Onderzoek naar gedrag van gebogen CLT in gewelfconstructies

Eeuwenoud principe

Shane Hossell is een detailgeoriënteerd bouwkundig ingenieur met een cum laude mastergraad in Structural Bridge Engineer, behaald aan de Universiteit van Pretoria. Hij deed ervaring op in het ontwerpen van constructies van gewapend beton, constructiestaal en voorgespannen beton onder zowel statische als dynamische belastingen. Shane stond de afgelopen jaren in voor het ontwerp van constructies voor commerciële, civiele en industriële projecten in Afrika, Australië, Nieuw-Zeeland en Fiji. Als promovendus stelde hij recent in het Structures Lab van de Universiteit van Bath een onderzoekproject voor dat het eeuwenoude principe van een gewelfd dak en boogvormige constructies (denk aan kerken en kathedralen) wil toepassen met Cross Laminated Timer, beter bekend als CLT of kruislaaghout. Een boog realiseert een vrije overspanning op tussen twee steunpunten met relatief weinig materiaal.

Shane Hossell aan de slag in het Structures Lab van de Universiteit van Bath

Shane Hossell aan de slag in het Structures Lab van de Universiteit van Bath

Verschillende types software

Doel van zijn experimentele programma is de optimale vorm, bolling en dikte te berekenen met verschillende types ontwerpsoftware. Het zogenaamde ‘optimalisatiemodel’ werd in Python ontwikkeld en combineert de kracht van parametrische modellering met Grasshopper met de mogelijkheden voor structurele analyse van PyAnsys. De volgende stap is het toevoegen van ribben en een granulair opvulmateriaal om een vlak loopoppervlak te creëren, gevolgd door een reeks trillings- en sterkteproeven. Op die manier wil de onderzoeker aantonen dat de theorie van zijn proefschrift ook in de praktijk ook werkt.

Nauwkeurige pasvorm

Omdat Hossell alles zelf wilde doen, volgde hij eerst een spoedcursus timmeren. Het proces combineert immers traditionele houtbewerkings- en schrijnwerktechnieken met innovatieve methoden om de gebogen panelen te vormen en een uniforme en consistente lijmlijn tussen de lamellen te garanderen. Het ontwerp en de fabricage vereisten een zorgvuldige controle van vocht en interne spanningen tijdens het vervormingsproces om het terugveren te beheersen en kromtrekken te voorkomen, en een nauwkeurige pasvorm te garanderen langs de diagonale naden waar de vier panelen samenkomen.

De resultaten van de eerste testen worden nu verder verfijnd en geoptimaliseerd om na te gaan hoe gebogen CLT-platen presteren in gewelfconstructies.

Beelden © Shane Hossell