De bouwtechnische uitwerking van de gewelven en de onderliggende keerwanden van ‘Earth-Ship Based Home’ vragen speciale aandacht. De totale constructiedikte mag slechts 50 centimeter bedragen en de constructie heeft een minimale Rc-waarde van 5,0 m².K/W. Daarnaast moeten deze structuren grond kunnen keren. Dit lijkt een bijna onmogelijke opgave.
De gewelfstructuur is een catenary vault, gebaseerd op het belasten op druk. De stabiliteit is bepaald aan de hand van de funicular methode. De ‘Compressed Earth Blocks’ dragen de krachten af naar de onderconstructie en dragen tevens de (geïsoleerde) afwerking van het gewelf. Echter kunnen de aardeblokken niet als ophangpunt dienen en kan er niets aan bevestigd worden: de aardeblokken worden kapot getrokken.
Gewelfpakket van 12 verschillende materialen
Daarom worden houten balken tussen de aardeblokken gelegd, waaraan de afwerking vervolgens bevestigd wordt. Door het gewicht en de druk van de aardeblokken blijven de houten balken op hun plek. Belangrijk is wel dat het hout en de aardeblokken op moment van montage droog zijn, zodat zettingen door krimp minimaal zijn.
Het 50 centimeter dikke gewelfpakket bestaat uit maar liefst 12 verschillende materialen, inclusief het (hydrofobeer)middel dat naderhand gebruikt wordt om de afwerking – bestaande uit terracottapanelen, ingebed in een traskalk mortel – hydrofoob te maken. Toepassing van houtvezelisolatie en geëxpandeerde perliet in de lemen binnen afwerking resulteren in een Rc-waarde van precies 5,0 m².K/W. Het gewelf heeft een dunne luchtspouw om het vocht van binnenuit weg te ventileren. Dit realiseert een dampopen constructie.
Het ontwerpen van een ecologische keerwand vraagt veel aandacht. Tegenwoordig zijn de met steen gevulde schanskorven en de GTX bags van Citeko voorbeelden van ecologische grondkeringen, die met name in de civiele techniek toegepast worden. Aangezien deze toepassingen altijd onder een lichte hoek naar achter gekanteld staan en visueel niet aantrekkelijk zijn voor woningbouw, moet een andere oplossing gevonden worden.
Het gebruik van autobanden (zoals in conventionele Earthships) wordt om verschillende redenen in dit ontwerp afgeraden. De eerder genoemde aardeblokken – en met name de hechting tussen de aardeblokken – zijn niet sterk genoeg om de horizontale druk van de aarde op te kunnen vangen.
Grind zorgt voor goede afwatering
Tenzij een andere toepassing, in dit geval geotextiel, de horizontale druk opvangt. Door het geotextiel bij elke laag aarde om te slaan en er vervolgens gewicht – in de vorm van aarde – op te leggen, schuift het geotextiel niet af en blijft de aarde op zijn plaats. Tussen het geotextiel en het Derbipure-membraan van de keerwand wordt grind aangebracht. Deze beschermt niet alleen het membraan, maar zorgt ook voor een goede afwatering. Drainageleidingen langs de fundering zorgen voor de afvoer van water na een hevige regenbui of bij hoogstaand grondwater. De 50 centimeter dikke keerwand heeft dankzij de houtvezelisolatie (18 centimeter) een Rc-waarde van 5,3 m².K/W.
Integrale oplossing met aardeblokken
Door geotextiel toe te passen, is er geen evenwicht meer tussen enerzijds de horizontale druk van de aarde en anderzijds de spatkrachten van de gewelven. De 28 centimeter dikke aardewand kan de horizontale krachten van het gewelf niet opvangen. In het ontwerp wordt dit opgelost door de houten vloerbalken van de bovenverdieping als trekbalken te laten fungeren. De balken lopen door de aardewand en zijn bevestigd aan een randbalk. De randbalk is bevestigd op een houten framework, die voor de aardewand staat. Niet de ‘Compressed Earth Blocks', maar het houten framework vangt het gewicht van de vloer dus op. Ondanks het toenemende materiaalgebruik zorgt dit voor een integrale oplossing, aangezien de aardeblokken een beperkte druksterkte hebben.
Auteur Roel Lafleur is afgestudeerd aan de Technische Universiteit op het onderwerp 'Earth-Ship Based Home. In zijn vorige blog besprak hij het concept van de ‘Earth-Ship Based Home’.