreløpig er dette mest et europeisk fenomen, med 70 % av mass timber‑bygningene laget i regionen. I Nord-Amerika er hybridbygg av stål & mass timber vanligere.

Det som sannsynligvis vil gi et stort løft til denne metoden er godkjenningen i 2021 av mass timber‑konstruksjon opptil 18 etasjer av International Code Council (ICC). ICC er ansvarlig for å publisere International Building Code, som er malen som brukes av byggeregulerende myndigheter over hele verden.

Dette bør tillate at teknikken slutter å være et spesialdesign som krever tidkrevende særskilt tillatelse hver gang, og i stedet blir en standard byggemetode.

Mass timber kan også brukes til industribygg, for eksempel datasentre for Microsoft som bygges med CLT. (MSFT )

Brannsikkerhet

En viktig faktor for å få ICC‑godkjenning for høye mass timber‑bygninger var demonstrasjonen av at de er brannsikre. Dette er spesielt viktig for høye strukturer, da enhver brann må spre seg sakte, slik at folk inne får tid til å evakuere og brannmenn får en sjanse til å slukke brannen.

For eksempel kreves det at materialer i konvensjonelle skyskrapere opprettholder sin integritet i en brann i tre timer eller mer. Av den grunn forbød de fleste lokale sikkerhetskoder inntil nylig tre i høye bygninger.

Hvordan kan mass timber oppnå dette? Hovedsakelig ved å være laget av tre, men ikke som en vanlig trebjelke på andre måter.

Dette ble demonstrert i gass‑drevne kamre for å teste mass timber, eller ved å sette fyr på en modell av en mass timber‑bygning og registrere resultatene. Først etter disse demonstrasjonene aksepterte ICC at materialet var tilstrekkelig trygt.

Det fungerer fordi mass timber‑bitene er svært tykke og samtidig ekstremt tette. Dette har to effekter som dramatisk reduserer brannfaren:

• Det ytre laget danner raskt et tykt lag av forkull som isolerer innsiden fra mesteparten av varmen.
• Materialets tetthet og tykkelse gjør at mesteparten av treet ikke får nok oksygen til å ta fyr.

Muligheter med Mass Timber

Det viktigste løftet med mass timber er å erstatte den ikke‑bærekraftige bruken av energi og sand som kreves av betong‑ og stålbygninger med en fornybar ressurs. Men det har også noen andre fordeler.

Lettvektige bygninger

Siden mass timber faktisk er sterkere enn stål ved tilsvarende masse, og mye lettere enn betong, blir samme bygningstype som ville vært svært tung, mye lettere når den er laget med mass timber.

For eksempel har selskapet Stora Enso kunnet bygge en 12‑etasjes bygning over E4‑motorveien med mass timber, noe som ikke ville vært mulig med en tyngre konstruksjon.

Kilde: Stora Enso

Termisk isolasjon

Tre er generelt en god termisk isolator. Så det kan bidra til å gjøre bygningen mer energieffektiv, selv om det ikke fjerner behovet for ekstra isolasjonslag.

Karbondannelse

Et godt eksempel på mass timbers potensial til å redusere byggeindustriens karbonutslipp ble gitt med den 18‑etasjes Brock Commons‑bygningen i British Columbia.

Den sparte 2 432 metriske tonn CO₂‑utslipp sammenlignet med en tilsvarende betong‑ og stålbygning. Av disse sparte utslippene kom omtrent en fjerdedel fra utslippene som produseres ved fremstilling av stål og sement, og resten fra CO₂ som er lagret i selve treet.

Hvis den blir riktig ivaretatt og/eller resirkulert, kan dette gjøre byene våre til en permanent karbonvask. En stor endring sammenlignet med betong som krever en ny utslippssyklus hvert 50‑70 år når nedslitte armert betong‑bygninger må bygges på nytt.

Estetikk

Generelt foretrekker folk følelsen av levende materialer fremfor den kaldere og mer industrielle følelsen av betong og metall.

Ettersom det er en økende motstand mot brutalistisk moderne arkitektur, kan flere trebygninger gjøre sentrum av byer mer levende og vennlige, noe som kan føre til en premie i tilknyttede eiendomspriser.

«Folk blir lei av stål og betong. Med sin varme, beroligende utseende og naturlige variasjoner kan tre være mer visuelt tiltalende. Folk liker faktisk å se på tre.»

Ted Kesik – Building scientist at the University of Toronto’s Mass Timber Institute

Utfordringer med Mass Timber

Fordi mass timber er så forskjellig fra de fleretasjes bygningene vi er vant til, krever de en viss omtenkning.

Konstruksjonsmetoder

Siden mass timber produseres i dedikerte fabrikker fra starten av, gir dette muligheten til å designe mass timber‑elementet på forhånd for en tilsvarende bygning.

Dette er en del av den større nye byggemodellen kalt integrert design. I den jobber arkitekter sammen med installatører og fabrikker for å ha de eksakte størrelsene og formene på elementene forhåndsbestemt.

Akkurat som Ikea‑møbler, kan sterke punkter og hull til og med forhåndsbore eller kutte med avansert datastyrt maskineri for å passe deres fremtidige plass i bygningen.

Dette er en mye mer detaljert prosedyre, som gir arkitektene mer kontroll over det endelige designet. Det kan også gjøre selve byggingen 40 % raskere enn med tradisjonelle arbeidsflyter og byggemetoder.

«Mass timber‑bygninger har en tendens til å bli produsert mer som biler, med alle separate deler sendt til et sluttsted for montering. Når mass timber‑bygningen ankommer byggeplassen, er den egentlig bare som et overdimensjonert Ikea‑møbel.»

Ted Kesik – Building scientist at the University of Toronto’s Mass Timber Institute

Fuktighet & Insekter

Mer enn brann er en alvorlig bekymring med enhver trebygning skade på materialet fra sopp eller insekter.

Fuktighetsstyring er derfor svært viktig i design av mass timber‑bygninger:

• Materialet bør ikke bli vått under transport eller under installasjon.
• Et omfattende varme‑ og ventilasjonssystem som ikke samler fuktighet må installeres i bygningen.
• Risiko for vannskader (lekk tak, flom) må tas i betraktning når man bestemmer seg for en mass timber‑bygning.

Insekter kan også holdes på avstand med spesiell behandling av treet med pesticider. I tillegg kan fysiske barrierer som et nett legges til der mass timber møter bakken.

Lyd

Tre overfører lyd svært godt, noe som kan bli et alvorlig problem i en stor bygning med hundrevis av leiligheter eller kontorer.

Dette betyr at arkitekter som bruker mass timber må legge spesiell innsats i å legge til lydisolerende materialer. De kan også redusere lydoverføring ved å legge mellomrom mellom vegger og installere hevede gulv eller andre metoder som er kjent for å øke akustisk isolasjon.

Beveger seg mot masseadopsjon?

Tre kan snart gjøre et stort comeback i konstruksjonen av de fleste av byenes bygninger, takket være fremveksten av mass timber‑teknologi. Det kan skape lettere bygninger som også er mer bærekraftige på alle måter.

Det vil imidlertid kreve noen steg for at det skal gå fra en kuriositet til en betydelig prosentandel av nye bygg:

• Reform av lokale byggeregler for å ta hensyn til de nye internasjonale normene.
• Opplæring av arkitekter og byggere i hvordan man best bruker dette nye materialet.
• Utrulling i skala av produksjonsanlegg for å produsere nok mass timber.
• Opprettholde et robust sertifiseringssystem for å sikre at treet dyrkes på en bærekraftig måte.

Alt dette vil ta flere år i hvert fall, men ettersom teknologien er klar, og flere karbonavgifter kan komme i kraft, kan dette skje raskere enn de fleste forventer.

Investere i Mass Timber

Det finnes for øyeblikket ingen mass timber‑produsent eller byggefirma dedikert til teknikken som er børsnotert.

Den beste måten å kapitalisere på treets retur til bygging av mer enn bare individuelle hjem er sannsynligvis å investere direkte i produksjonen av materialet selv.

Du kan investere i tre‑ og tømmerrelaterte selskaper gjennom mange meglere, og du kan finne våre anbefalinger for de beste meglerne i securities.io for USA, Canada, Australia, UK, og mange andre land.

Hvis du ikke er interessert i å investere i enkeltaksjer, kan du også se på iShares Global Timber & Forestry ETF (WOOD) eller Invesco MSCI Global Timber ETF (CUT) som gir en diversifisert eksponering mot tre‑ og tømmersektoren.

Tømmerfirma

Fordi treproduksjon kan være svært sårbar for miljøpåvirkninger som skogbrann, tørke, insektangrep osv., er det best for investorer å ha så diversifisert eksponering som mulig.

Dette er hva timberland‑REIT‑er (Real Estate Investment Trusts) tilbyr, ved å samle eierskapet til en massiv mengde skog i et børsnotert instrument.

Weyerhaeuser Company (WY ) er den største Timberland‑REIT‑en notert i USA, med 10,5 millioner mål i USA og 14 millioner mål lisensiert i Canada. De har også 35 produksjonsanlegg over hele Nord-Amerika.

Kilde: Weyerhaeuser

Weyerhaeuser er anerkjent som en leder innen bærekraftig skogbruk, med nyplanting styrt gjennom egen teknologi og tresorter. De holder også trær langs elver for å beskytte dem mot skade ved hogst, og følger på 100 % av sin jord bærekraftige skogbruksstandard, og kutter kun 2 % av skogene hvert år.

Kilde: Weyerhaeuser

Selskapets skala gjør også at de kan innføre effektive prosedyrer for å redusere kostnader og optimalisere driften, noe som gjør dem til en svært lavkostnadsprodusent.

Kilde: Weyerhaeuser

I tillegg til de lokale US‑ og kanadiske markedene eksporterer selskapet også tømmerstokker, hovedsakelig til Japan (66 %) og Kina (25 %).

På grunn av sin diversifiserte geografiske tilstedeværelse og eksportkapasitet er selskapet mye mindre sårbart for dynamikken i et enkelt lokalt eiendomsmarked enn mindre konkurrenter.

Alt i alt, ettersom vi ser på å redusere karbonutslipp, vil etterspørselen etter tre & tømmer sannsynligvis vokse i overskuelig fremtid.

Selskaper som Weyerhaeuser vil være i en førsteklasses posisjon til å dra nytte av økt etterspørsel etter tømmer, og være en svært pålitelig leverandør for enhver ny mass timber‑produsent som ønsker å etablere en stabil forsyningskjede.