Koepel van strobalen

Het strobalen koepelproject

In 2008 heb ik een met strobalen geïsoleerde koepel gebouwd met een diameter van zeven meter, bedoeld als een comfortabele plek om te lezen en te studeren. Hieronder een verslag van het bouwproces.

De eigenlijke koepelvorm wordt opgebouwd uit segmenten van gelamineerd hout. Om de ronde vorm te realiseren heb ik een mal gebouwd, stevig genoeg om de krachten op te vangen die optreden bij het buigen van de latten die de gelamineerde balken vormen.

Als basis heb ik een balk gebruikt van 5 x 15 cm, waarop diverse latten zijn geplaatst die de cirkelvorm bepalen. Hierop is vervolgens een lat geschroefd waarop later de segmenten gedrukt worden. Op de foto is een tweede serie latten te zien met daarop opnieuw een rondgebogen lat (feitelijk twee latten die op elkaar gelijmd zijn), maar dat komt omdat het aanvankelijke idee een koepel was met een straal van 250 cm. De uiteindelijk mal is uitgekomen op 300 cm.

Vooral de uiteinden van de mal moeten goed gezekerd zijn, want daaraan zal straks het hardst getrokken worden bij het inspannen van de te lijmen segmenten.

Een paar trucjes om de segmenten gemakkelijker te produceren

Ik heb een eenvoudige constructie gemaakt om de uiteinden van de latten in te plaatsen. Dat maakt het op de mal spannen van de latten die de segmenten vormen veel gemakkelijker. Gebruik een type lat dat zich gemakkelijk laat buigen in de gewenste straal. Als je steeds de kans op breuk hebt tijdens het buigen wordt het een stressvol werkje!

De dikte van de planken hangt af van de buigradius, ik mijn geval was deze drie meter. Na wat experimenteren met diverse latdiktes, kwam ik uit op 12 mm met een breedte van 44 mm. Uiteraard kun je dikkere latten gebruiken bij minder extreme buigingstralen. In dit stadium kwam ik erachter dat de mal eigenlijk onnodig sterk was, aangezien deze relatief dunne latten zonder veel kracht gebogen konden worden. Breuk treedt vooral op in hout met knoesten, dus probeer latten met (grote) knoesten te vermijden.

Ik had diverse geleiders op de mal om ervoor te zorgen dat de latten netjes op elkaar kwamen te liggen. Lijmoverschot op deze plekken moet je echter vermijden, anders lijm je je segment vast aan de geleiders. Ik heb Bison Professional houtlijm gebruikt, verkrijgbaar in emmers van vijf liter. De verbinding is zeer sterk, dus het gebruik van polyurethaanlijm is niet nodig.

Aanvankelijk bracht ik de lijm aan met een kwast, maar dat neemt erg veel tijd in beslag. De lijm aanbrengen met een lijmpot met een geschikt mondstuk gaat veel sneller. De pot kun je dan steeds aanvullen met lijm uit de emmer. Breng de lijm in een zigzagpatroon aan, zo veel mogelijk in de juiste hoeveelheid. Te weinig verzwakt je constructie, te veel en je moet steeds lijmresten verwijderen.

Test de hoeveelheid door twee latten met lijm ertussen op elkaar te persen en ze vervolgens weer los te halen. Als de lijm mooi verdeeld is over het gehele te lijmen oppervlak zit je goed. Als de lijm er aan alle kanten uitkomt wat minder gebruiken. Het is zinvol dit soort tests te doen, omdat je straks honderden meters moet gaan inlijmen.

Ik kwam erachter dat het moeilijk is om alle zeven lagen in één sessie op elkaar te lijmen zonder dat de eerste lagen al beginnen te drogen. Ik deed er vier, liet deze eerst twee uur drogen en dan de rest. Volgens Bison is een half uur druk uitoefenen al genoeg, maar ik besloot hier op veilig te spelen. Overigens heeft ook de luchttemperatuur invloed op de droogtijd. Het is dan vooral met warm weer opschieten.

Voor ik alles bijeen trok met lijmklemmen, plaatste ik een losse lat bovenop het gelijmde segment. Zo vermeed ik afdrukken van de lijmklemmen op mijn mooie segmenten. Ook wordt de druk van de lijmklemmen beter verdeeld op de onderliggende lagen.

Het stro arriveert, maar is nog niet nodig…

De strobalen kwamen van een biologische boer een paar kilometer verderop. 180 balen afkomstig van anderhalve hectare tarweveld. Drie hectare, geperst in 180 balen, voor een koepel met een vloeroppervlak van ruwweg 30 vierkante meter. Vaak is stro niets anders dan een afvalproduct. Zou toch prachtig zijn als al dat stro verwerkt zou worden in huizen? Ook een mooie bijdrage aan het vastleggen van CO2.

Het stro arriveerde in de laatste week van augustus, kort na de oogst. Het lastige was dat ik het nog niet nodig had en dus moest alles opgeslagen worden op een goed geventileerde en droge plek. Ik dit geval onder een aantal dekzeilen. Wel los van de grond, dus eerst een laag pallets neergelegd. De balen erop en alles goed afdekken met dekzeilen en een hoop touw om alles vast te leggen.

De strobalen waren kurkdroog toen ze arriveerden, maar er kan altijd een beetje vocht in zitten. Op warme dagen kan het water uit de balen verdampen en ophopen onder de dekzeilen als condensatie. De dekzeilen verwijderen op zonnige, warme dagen kan zinvol zijn.

De vloerconstructie

Het fundament van de constructie bestaat uit 24 kolommen van gestapelde stoeptegels. Daarvoor heb ik eerst 24 gaten gegraven van ieder 60 cm diep en daarin de stoeptegels opgestapeld.  In het midden een eveneens stevige centrale kolom waar de vloerbalken elkaar ontmoeten. Ik heb vervolgens eerst het gehele bouwoppervlak plus 50 cm extra afgedekt met folie.  Het folie vormt een barrière tegen vocht vanuit de grond. Het is aan te bevelen het folie wat af te laten lopen naar de buitenkant, zodat eventueel vocht dat zich verzamelt op het folie wegloopt naar de zijkanten. Zelfs met het folie kan er altijd iets van vocht ophopen onder de constructie. Daarom zal alles onder de te maken vloer geventileerd worden.

Bovenop het folie komt een een laatste tegel en waar nodig wat vulmateriaal zodat iedere balk op gelijke hoogte en waterpas komt te liggen. Met een groot stuk underlayment fixeerde ik de balken in het midden.

Het plaatsen van de eerste laag underlayment

Net als de balken was ook het underlayment allemaal afkomstig van de sloop. Om materiaal te sparen zijn de platen gewoon parallel aan elkaar geplaatst, zonder rekening te houden met de richting van de onderliggende balken. Waar het underlayment niet goed werd ondersteund werd dit opgelost met strips plaatmateriaal die de platen onderling verbonden. Alles is geschroefd voor de sterkst mogelijke constructie.

De centrale opening

Bovenin de koepel komen alle segmenten bijeen rond de cilinder die de centrale opening vormt. Aangezien de 24 segmenten flink wat naar binnen gerichte kracht uitoefenen op de centrale cilinder, is deze zeer stevig uitgevoerd, met een grote wanddikte. Waar de segmenten de centrale ring raken is bovendien een extra ring gelijmd uit zes extra lagen van 3 mm berkenmultiplex. Het dunnere gedeelte van de ring bestaat ook uit zes lagen, dus de totale laagdikte van het verdikte gedeelte is 12 maal 3 mm. De totale hoogte van de ring is grofweg de hoogte van een segment plus de dikte van een strobaal.

Het lamineren van de ring is niet moeilijk. Het beste kun je een cilinder maken waar iedere laag berkentriplex omheen gespannen wordt. Ik beperkte me tot het lijmen van één laag per keer, vanwege de beperkte verwerkingstijd van de lijm. De platen laten zich strak tegen de vorige laag aantrekken met een paar spanbanden.

Het maken van de verhoogde vloer

De eerder beschreven vloer vormt de basis voor de laag strobalen die hierop geplaatst wordt. Op de vloer komen 24 balkjes, met hierop een grote gelamineerde ring. De verhoging die ontstaat is ongeveer gelijk aan de hoogte van een strobaal. De exacte plaats van de ring werd bepaald door het aftekenen van een grote ring op de vloer. Deze diende als oriëntatie voor de plaatsing van de 24 balkjes. De grote ring die op de balkjes werd geplaatst bestond uit meerdere segmenten, gemaakt met de eerder beschreven mal. Alleen bestonden deze segmenten uit slechts 5 lagen. Zo kon ik de segmenten onderling verbinden en ontstond één ononderbroken ring.

Het opnieuw binden van strobalen – de strobalennaald

Strobalen worden bijeen gehouden met twee of drie draden. Zonder deze draden valt de strobaal geheel uiteen. Als je een strobaal een andere vorm wilt geven moet je de nieuwe vorm opnieuw binden.

Voordat we ingaan op het herbinden van strobalen kijken we eerst even naar de strobalennaald. Het is een eenvoudig, maar onmisbaar stuk gereedschap om een nieuw stuk touw door de baal heen te duwen. Ik heb er zelf een gemaakt, maar ze zijn ook te koop. Zoek op Google even op straw bale needle.

De naald die ik zelf heb gemaakt heeft een handvat van hout dat ik in de natuur vond. Ik heb er een gat in geboord van 6 mm waar ik een stalen pin doorheen kon steken. Door de eerste paar centimeter van de pen te voorzien van schroefdraad kom ik het houten handvat vastzetten met wat ringen en twee moeren.  De punt heb ik een beetje afgerond, zodat je gemakkelijk door de baal heen kunt steken. Echt scherp maken heeft geen zin en maakt de naald alleen maar gevaarlijk. Aan het uiteinde maak je ook een inkeping. Door een lus te maken in je touw en deze lus in de inkeping te haken kun je de draad gemakkelijk door de strobaal heendrukken.

Je kunt eventueel een tweede inkeping maken zodat je twee draden tegelijk door een baal kan drukken. Zo kun je de twee delen van een strobaal tegelijk opnieuw binden. En ook kun je een inkeping maken die juist de andere kant opstaat zodat je een touw door een baal heen kan trekken nadat je de naald (zonder touw) door een baal gestoken hebt.

Opnieuw strobalen binden

Verschillende maten en vormen maken

Nadat je een draad door een baal hebt getrokken moet je de uiteinden weer samenknopen. Hiervoor wordt de Millerknoop aangeraden op Strawbale.com. Het is zeker de moeite waard deze knoop te leren, aangezien je de draad zeer strak om de baal kunt trekken. In de video wordt toegelicht hoe je strobalen opnieuw kunt binden. Gemaakt door Andrew Morrison van Strawbale.com.

Opnieuw binden van strobalen, de Millerknoop

Nog een video, eveneens van Andrew Morrison. Uitleg over de Millerknoop, zeer handig bij het opnieuw binden van een strobaal. Strakkere draden dan wat een balenpers produceert.

Het afdekken van de vloer met strobalen

Ik ben begonnen met het plaatsen van twee rijen strobalen, tegen de buitenring aan. Daarna ben ik doorgegaan met het maken van rechte lijnen. Het is de moeite waard dit nauwgezet te doen. Grotere openingen in het stro zijn niet heel gemakkelijk op te vullen. Het vullen van grote gaten kan lastig zijn omdat het losse vulstro niet altijd gemakkelijk op zijn plaats blijft zitten. Dus, zorg ervoor dat de balen zo mooi mogelijk op elkaar aansluiten door hier en daar een baal op maat te maken en je bespaart later veel werk.

Het opvullen van openingen tussen de balen

Als de hele laag balen geplaatst is wordt het tijd voor het opvullen van de gaten tussen de balen. Als je dit achterwege laat zal de isolatiewaarde van je constructie aanmerkelijk lager zijn, zowel thermisch als akoestisch.  Dus, vul de gaten op met los stro en stamp het aan met een stuk hout of iets dergelijks. Het zal je verbazen hoeveel stro er toch nog verdwijnt in de openingen! Het opvullen van de vloer is een goede oefening voor het vullen van de balen die straks de koepel bedekken.

De tweede balkenlaag

Het aanbrengen van de tweede balkenlaag is min of meer dezelfde procedure als de eerste laag. Nadat ze alle vastgeschroefd waren heb ik halverwege iedere balk een extra ondersteuning gemaakt door een balkje door het stro heen te drijven naar de ondervloer toe.  Achteraf niet de gemakkelijkste methode. Ik had deze steuntjes wellicht beter kunnen maken voordat ik het stro aanbracht. Eén balk loopt door het midden, zodat ik daar extra stevigheid kon creëren.

De vloersegmenten

De vloer wordt gemaakt van driehoeken uit 122 x 244 cm underlayment met een scherpe hoek van exact 15 graden. De lengte komt er minder op aan: als je eenmaal een driehoek hebt gemaakt schuif je de plaat richting het centrum van de cirkel zodat de plaat uiteindelijk aan beide zijden netjes gecentreerd op de onderliggende balken rust. Het overtollige materiaal aan de binnen- en buitenzijde kun je later in één keer schoonzagen.

De platen zijn gespijkerd en geschroefd, zodat er later nooit meer iets kan opwippen of loskomen. Ik heb eerst alle platen aan de buitenzijde vastgezet. Daarna een grote cirkel getekend met een geïmproviseerde passer en een potlood en alles langs de buitenkant schoongezaagd met een decoupeerzaag. De binnencirkel heb ik ook afgetekend. De segmenten lagen hier nog los zodat ik ze wat kon opwippen, er een stuk hout onder kon steken en één voor één kon schoonzagen, opnieuw met de decoupeerzaag. Vervolgens alles vastschroeven en wat ik in het midden overhield dichtgemaakt met een ronde plaat.

De centrale opening

Ik heb de cilinder die de centrale opening vormt eerst voorgeboord, zodat het aanbrengen van de gelamineerde segmenten later gemakkelijker is. Door het vastschroeven van enkele tijdelijke balken aan de centrale ring verkreeg ik een soort geïmproviseerd statief waarmee ik de centrale opening van de koepel op min of meer de juist hoogte kon brengen. Vervolgens heb ik met wat extra handen de hele constructie rechtop gezet. Dat de centrale ring niet perfect op hoogte staat geeft niet: bij het vastschroeven van ieder segment wordt de ring vanzelf steeds beter uitgelijnd.

Check wel heel goed of deze tijdelijke constructie veilig is en stabiel staat. Hou rekening met windvlagen. Zodra de segmenten er tegenaan zitten is alles weer veilig. Tot die tijd: wees alert!

Schoonzagen van de gelamineerde segmenten

 De gelamineerde segmenten moeten eerst nog op de correcte lengte worden gezaagd. Beide uiteinden van een segment moeten worden gezaagd onder een specifieke hoek. Deze bepaal je door een segment neer te leggen langs de buitenrand van de vloer die immers dezelfde radius heeft. Vervolgens heb ik de straal van de centrale opening afgetrokken van de uiteindelijke lengte van het segment. Nu kon ik het segment aftekenen door een lijn te trekken naar het centrum van de vloer. Door de afkortzaag op de vloer te fixeren kon ik nu alle 24 segmenten aan één kant schoonzagen. Door de schoongezaagde zijde van ieder segment tegen een gefixeerde positie aan te laten stoten kon ik vervolgens ook de andere kant schoonzagen en kreeg ik 24 segmenten die allemaal gelijke lengtes hadden. Je kunt eventueel eerst een of meer segmenten op maat maken en checken of ze daadwerkelijk passen.

De eerste segmenten plaatsen

Ik ben begonnen met het vastschroeven van het eerste segment op de vloer, met een L-profiel. Daarna de ladder op en het segment in positie brengen. Vooral die eerste kan lastig zijn. De centrale ring bleek in mijn geval iets te laag te hangen. Overigens blijkt hier wel dat het gebruik van een rolsteiger wel zo veilig is. Trekken en duwen terwijl je op een ladder staat is nooit ideaal.
De voorgeboorde gaten in de centrale ring deden wel hun werk! Het vastschroeven van de segmenten steeds met twee 80 millimeter schroeven, van binnenuit de centrale ring, werd er danig door vergemakkelijkt. Naarmate er meer segmenten werden geplaatst kwam de centrale ring steeds mooier waterpas en gecentreerd te staan. Uiteindelijk staan er 23 segmenten. De 24e komt later. Deze moet op maat gemaakt worden omdat er ook nog ergens een deur moet komen!

Tijdelijke opslag van de strobalen op de koepel

Omdat het werk enige tijd stil kwam te liggen heb ik in dit stadium de balen tijdelijk op de koepel gelegd, opnieuw goed afgedekt met dekzeilen. De winter komt er aan en deze wijze van opslag leek me wat beter dan op de pallets. Bovendien kreeg ik meteen een beeld van hoe het is om strobalen op een bolvorm te stapelen. Het bleek dat de balen in de eerste vier lagen al direct vrij goed op elkaar aansloten, zelfs in deze vluchtig gestapelde vorm.

Beplating op segmenten aanbrengen

Enkele weken later alle strobalen weer verwijderd en platen op de segmenten geschroefd.

De eivormige ingang

Je kunt een ronde deur maken, maar als je niet iedere keer wilt bukken als je erdoor moet, dan wordt het niet alleen een hoge, maar ook erg brede deur. Dus, tenzij je een kleine hobbithuisdeur wilt maken, is een ovaal een betere keus. Uiteindelijk heb ik gekozen voor een eivormige deur.

De deur bestaat uit twee underlaymentplaten van 18 mm 122 x 244 cm. Slechte keus, want dat maakt het geheel erg zwaar. Kies dus een dunnere, lichtere plaat!

Om wat dikte te geven aan de deur zijn de platen van elkaar gescheiden met een aantal gebogen latten en stukjes op maat gezaagde balk.

Het maken van de eivorm doe je met een stuk touw en drie spijkers. Neem wel een draad die in het geheel niet elastisch is. Als je eenmaal je vorm hebt afgetekend is het een kwestie van nauwkeurig zagen.

Het bepalen van de vorm staat uitgelegd op deze informatieve pagina.

De ramen

De grote rechthoekige ramen combineren erg mooi met de verdere ronde vormen van de koepel. De ramen zijn ter plekke gemaakt, waarna de op maat gemaakte beglazing geplaatst is. Aan de noordzijde is een stel kleinere ramen geplaatst.

Definitief plaatsen van de balen

De eerste paar rijen gingen gemakkelijk. Slechts enkele keren moest ik een baal op maat maken. Na enkele rijen kregen de rijen echter de neiging om naar buiten uit te stulpen. Het bleek dat direct alle balen plaatsen moeilijk zou gaan worden. Ik heb dan ook eerst de latten over de balen heen gespannen waar later de laatste laag plaatmateriaal overheen komt. Neem ook hier latten die goed buigzaam zijn, zonder knoesten. Ik liet de latten aan de bovenkant van de koepel aanvankelijk los, zodat ik de laatste strobalen alsnog kon plaatsen.

De buitenschil

De gehele koepel is vervolgens afgedekt met een schil van 12 mm underlayment, bedoeld als een min of meer glad oppervlak waar straks het waterdichte membraan van EPDM opgelijmd wordt. Hier blijkt dat de onderliggende latten wel wat steviger hadden gemogen. Ik had beter ook hier 24 stevige gelamineerde segmenten voor kunnen maken, maar dan uit twee of drie lagen latten, in plaats van de zeven lagen waar de dragende segmenten van gemaakt waren.

Klaar voor afdekken met EPDM

Ik heb er voor gekozen om het EPDM te laten aanbrengen door professionals. Het EPDM wordt aangebracht in grote stukken. Dat levert dus vouwen en overlap op, maar aangezien de koepel toch overdekt wordt met vegetatie is dit niet erg. Het alternatief is 24 driehoeken die onderling verlijmd moeten worden. Volgens de specialisten heeft EPDM een goed ademend vermogen, zodat vocht vanuit de koepel goed weg kan. Ik heb later voor alle zekerheid echter toch een ventilatieroostertje aangebracht, hoog op de koepel. Na het aanbrengen van het EPDM heb ik direct klimop en andere snelgroeiende planten geplant. De koepel is tevens afgedekt met een net, zodat de vegetatie een goede grip krijgt.

En met het afwerken en inrichten van de koepel komt er een einde aan een bijzonder project. Hieronder een impressie van het interieur.

Evaluatie, wat zou ik een volgende keer anders doen?

Hoewel een groot deel van de constructie uit sloopmaterialen is opgetrokken, blijft het houtgebruik erg hoog. Verder is de bouw van een ronde vorm, juist door het gebruik van aanvankelijk rechte latten, planken, balken en platen behoorlijk bewerkelijk. Toch heeft de ronde vorm grote voordelen: thermisch superieur, sterk en prettig om in te verblijven. Een volgende constructie zal wat mij betreft opnieuw ronde vormen hebben, maar het ontwerp zal op veel punten anders zijn. Zie de pagina over het huis van cob.