Afstudeerproject Earthship in de polder
door Joost Suasso
Vorige maand ben ik afgestudeerd in de differentiatie Bouwtechniek aan de Hogeschool Rotterdam. Mijn afstudeerproject was een onderzoek naar de moeilijkheden en mogelijkheden bij het bouwen van earthships in Nederland. Binnen de werkgroep Bouwtechniek van Owaze hebben we de problemen in kaart gebracht en oplossingen onderzocht. In het afstudeerproject heb ik mijn ideeën verder uit kunnen werken. Het eindresultaat wijkt sterk af van Michael Reynolds oorspronkelijke ontwerp, maar zijn principes zijn nog wel duidelijk terug te vinden.
Laten we eerst eens kijken welke specifieke problemen we tegenkomen als we in Nederland een Earthship willen bouwen:
- Vlak land. In Nederland hebben we maar weinig heuvels, een heuvel opwerpen om er een huis tegenaan te bouwen is niet erg economisch.
- Diepe grondtemperatuur is laag. Op 2 à 3 meter diepte heerst een constante temperatuur in de bodem. Het ontwerp van Reynolds in New Mexico maakt gebruik van een diepe grondtemperatuur van 16 graden. In Nederland is dat slechts 11 graden.
- Hoge grondwaterstand. Het grondwater in Nederland staat hoog. Als wij in de grond willen bouwen moeten we maatregelen nemen om het grondwater buiten te houden. Water heeft bovendien een hoge warmtecapaciteit waardoor een bouwwerk in de grond veel warmte verliest.
- Zwakke grondslag. In grote delen van Nederland is het niet mogelijk bouwwerken te realiseren zonder paalfundering.
- Klimaat. Verder moet het ontwerp worden aangepast aan de Nederlandse situatie wat betreft aanbod van zonnewarmte en temperatuurverloop.
Fundering
In het vooronderzoek heb ik gekeken naar mogelijkheden om te bouwen op voorbelaste grond. Als we op veengrond een berg grond aanbrengen zal het gewicht daarvan de onderliggende veenlagen samenpersen. De berg zakt dus langzaam weg in de grond. Dit is een proces dat in het eerste jaar vrij snel gaat maar na een aantal jaren is deze zakking nog slechts zeer gering. Ik had het idee te bouwen op grond die al was voorbelast met bijvoorbeeld ontgraven aarde voor waterberging of aan de zuidkant van verkeerswallen. Het resultaat zien jullie hier. Omdat er een verschil in zetting zal zijn tussen de zware achterwand en het lichtere woongedeelte heb ik een mogelijkheid ingebouwd waardoor deze onderdelen los van elkaar kunnen zetten. Op de punten A en B kunnen de gebouwdelen langs elkaar schuiven.
Toen ik dit ontwerp voorlegde aan de heer J.H. van Dalen, civieltechnisch docent aan de school, vertelde hij mij dat hiervoor nooit een bouwvergunning zou kunnen worden afgegeven omdat de zettingsverschillen toch een te ongewisse factor blijven. Hij adviseerde mij een houten paalfundering te overwegen. Cementproductie is verantwoordelijk voor 3 procent van de mondiale CO2 uitstoot. Ik probeer daarom een minimum aan beton en cementmortel en -pleisters toe te passen in het ontwerp. Betonnen heipalen zijn dus geen optie voor een milieuvriendelijke woning. Het gebruik van houten palen heeft wel een gunstig milieu effect. Hout bevat veel koolstof die bomen als CO2 uit de lucht halen. Door houten palen tot onder de grondwaterspiegel in te heien brengen we gebonden CO2 terug in de grond en deze komt ook niet meer vrij.
De houten paalfundering moet ten alle tijde onder de laagste grondwaterspiegel blijven en de isolatie altijd boven de hoogste grondwaterstand. Als we de ruimte tussen deze 2 standen zouden vullen met aangestampte autobanden dan zou dat 240 mandagen vergen. Door hier met puin gevulde schanskorven toe te passen kunnen we deze fase van de bouw terugbrengen tot 10 mandagen.
We zien ook dat de schuine grondkerende wanden uit Reynolds ontwerp hier zijn vervangen door loodrechte geventileerde spouwwanden. Het buitenspouwblad is opgetrokken in strobouw. De aarden wal die het ontwerp eerder omringde is weggelaten. De reden hiervoor is dat een aarden wal verzakt, daardoor worden de onderliggende grondlagen naar beneden gedrukt. In deze neerwaartse beweging kunnen ze de houten palen meetrekken. We noemen dat negatieve kleef. Een alternatief zou zijn de aarden wal ook te onderheien. Dit zou uit ecologisch oogpunt wel gunstig zijn, maar economisch minder wenselijk omdat het de funderingskosten minstens zou verdrievoudigen.
Over de stabiliteit van loodrechte autobandenwanden is weinig bekend. Om dwarskrachten ten gevolge van windbelasting op te vangen heeft het ontwerp een uitwendig frame. Het frame dient tevens voor het stabiliseren van het strobalen buitenspouwblad dat anders door de wind zou worden weggeblazen. Het frame vangt dus alle krachten op die door de winddruk worden veroorzaakt. De windruk zal trekkrachten op de fundering uitoefenen. De rekenwaarde van deze trekkrachten bedraagt bijna 30 kN. Dat houdt in dat er per kolom een blok beton van 3 ton onder zou moeten hangen. Om de hoeveelheid beton te beperken bedacht ik deze constructie.
Een schanskorf gevuld met puin dient als basis, daarop storten we een betonnen poer waar de kolom op kan worden verankerd. Het gaas van het deksel van de schanskorf werkt mee als onderwapening voor de betonbalk die daardoor een geheel vormt met de schanskorf. Puin is een afvalproduct en daarom zeer goedkoop om aan te laten voeren. De benodigde hoeveelheid beton wordt hierdoor tot minder dan een derde beperkt. Ik hoop dat deze ideeën gebruikt zullen worden bij de bouw van Earthships in Nederland.