Veerkrachtig ontwerp: is veerkracht de nieuwe duurzaamheid?

Sinds Hurricane Sandy ravage aan de oostkust verwoestte, is 'resilient design' een actueel gespreksonderwerp geweest - en niet alleen bij architecten en ontwerpers, maar ook bij politici, ingenieurs en stadsplanners. In november 2012 was 'Resilient Design' een trending zoekterm in Google, dat in de maanden voor de verwoestende superstorm van dichtbij in de vergetelheid geraakt, naar een populaire slogan na Sandy. Natuurrampen zoals deze, en meer recent de tyfoon die begin november de Filippijnen trof, dienen om diegenen van ons in de groene ontwerpgemeenschap eraan te herinneren dat het bouwen met pure "veilige aarde-ecologische" motivatie zeker belangrijk is, weinig VOC -verven en LEED-punten doen er niet toe veel als een gebouw onbewoonbaar wordt als gevolg van overstromingen, aardbevingen, stroomuitval of een andere natuurlijke of door de mens veroorzaakte ramp. Dat is waar veerkrachtig ontwerp in het spel komt. Volgens het Resilient Design Institute wordt veerkrachtig ontwerp gedefinieerd als "het opzettelijke ontwerp van gebouwen, landschappen, gemeenschappen en regio's als reactie op kwetsbaarheden voor rampen en verstoring van het normale leven".

Grote rampen zoals Typhoon Haiyan, Hurricanes Katrina en Sandy, en aardbevingen in Japan, Pakistan en Haïti zijn een wake-up call om ontwerpers eraan te herinneren dat we altijd het lange termijnplaatje in gedachten moeten houden wanneer we ontwerpen, gebouwen voorbereiden om mogelijke rampen te weerstaan. evenals meer alledaagse slijtage op lange termijn. Hoewel de term 'duurzaamheid' in het hedendaagse lexicon vaak een beeld geeft van CFL's, Priuses en lage koolstofemissies, betekent 'duurzaamheid' letterlijk 'verduren'. Alle zogenaamde 'groene' producten en gebouwen die de tand des tijds niet doorstaan ​​zijn niet echt duurzaam. Omdat klimaatverandering onze aandacht richt op de mogelijkheid van steeds waarschijnlijker wordende rampscenario's, dient veerkrachtig ontwerp ons eraan te herinneren dat we ons moeten ontwerpen voor duurzaamheid in de tijd.

Dus wat betekent 'veerkrachtig ontwerp' als het gaat om bouwen?

Een gebouw met veerkracht ontwerpen betekent het ontwerpproces starten door goed na te denken over de typische gebruiksscenario's van het gebouw, gemeenschappelijke stresspunten als gevolg van normaal gebruik en de meest waarschijnlijke rampsituaties in de omgeving die de integriteit van het gebouw kunnen aantasten. het gebouw en / of de inzittenden in gevaar brengen. De lokale omgeving speelt altijd een cruciale rol bij het bepalen van de factoren die een gebouw veerkrachtig maken of niet, en dus is een veerkrachtig ontwerp altijd lokaal specifiek.

overstromingen in Grand Rapids, MI, foto's met dank aan GRNow.com

New York City heeft bijvoorbeeld een nat klimaat en water is het hele jaar door onderdeel van zijn milieu-uitdagingen. In New York City omvatten de meest voorkomende en waarschijnlijke natuurrampenscenario's water: orkanen, overstromingen, stormvloeden en sneeuwstormen. Veerkrachtige gebouwen in New York City moeten plannen voor al deze soorten evenementen, evenals de dagelijkse stress die het gevolg is van aanzienlijke neerslag het hele jaar door, hoge vochtigheid en de afwisseling van vochtigheid (in de zomer), met extreem droge binnenlucht (in verwarmde gebouwen in de winter). Natuurlijk moeten bouwers in New York ook ontwerpen om bestand te zijn tegen seismische activiteit, hoge warmtebelastingen in de zomer, stroomuitval, door de mens veroorzaakte rampen zoals terrorisme, evenals de normale schade die gepaard gaat met duizenden mensen die snel achter elkaar door ruimtes bewegen. .

Aan de westkust van de Verenigde Staten zijn seismische overwegingen uiteraard veel meer een zorg, evenals brandgevaar. Elk potentieel probleem en mogelijke rampen kunnen overweldigend zijn voor ontwerpers. Daarom begint een verstandige aanpak met het onderzoeken van de meest waarschijnlijke probleemsituaties en het trekken van lokale wijsheid, kennis en ervaring.

Overstromingen van orkaan Sandy onder de Brooklyn Bridge (AP Photo / Bebeto Matthews)

Veerkracht in commercieel gebouwontwerp

Het meeste van het praten over 'veerkrachtig ontwerp' is tegenwoordig meestal in de context van woongebouwen en gemeenschapsinfrastructuur (zoals hoe New York City kan engineeren om zichzelf te beschermen tegen de volgende grote stormvloed van een ramp zoals de orkaan Sandy). Wat jammer is, is dat in alle discussies over veerkrachtige woongebouwen en stadsinfrastructuur, niet-residentiële gebouwen te vaak over het hoofd worden gezien. Voorbeelden zoals Hurricane Sandy laten ons zien dat meer veerkrachtige structuren enorm belangrijk zijn als het gaat om gezondheid, veiligheid en comfort in een stad. Als bijvoorbeeld de energiecentrale Con Edison die op 14th Street in Lower Manhattan ontplofte tijdens de orkaan Sandy hogere waterkeringen had gehad - en over het algemeen beter was ontworpen om overstromingen te weerstaan ​​- zou het hele lagere deel van Manhattan de afgelopen vier dagen geen stroom hebben verloren. die de orkaan Sandy volgde, wat leidde tot wijdverbreide evacuaties, ziekenhuisevacuaties en uitval van het openbaar vervoer.

Evenzo zouden het NYU Langone Hospital en Bellevue Hospital in de oostkant van Manhattan niet zo verwoest zijn geweest, waardoor de noodevacuaties van duizenden patiënten nodig waren, als ze ook beter waren ontworpen om overstromingswater te weerstaan ​​van een stormvloedkering.

Noodbestendigheid & Rampparaatheid

Dus hoe kunnen we veerkracht opbouwen in commerciële gebouwen? De eerste stap is om alle mogelijke en waarschijnlijke rampscenario's te overwegen, evenals alle bronnen van algemene dagelijkse stress, en vervolgens het ontwerpproces te starten met al deze overwegingen in gedachten.

Seismische overwegingen

Als het gaat om verwoestende natuurrampen staan ​​aardbevingen hoog op de lijst, maar wat veel mensen zich niet realiseren is dat veel van de schade bij aardbevingen grotendeels te wijten is aan slecht gebouwde gebouwen en gebrekkige infrastructuur.Gelukkig zijn er veel nieuwe technologieën en bouwmethoden waarmee gebouwen steeds taaier worden en bestand zijn tegen ernstige seismische activiteit. In tegenstelling tot wat de leek zou denken, is het vermogen van een structuur om trillingen te buigen en te absorberen net zo belangrijk als hoe sterk het is als het gaat om een ​​aardbevingsbestendig ontwerp. Een van de meest populaire seismische bouwmethoden is basisisolatie, en dat is precies hoe het klinkt: de basis van een constructie loskoppelen van de rest van het gebouw, zodat alleen de basis schudt tijdens een aardbeving terwijl de bovenbouw intact blijft. Zoals met alle seismische constructies, worden dilatatievoegen ingezet in, tussen en rond constructies om het gebouw in staat te stellen te bewegen zonder schade tijdens seismische activiteit. De kans is groot dat je nog nooit eerder een uitzettingsvoeg hebt gezien, maar honderdduizenden mensen lopen er elke dag overheen zonder het te beseffen dankzij de uitzetstukken voor uitbreiding. Deksels van de uitzetvoegen zijn ontworpen om een ​​naadloze uitstraling te bieden terwijl de openingen onder het vloeroppervlak worden verborgen. Deze deksels maken de dagelijkse beweging van de thermische uitzetting en samentrekking van een structuur mogelijk, maar laten ook veel grotere beweging toe tijdens seismische gebeurtenissen. Deksels van de uitzetvoegen zijn ontworpen om intact te blijven tijdens een seismische gebeurtenis, om uittrede van de inzittenden van de gebouwen mogelijk te maken en na een seismische gebeurtenis om toegang tot het gebouw mogelijk te maken. Bovendien helpt een goed seismisch ontwerp niet alleen een gebouw veerkrachtig te zijn, maar beschermt het het leven van de bewoner!

'S Werelds grootste schudtafel test de veerkracht van het houten 7 verdiepingen tellende huis tijdens een aardbeving

Seismische testen kunnen worden gebruikt op componenten van gebouwen, modelrepresentaties en zelfs hele gebouwen op ware schaal om hun veerkracht te bepalen bij het weerstaan ​​van aardbevingen. Een gebruikelijke manier om de seismische veerkracht van een ontwerp te testen, is het gebruik van een "schudtafel". Dit is een rechthoekig platform dat is gekoppeld aan hydraulische bewegingsactuators om het platform op verschillende manieren te schudden en daarom structurele modellen of bouwcomponenten te testen met een breed scala aan gesimuleerde grondbewegingen, inclusief reproducties van geregistreerde aardbevingen in de tijdshistorie.

Orkaan Sandy foto via NOAA National Hurricane Center

Extreem weer: stormen, orkanen, overstromingen

Omdat de klimaatverandering stijgende zeespiegels en meer extreme weersomstandigheden met zich meebrengt, moeten bouwontwerpers extra aandacht besteden aan de uitdagingen van het weer, met name orkanen en overstromingen. Bij het ontwerpen van commerciële gebouwen in orkaan- en overstromingsgevoelige gebieden moet speciale aandacht worden besteed aan ontwerpen om bestand te zijn tegen zware windbelasting, evenals zware neerslag en overstromingen op de begane grond. Gebouwen in gebieden die gevoelig zijn voor orkaan moeten goed worden afgedicht, evenals adequate afvoeroplossingen voor daken, terrassen, kelders en andere gebieden waar water kan worden verzameld. Voor mechanische ruimtes, waar voldoende ventilatie en buitenluchtinlaat belangrijk zijn, zijn stormbestendige lamellen een goede keuze voor het maximaliseren van de luchtinlaat en het blokkeren van wind en slagregen. Ze zijn speciaal ontworpen om lucht binnen te laten en wind en regen buiten te houden.

Spaulding Rehabilitation Hospital in Boston, ontworpen door Perkins + Will en toegekend LEED-goud - u kunt de mechanicals op de bovenste verdieping van het gebouw zien

Vloedschermmuren zijn voor de hand liggende oplossingen voor de dreiging van overstromingen op het maaiveld, maar ook voor het niet vinden van nood-backupgeneratoren, of iets anders belangrijks, in de kelder. Op deze nota zouden slimme bouwontwerpers er goed aan doen alle belangrijke mechanica op de bovenkanten van gebouwen te plaatsen in plaats van in de kelder, in overstromingsgevoelige regio's. Zoals eerder vermeld, als de ziekenhuizen in de oostelijke rivier van New York meer veerkrachtig werden gebouwd, met belangrijke mechanismen op de bovenste verdiepingen in plaats van in de kelder, hadden ze het veel beter gedaan tijdens de orkaan Sandy en hoefden ze de operaties niet te sluiten en te evacueren. Het Spaulding Rehabilitation Hospital in Boston, ontworpen door Perkins + Will (en toegekend LEED-goud), is een goed voorbeeld van wat te doen als het gaat om de locatie van belangrijke mechanische systemen. Zoals je kunt zien op de bovenstaande foto, zijn de mechanica van het ziekenhuis ondergebracht op de bovenste verdieping van het gebouw, dus in het geval van overstromingen of stormvloeden, heeft het ziekenhuis veel minder kans om de macht te verliezen en zijn patiënten te evacueren.

Schiestlhaus-foto door DI Wilhelm Hofbauer

Extreme hitte en kou

Dezelfde passieve ontwerpstrategieën die in huizen kunnen worden toegepast om ze super energiezuinig en groen te maken, kunnen ook worden gebruikt in commerciële gebouwen om te resulteren in dagelijkse energiebesparingen en levensreddende opties voor natuurlijke verwarming en koeling in een noodsituatie zonder toegang tot elektrische stroom (en dus mechanische HVAC). Als bijvoorbeeld elektriciteit wordt uitgeschakeld als gevolg van een overstroming of aardbeving, of zelfs als er sprake is van een gewone "stroomuitval", kan een volledig glazen kantoorgebouw snel worden als een oven op een hete zomerdag, wat mogelijk de gezondheid bedreigt en levens van inzittenden binnen. Goede isolatie, natuurlijke ventilatie met bedienbare ramen, zonweringstoestellen en stapelventilatie kunnen gebouwen helpen comfortabel te blijven voor de bewoners, zelfs wanneer er geen mechanische verwarming en koeling beschikbaar is.

Sidwell Friends School, ontworpen door KieranTimberlake, maakt gebruik van meerdere zonwering apparaten in de gevel, om hete middag zonnestraling te blokkeren

Het implementeren van zonweringtoestellen is van cruciaal belang - niet alleen voor het onwaarschijnlijke geval van een stroomstoring of natuurramp, maar ook om het comfort van de bewoners te vergroten en de energie- en koelingskosten van een gebouw te helpen verlagen tijdens normaal gebruik gedurende het hele jaar.

Vuurbestendig

Vuur is een gevaar zo oud als de architectuur zelf - zolang de mensheid gebouwen heeft gehad, hebben we de dreiging opgevangen dat ze in brand vlogen. De meeste bouwvoorschriften behandelen voldoende brandgevaar met verplichte brandwerende trappenhuizen, brandwerende bouwmaterialen en gepaste ontsnappingsmethoden, maar tegenwoordig moeten we ook zorgvuldig plannen om branden te behandelen die zijn veroorzaakt door aardbevingen, bliksem en andere natuurrampen. Behalve stedelijke brandgevaren vormen natuurbranden een groeiende bedreiging in het westen van de Verenigde Staten, en stappen die kunnen worden ondernomen om commerciële gebouwen te beschermen tegen bosbranden omvatten brandbestendige landschapsaanleg, borstelruimtes en barrièrezones in gebieden met veel bosbranden.

Beroemde Iwan Ban-foto van New York Magazine van een verduisterde NYC na orkaan Sandy

Infrastructuurstoring en stroomuitval

Bouwheren van New York leerden op de harde manier tijdens de orkaan Sandy wat veerkrachtige ontwerplessen; stedelijke infrastructuur kan en zal mislukken. Stroomuitval en black-outs zijn een veel voorkomend verschijnsel dat commerciële bouwontwerpers altijd back-upsystemen moeten ontwerpen om een ​​gebouw bruikbaar en comfortabel te houden wanneer de elektriciteit uitvalt - zoals af en toe het geval zal zijn! Enkele lessen die zijn geleerd van de orkaan Sandy: hebben altijd een back-upvoeding en houden uw back-upstroom op een hogere verdieping (niet in de kelder), onderhouden de verwarmings- en koelingsmogelijkheden buiten het net, zorgen ervoor dat de isolatie van gebouwen zo is zo goed als mogelijk, zorg ervoor dat natuurlijke ventilatie mogelijk is wanneer de airconditioning uitvalt (met name door bedienbare ramen), en maximaliseer het daglicht, zodat mensen zonder kunstlicht kunnen blijven zien, werken en bewegen.

Afbeelding via Shutterstock

Dagelijkse veerkracht & normale slijtage en scheuren

Nu we je bang hebben gemaakt met onze gerichte blik op natuurrampen, laten we teruggaan naar de feiten van het dagelijks leven. Gemiddeld heeft een commercieel gebouw een levensduur van 73 jaar (bron: 2010 Buildings Energy Data Book, US DOE), wat betekent dat over bijna een eeuw vele commerciële gebouwen miljoenen menselijke voeten door de ruimtes sjokken. Echt veerkrachtige gebouwen moeten niet alleen bestand zijn tegen natuurrampen, maar ze moeten ook jarenlang constant en niet-aflatend gebruik doorstaan. Dus hoe maak je een gebouw langer mee? Ontwerpers moeten dagdagelijkse duurzaamheid inbouwen met strakke bouwomhullingen en duurzame, onderhoudsarme interieurafwerkingen.

Duurzame gebouw-enveloppen

Eerst en vooral moet commercieel gebouw worden gebouwd om lang mee te gaan en externe bouwstressoren beginnen bij de bouwschil. Een veerkrachtig, duurzaam gebouw maakt gebruik van goede afdichting en isolatie, vooral bij ramen, deuren en daken, waaronder het gebruik van sterk geïsoleerde ramen (dubbele of drievoudige ruit, vaak met een lage E-afdichting en / of inert gas tussen de ruiten), evenals als voldoende bescherming tegen vocht, inclusief flitsen, drainage en vochtschermen.

Niet alle rampen zijn natuurlijk. Soms is er een menselijke fout of een mechanisch falen. Een ander concept dat belangrijk is om te overwegen als het gaat om de bouwschil is explosieontluchting. Explosieventilatie wordt vaak gebruikt in industriële en elektriciteitsopwekkingsinstallaties waar een snelle drukontlasting of explosie kan plaatsvinden (krachtcentrales, productieactiviteiten, graanmolens). Dit soort gebouwen hebben in het veld te testen, opnieuw instelbare drukontlastingsopeningen nodig die bij zeer lage drukken (5psf) worden geactiveerd om de structurele integriteit van het gebouw te beschermen. Explosieventielen helpen de druk te verminderen en gebouwen te helpen de natuurlijke en door de mens veroorzaakte rampen met explosies en overmatige interne druk te overleven.

Construction Specialties Entrance Flooring (GridLine, DesignStep & PediTred) op 525 William Penn Place in Pittsburgh, PA

Interieur eindigt

Deuren en toegangspunten moeten bijzonder duurzaam worden gemaakt, omdat dit de meest verhandelde delen van een commercieel gebouw zijn en de meest voorkomende faalpunten. Denk aan uw lokale bank of werkplek, en hoeveel mensen dagelijks door de ingang lopen, deuren die honderden keren opengaan en honderden keren per uur sluiten, duizenden vuile (soms natte) voeten sjokken door het hele gebouw per jaar. Deuren en de ingangsvloeren hebben veel misbruik, dus als u een duurzaam gebouw wilt, is het noodzakelijk dat robuuste toegangsdeuren en vloeren bestand zijn tegen een hoog verkeersniveau. Duurzame vloerinvoersystemen helpen gebouwen de tand des tijds te weerstaan ​​door effectief te voorkomen dat vuil, water en vreemde verontreinigingen het interieur van een gebouw binnendringen. Speciale vloeren met loopvlakken, roosters of robuuste vloerbedekking hebben de mogelijkheid om grote hoeveelheden vuil en vocht op te vangen. Vuil en deeltjes beschadigen vloerafwerkingen in het hele gebouw, waardoor het stoppen bij de deur de levensduur van alle vloerafwerkingen verlengt en de reinigings- en vervangingskosten vermindert.

Bouwspecialiteiten Acrovyn Doors op het Digestive Health Waldon-endoscopiecentrum in Tacoma, WA

Een andere manier om veerkracht in een gebouw te bouwen, is met binnendeuren die jaren na jaren van gebruik zullen blijven bestaan. De meeste commerciële interieurs gebruiken standaard houten deuren. Af en toe worden hogedruklaminaatdeuren gebruikt voor een langere levensduur, maar voor echte duurzaamheid moet een architect echt investeren in deuren met een duurzaam product dat bestand is tegen scheuren, spaanders en scheuren. De meest veerkrachtige deuren zijn die waarbij gebruik wordt gemaakt van een "kit of parts" -benadering zodat, wanneer schade optreedt, alleen het beschadigde onderdeel moet worden vervangen en niet de volledige deur.

Construction Specialties 'Acrovyn Wall Protection in het Avera Gedragsgezondheidscentrum in Sioux Falls, SD

Binnenmuren nemen bijna evenveel misbruik als vloeren, maar in het geval van muren zijn de boosdoeners vaker objecten op wielen dan voeten.Hoewel duizenden handgrepen slecht lijken, hebben muren een unieke uitdaging om duizenden stoten en krassen te weerstaan ​​met bewegende voorwerpen (bijv. Voedselvervoerders, karren, bagage). Als het bouwen van een lange levensduur een doel is, is het beschermen van binnenmuren bijzonder belangrijk, en een manier om dit te doen is met binnenmuurbeschermingen zoals leuningen, looprekken en hoekbeschermingen.

Ten slotte

Zoals we in dit artikel hebben onderzocht, is veerkrachtig ontwerp een complex en veelzijdig paradigma dat langetermijndenken over worst-caserampscenario's en vaker voorkomende, alledaagse slijtage met zich meebrengt. Hoewel de variabelen die bijdragen aan veerkracht veel zijn en vaak gecompliceerd, is de grotere les eenvoudig: gebouwen moeten veerkrachtig zijn om echt duurzaam te zijn. Fotovoltaïsche en low-flow toiletten zijn niet genoeg voor 'duurzaamheid' - een gebouw moet de tand des tijds kunnen doorstaan. Zoals architect Carl Elefante ooit zei: "Het groenste gebouw is het gebouw dat al is gebouwd", dus ons doel zou, als architecten, moeten zijn om gebouwen te ontwerpen die langer meegaan dan wij.

Construction Specialties produceert en verkoopt internationaal gespecialiseerde bouwproducten, met meer dan 30 kantoren en productiefaciliteiten wereldwijd. De producten omvatten binnenmuur- en deurbescherming, entreevloeren, dilatatievoegen, roosters, roosters, zonregelingen, explosieopeningen, rookopeningen en kastrails / gordijnen. Het bedrijf bedient architecten en ontwerpers, eigenaars van gebouwen, facility managers en aannemers. Construction Specialties, Inc. werd opgericht in 1948 en heeft zijn hoofdkantoor in Libanon, New Jersey.

Bekijk de video: Rob Hopkins: Transition to a world without oil (December 2019).

Loading...