VERDER REIKEN De innovaties die de nieuwe stroming hoogbouw stimuleren Burj Khalifa, Dubai, VAE. Architect: Adrian Smith Het ingenieursberoep heeft een buitengewone vooruitgang geboekt sinds de eerste wolkenkrabbers stadsgezichten gingen herdefiniëren aan het eind van de 19e eeuw. Of het nu gaat om het schalen van schijnbaar onmogelijke nieuwe hoogtes of het vertonen van een structureel vernuft dat de krachten van de logica lijkt te trotseren, hoogbouw vormt het bewijs voor de technische hoogstandjes waardoor zij kunnen bestaan. Nu de druk op de stedelijke ruimte toeneemt en de bevolkingsgroei toeneemt, ontstaat er een vraag naar een nieuwe generatie wolkenkrabbers gedurfder in ontwerp, slanker in de constructie, duurzamer en veel hoger dan ooit tevoren. 's Werelds hoogste toren is momenteel de Burj Khalifa in Dubai. Maar die zal overschaduwd worden door de Jeddah Tower in Saoedi- Arabië die binnenkort zal worden voltooid, de eerste constructie ter wereld van een kilometer hoog. Hoe lang zal het nog duren voordat ingenieurs gevraagd wordt om nog groter te denken richting de eerste toren die ruim 1,5 km hoog is? Deze nieuwe stroming van hoogbouw betekent het verleggen van nieuwe grenzen in bouwontwerpen. Wat zijn dus de grootste uitdagingen en hoe innoveren ingenieurs daarop als reactie?
SLIMME SENSOREN STABIEL BLIJVEN DOOR SLIM TE ZIJN Van het op afstand controleren van de uithardingssnelheid van beton tot het automatisch aanpassen van de temperatuur van kantoorvloeren, door middel van klimaatbeheersingssystemen wordt in hoge gebouwen bij elke gelegenheid gebruik gemaakt van een slimme bewakingstechnologie om de bouw en de werking efficiënter te maken. Naarmate de ontwikkelingen zich doorzetten zal het vermogen om sensoren effectiever te combineren met Building Information Monitoring (BIM) het facilitair beheer verbeteren door nauwkeurige informatie van een hoger niveau te bieden waarop beslissingen kunnen worden gebaseerd. Dit zal bijdragen aan een duurzamere toekomst voor hoge gebouwen. 'Uiteindelijk zal het gebouw je vertellen wat er mis mee is en hoe het moet worden verholpen. Het zou zelfs een drone kunnen sturen om het voor je te komen repareren,' zegt Kamran Moazami, Managing Director, UK Property & Buildings bij WSP. 'Wat je nu in een gebouw stopt, moet toekomstbestendig zijn.' De Lakhta-toren in Sint-Petersburg is hiervan een actief voorbeeld. De 462 m hoge toren, die naar verwachting later in 2019 zal worden opengesteld, heeft ongeveer 3000 sensoren door het hele gebouw die als een bewakingssysteem voor vervormingen dienst doen door informatie te verzamelen over kritieke constructies en geometrische afwijkingen van de centrale as te detecteren 1. 'WAT JE NU IN EEN GEBOUW STOPT, MOET TOEKOMSTBESTENDIG ZIJN' K A M R A N M O A Z A M I Managing Director, UK Property & Buildings, WSP PAGINA 2
CONSTRUCTIETECHNIEKEN EN DIGITALE SIMULATIE DE WETENSCHAP VAN SLANKHEID Wolkenkrabbers worden dunner. Naarmate grond in dichtbevolkte stedelijke gebieden steeds schaarser wordt, zal de groeiende behoefte aan de ontwikkeling van hoogbouw met een hoge dichtheid die de ruimte maximaal benut de druk om dun te bouwen steeds meer doen toenemen. Dit vormt een extra technische uitdaging voor wolkenkrabbers die minder strak zijn in hun breedte-hoogteverhoudingen. Geavanceerde constructietechnieken, in het algemeen ontworpen als verticale uitkragingen die aan de grond zijn bevestigd, moeten worden toegepast om te voorkomen dat deze magere gebouwen slingeren in de wind met misselijk makende effecten voor de bewoners van de bovenste verdiepingen. In superslanke torens moet de kern sterker zijn om windbelasting en seismische activiteit te weerstaan. Dat betekent over het algemeen gebruik maken van beton in plaats van staal, aldus ingenieursbureau WSP. 2 De vereiste stabiliteit werd bereikt door twee schuifwanden over de lengte van de oost- en westgevels van het gebouw te laten lopen en met een gestemde massademper op de bovenkant. Maar ingenieurs werken ook samen met architecten om met behulp van de nieuwste computertechnieken manieren te vinden om hun gebouwen aerodynamischer te maken in het geval van harde wind. 'Digitale simulatie met behulp van computational fluid dynamics (CFD) kan het effect van de slechtst denkbare en algemene windbelasting op gebouwde constructies simuleren,' vertelde Andrew Watts, Chief Executive bij bouwkundig specialist Newtecnic, aan Engineering & Technology. 4 'Wij gebruiken het om turbulentie rond de constructie te vermijden en om wervelingen rond de constructie op te breken beide produceren lawaai en spanning voor de onderdelen van het gebouw.' WSP leverde de bouwtechniek voor 111 West 57th Street in New York, dat in 2019 klaar moet zijn. Naast het feit dat het een van de hoogste gebouwen in de VS wordt, zal het ook het meest slanke gebouw ter wereld worden met een breedte-hoogteverhouding van 1:24. 3 'WE GEBRUIKEN HET [DIGITALE SIMULATIE MET CFD] OM TURBULENTIE ROND DE CONSTRUCTIE TE VERMIJDEN EN OM WERVELINGEN ROND DE CONSTRUCTIE OP TE BREKEN BEIDE PRODUCEREN LAWAAI EN SPANNING VOOR DE ONDERDELEN VAN HET GEBOUW'. A N D R E W W A T T S Chief Executive, Newtecnic 432 Park Avenue, New York Architect: Rafael Viñoly PAGINA 3
DUURZAME MATERIALEN DE ZOEKTOCHT NAAR MEER De nieuwe generatie hoogbouw heeft te maken met een reeks uitdagingen op het gebied van duurzaamheid, waaronder het verminderen van de koolstofvoetafdruk van de gebruikte materialen en het voldoen aan steeds strengere milieuvoorschriften. Maar de materialen die in deze constructies worden gebruikt evolueren, waardoor ingenieurs hoger en met minder impact kunnen bouwen. Eén materiaalsoort die steeds vaker wordt aangeprezen als de sleutel tot een duurzamere toekomst voor hoogbouw is hout. Houtskeletten bieden een manier om de CO2-uitstoot die gepaard gaat met de productie van beton te verminderen 5 en worden gebruikt in de laatstestroming hoogbouwplannen het meest opvallende voorbeeld is Mjøstårnet in Brumunddal, Noorwegen, dat in maart 2019 geverifieerd werd als 's werelds hoogste houten gebouw met 18 verdiepingen. Hout is echter onvoorspelbaar. Het kan van vorm veranderen, wat tijd en dus kosten met zich meebrengt voor het proces. Als gevolg hiervan zijn ingenieurs begonnen met het gebruik van 3D-scantechnologie om cruciale inzichten te krijgen over de manier waarop dit tijdens de bouw zou kunnen veranderen. Er zijn nog andere uitdagingen die ingenieurs kunnen oplossen door middel van materiële innovaties. Zo werd bijvoorbeeld de B1M-wolkenkrabber in Frankfurt, Duitsland, die later in 2019 zal worden geopend, snel en volgens een strak schema gebouwd door gebruik te maken van snel uithardend beton. Hierdoor kon de bouw plaatsvinden met een snelheid van één verdieping in zes dagen, met een speciale chemische formule waardoor het beton in slechts 14 uur een vroege sterkte van 22 Newton per vierkante millimeter kon bereiken. 6 Beton is ook het onderwerp van andere innovatieve ontwikkelingen. Zelfherstellend beton, ontwikkeld door onderzoekers van de Technische Universiteit Delft, maakt gebruik van bacteriën om het probleem van scheuren in het materiaal op te lossen. Het idee is dat wanneer er scheuren ontstaan en er water binnenkomt, de bacteriën geactiveerd worden en deze kalksteen produceren en zo de scheuren opvullen waarmee de levensduur van het gebouw wordt verlengd. 7 Treet of 'The Tree', Bergen, Noorwegen Architect: Voll Arkitekter PAGINA 4
PRINTTECHNOLOGIE EN DIGITALE SAMENWERKING OPTIMALISEREN VAN PROCESSEN Net zoals de bouwsector manieren moet vinden om efficiënte processen op grote hoogte in stand te houden, moeten ingenieurs flexibeler zijn in de manier waarop ze werken en zich aanpassen aan snellere iteratiecycli. Er komt in elke fase van het probleemoplossingsproces steeds meer druk om werkstromen te optimaliseren, de productiviteit te verhogen en de efficiëntie te verhogen. De technologie helpt ook om een van de grootste uitdagingen aan te pakken waarmee ingenieurs te maken krijgen bij ontwerpen op nog grotere schaal: het verbeteren van de samenwerking. HP's assortiment draadloze multiformaatprinters creëert zijn eigen draadloze netwerken zodat elk teamlid kan werken aan technische iteraties, wijzigingen kan inscannen en snel kan delen met de bredere groep. Met dit in gedachten is een nieuwe generatie HP grootformaatprinters ontworpen die het proces van ideevorming tot inauguratie van een project soepeler maken. Bedrijven kunnen nu verder gaan dan ooit met de printkwaliteit en regelnauwkeurigheid, terwijl ze tegelijkertijd de kosten kunnen beheersen. Dit maakt het proces van aanpassing en het snel delen van projecten veel eenvoudiger, waardoor de kans om fouten aanzienlijk te verminderen en de samenwerking te verbeteren aanzienlijk wordt vergroot. De flexibiliteit om naast het moderne werkende leven actief te zijn is ook ingebouwd, met ontwerpers en ingenieurs die kunnen scannen, printen, kopiëren en delen om vlugge beslissingen en snelle resultaten te behalen. Bekijk hoe HP grootformaatprinters workflows kunnen verbeteren en een effectieve samenwerking voor uw bedrijf kunnen bevorderen. MEER INFORMATIE Burj Khalifa, Dubai, VAE PAGINA 5
EXTERNE BRONNEN 1. https://lakhta.center/en/article/?id=1312 2. https://www.wsp.com/en-ae/insights/structural-marvels-make-new-york-super-slender-towers-possible 3. https://www.wsp.com/en-gl/projects/111-west-57th-street-new-york 4. https://eandt.theiet.org/content/articles/2018/10/tall-storeys-building-super-slender-skyscrapers-for-residential-use/ 5. https://www.bbc.co.uk/news/science-environment-46455844 6. https://www.theb1m.com/video/the-skyscraper-built-with-rapid-curing-concrete 7. https://edition.cnn.com/2015/05/14/tech/bioconcrete-delft-jonkers/index.html Copyright 2019 HP Development Company, L.P. De informatie in dit document kan zonder voorafgaande kennisgeving worden gewijzigd. De van toepassing zijnde garanties voor HP producten en diensten zijn vastgelegd in de uitdrukkelijke garantiebepalingen die bij dergelijke producten en diensten op fysieke en/of elektronische wijze worden meegeleverd of gepubliceerd op de website(s) van HP. Niets in dit document mag als een aanvullende garantie worden opgevat. HP is niet aansprakelijk voor technische en/of redactionele fouten c.q. weglatingen in dit document. c06298381, april 2019