Houten panelen lenen zich makkelijk voor de realisatie van ruimtelijke structuren met onregelmatige en niet-orthogonale vormen. Technologische ontwikkelingen hebben het prefabricageproces aanzienlijk vereenvoudigd. Hoewel LVL (Laminated Veneer Lumber) houtpanelen interessante mechanische eigenschappen hebben, zijn de ontwerpmogelijkheden beperkt door een gebrek aan efficiënte houtverbindingen. Geometrisch eenvoudige elementen zoals Kerto Ripa-dozen worden gelijmd. Bij een in-situ montage moeten metalen verbindingselementen gebruikt worden en het gebruik van lijm is slechts mogelijk bij geschikte weersomstandigheden. Voor complexere structuren, zoals gevouwen oppervlakken, wordt het monteren van niet-orthogonale verbindingen een echte uitdaging, zelfs met metalen verbindingselementen. Eerdere studies toonden al aan dat de structurele efficiëntie van een houten gebouw aanzienlijk zou verbeteren als de verbindingen geoptimaliseerd konden worden.

Nieuw soort geïntegreerde houtverbindingen

Een mogelijke verbetering is te vinden in een vroeger veelgebruikte verbindingstechniek: de geïntegreerde mechanische verbindingen. We hebben het dan over gekende houtverbindingen, zoals pen-en-gatverbindingen, zwaluwstaartverbindingen of tandverbindingen, die je nog vaak terugziet in traditioneel meubelwerk. Met het toenemende gebruik van machines in de houtindustrie zijn deze houtverbindingen grotendeels vervangen door de massale productie van metalen verbindingselementen. Pas sinds kort heeft de houtindustrie ingezien dat het gebruik van computergestuurde machines toelaat om opnieuw en efficiënt geïntegreerde houtverbindingen aan te brengen.

Een nieuw alternatief voor het monteren van houten panelen -zonder het gebruik van extra metalen verbindingselementen- is het gebruik van zogenaamde "elastische" verbindingselementen. Deze elastische verbindingselementen of ook wel  "snap-fit" verbindingen genoemd, gebruiken een mechanische vergrendeling om houten elementen met elkaar te verbinden. Het systeem werd op punt gesteld in het IBOIS laboratorium aan de Zwitserse universiteit EPFL, tijdens onderzoek naar de elastische eigenschappen van hout.

Dit nieuwe type houtverbinding bestaat uit een mannelijk en een vrouwelijk element, net zoals bij een pen-en-gatverbinding. In dit geval heeft de pen aan zijn uiteinde een haakje dat tijdelijk samengedrukt wordt om in de opening van het vrouwelijk element te schuiven. Wanneer de uiteinden niet langer samengedrukt worden neemt het uiteinde van het mannelijk element zijn oorspronkelijke vorm weer aan en zijn beide houtelementen -zonder spanningen- met elkaar verbonden. Dit ganse systeem werkt dankzij de elasticiteit van het hout. Het gebruik van deze nieuwe soort houtverbinding biedt interessante perspectieven voor de bouw van driedimensionale structuren die volledig uit hout opgebouwd zijn. 

Structurele stevigheid door combinatie van 2 types houtverbindingen

Hoewel de nieuwe snap-fit houtverbindingen twee houten elementen kunnen verbinden, bieden ze geen weerstand tegen schuifbelastingen. Om de snap-fit houtverbindingen toe te passen in houtstructuren moeten ze in combinatie met zwaluwstaartverbindingen gebruikt worden. Die laatste vangen dan het merendeel van de krachten op. Het resultaat is een structuur met een mechanisch gedrag gelijkaardig aan dat van een gevezen houten structuur.

Vele voordelen van geïntegreerde houtverbindingen

Dit nieuw soort houtverbinding vergt meer zaagwerk in vergelijking met houten panelen die met bouten en schroeven gemonteerd worden maar daar tegenover staat de veel kortere bouwtijd. Bij gebruik van metalen verbindingselementen moeten de houtpanelen altijd een minimale dikte hebben om efficiënt te kunnen werken en dat is niet het geval bij geïntegreerde houtverbindingen.

Het feit dat de verbinding tot stand komt met slechts 1 type materiaal nl. hout, biedt bijkomende voordelen: esthetisch superieur, eenvoudige recyclage, homogene thermische geleiding,…

Een houten scenografie voor de beroemde opera Nabucco

Eind november 2018 werd een bijzondere versie van de opera Nabucco opgevoerd in de kathedraal van Lausanne. Zowel de banken van de toeschouwers als het decor waren volledig in hout. Bij de banken werd gebruik gemaakt van het nieuwe type snap-fit houtverbinding.

De banken die IBOIS presenteert voor de opera Nabucco zijn een kleine glimp van de mogelijkheden die deze nieuwe technologie biedt. Het ganse decor en de publieksbanken zijn makkelijk te demonteren en te hergebruiken. De montage vereist geen specifieke hulpmiddelen en gebeurt handmatig.