1 Steeds meer voorbeelden van succesvolle toepassing ultra-hogesterktebeton Potentie UHSB groeit Tot voor kort waren veel opdrachtgevers en architecten onbekend met de mogelijkheden van ultra-hogesterktebeton (UHSB) en was men huiverig dit nieuwe materiaal in projecten toe te passen. Voorgestelde ontwerpen vielen weliswaar in de smaak, maar vaak bleken de hoge kosten van het materiaal een obstakel voor de toepassing. Door slim te ontwerpen wordt het verschil in prijs met traditioneel beton echter steeds verder beperkt en steeds vaker lijkt de meerwaarde van USHB de hogere kosten te rechtvaardigen. UHSB kent diverse voordelen. Het slanker construeren dankzij de hoge sterkte is misschien wel het opvallendste voordeel. Maar ook met betrekking tot duurzaamheid, detaillering en uitvoering heeft het materiaal grote potentie. Door in het ontwerp slim om te gaan met deze eigenschappen komen de voordelen het beste tot hun recht. Zo slank mogelijk? Je kunt met UHSB zeer slank construeren. Gezien de hoge materiaalkosten is dat ook noodzakelijk. Wel moet er altijd een afweging worden gemaakt tussen minimalisering van het materiaalgebruik, eenvoud in fabricage en aansluiting op andere 22
ir. Rogier van Nalta Pieters Bouwtechniek Delft BV 1 Achteraf gemonteerde balkons met gepatenteerde nokverbinding bij project Strandvilla 04 in Almere foto: StudioSmink 2 Erkers van UHSB aan de Jozefschool in Hoek van Holland bron: Studio Ni3 / Eekhoutbouw 3 Lokale verdikking van de wanden ter plaatse van de verankering aan de achterconstructie 4 Zeer ruime galerij bij het project Amber in Delft door de afwezigheid van gootjes en opstaande randen bron: Studio De Nooyer 2 constructies. Niet altijd is het verstandig om qua slankheid helemaal tot het uiterste te gaan. Voor de Jozefschool in Hoek van Holland (RVKO Rotterdam) zijn erkers gemaakt van UHSB (foto 2). Constructief hoefden de wanden slechts 60 mm dik te zijn. Bij deze dikte bleef echter onvoldoende ruimte over voor de ankers om de vloeren en wanden te koppelen. De elementen zijn daarom 20 mm dikker gemaakt. Dit was alleen nog niet voldoende voor de koppeling met de gebouwconstructie. De staalprofielen waaraan de erkers werden bevestigd, dicteerden een h.o.h.-afstand van de ankers die groter was dan de dikte van de elementen. Doordat een nog grotere dikte een aanzienlijke kostenverhoging en aantasting van het slanke beeld zou opleveren, zijn ter plaatse van de bevestigingen aan de achterconstructie kleine verdikkingen gemaakt ter plaatse van de ankers (foto 3). De verdikkingen werden verborgen in de afwerking. Hierdoor kon met een minimum aan extra materiaal toch voldoende ruimte worden gecreëerd voor de verankeringen. 3 Minimalistische detaillering We zijn er de afgelopen jaren in Nederland aan gewend geraakt om balkons en galerijen met steeds meer en ingewikkeldere randjes en gootjes uit te voeren. Net als met regelgeving is de oplossing voor een probleem altijd meer en bijna nooit minder. Doordat UHSB door de extreme dichtheid veel minder vervuilt en ook dunne randjes nog zeer sterk zijn, kunnen balkons met een minimalistische detaillering worden uitgevoerd (foto 4). Dit heeft als resultaat dat de malkosten aanzienlijk omlaag kunnen. Bijkomend voordeel is dat de nettoruimte toeneemt door de afwezigheid van alle gootjes en opstaande randen. Alles-in-één-ontwerp Slankheid en robuustheid zijn moeilijk met elkaar verenigbaar. Vaak wordt een scheiding gemaakt op basis van de constructieve en esthetische functie. Dit heeft tot gevolg dat constructies 4 23
5 6 bestaan uit een veelheid aan niet-optimale onderdelen met zeer veel verbindingen. Een voorbeeld zijn fietsbruggen met een houten of kunststof dek. Hierbij zijn de verschillende elementen waaruit de brug is opgebouwd enkel geschikt voor één constructieve taak. De (kunststof) planken rusten op stalen hoofdliggers die voor de overspanning zorgen. Windverbanden zorgen voor de stabiliteit en de balusters zijn met aparte staalconstructies verbonden met de hoofdliggers. Om een ruw dek te verkrijgen, zijn de planken nog voorzien van een slijtlaag. Met UHSB kunnen slanke, esthetische elementen toch een constructieve taak hebben en kan een aanzienlijke vereenvoudiging worden bereikt. Zo is in Pijnacker een brug gerealiseerd waarbij het UHSB-dek alle bovenstaande taken uitvoert (foto 5 en 6) [1]. Het dek zorgt zelf voor de overspanning, er zijn geen aparte stabiliteitsvoorzieningen nodig en de balusters kunnen rechtstreeks op het slanke dek worden bevestigd. Een slijtlaag is niet meer nodig doordat het dek van een antislipreliëf is voorzien. Een ander voorbeeld zijn trappen met ranke treden (foto 7). Vaak is hiervoor aan beide zijden een dragende boom nodig, waartussen de slanke treden dragen. Met UHSB kan een muizentrap zonder bomen worden uitgevoerd met de balusters direct op de treden. De dikte van de trap begint bij 40 mm en wordt afgestemd op de overspanning en architectonische detaillering. Een veel toegepaste muizentrap voor één verdieping is 60 à 70 mm dik. Om bij heel lange en zwaarbelaste trappen toch een vrijdragende slanke trap te krijgen, kan een torsierib worden toegevoegd (foto 8). Voordeel hiervan is dat de treden in delen kunnen worden gemaakt, wat malkosten bespaart. De aangestorte rib verbindt de treden aan elkaar. Hierdoor ontstaat een zeer robuuste en stijve constructie. Doorslaggevende factor aanwezig: esthetica, duurzaamheid of uitvoering Door rekening te houden met voorgaande factoren wordt de (financiële) haalbaarheid van ontwerpen in UHSB zo groot mogelijk. Toch is het nodig verder te kijken dan alleen de kosten van de elementen. Esthetica Bij veel projecten vraagt de architect om een balkon dat er zo slank mogelijk uitziet. Met trucjes als sponningen is bij gewone balkons wel wat mogelijk, maar echt dun wordt het nooit. Het probleem zit in de aansluiting naar de gevel. Er is bij een slank balkon geen overlap meer tussen de constructieve vloer en de balkonvloer, wat bij normaal beton leidt tot een complexe, grove verbinding. Meestal wordt dit opgelost door het gehele balkon dikker te maken. Met UHSB is het mogelijk dit soort verbindingen binnen de spouw te realiseren. Hierdoor steekt alleen de slanke balkonplaat buiten de gevel (foto 9 en fig. 10). Duurzaamheid Ultra-hogesterktebeton is zeer geschikt voor agressieve milieus. Bij normaal beton is in dat soort omstandigheden al snel een grote dekking nodig. Hierdoor ontstaan dikke, zware constructies. Een ontwerp in UHSB kan echter net zo slank zijn in een maritieme omgeving als binnen in een woning, de benodigde dekking blijft slechts 10 tot 15 mm. Een ander onderscheidend aspect is de oppervlaktekwaliteit. Bij normaal beton ontstaat vaak aanslag doordat de betonhuid poreus is. Bij UHSB is dit veel minder het geval omdat het beton veel dichter is en scheurtjes vanzelf helen door het grote gehalte niet-gehydrateerd cement. In Denemarken zijn zwaar aangetaste balkons van een monumentaal gebouw vervangen door balkons met de originele frêle detaillering, maar met veel hogere duurzaamheid (foto 11). Uitvoering De uitvoering kan een doorslaggevende factor zijn voor toepassing van UHSB. Zo bleek het materiaal een goed alternatief bij enkele projecten waar in het ontwerp een lichte staalconstructie 24
5 Fietsbrug van het UHSB Bruggensysteem Delft in Pijnacker 6 Antislip van UHSB bron: ipv Delft 7 Muizentrap zonder dragende boom 8 Trap met torsierib foto: BeeldKracht - Robert Zwart / Hi-Con 9 Zeer slanke balkons voor het project Amber in Delft bron: Studio De Nooyer 10 Slanke balkons met nokverbinding die volledig binnen de spouw valt 7 8 met losse houten of betonnen planken was toegepast. De planken leidden tot een zeer arbeidsintensieve constructie en de aannemer heeft er toen voor gekozen grote, lichte UHSBplaten toe te passen (foto 12). Er kon sneller worden gebouwd met minder verbindingen. Doordat het bij de grote platen mogelijk was hapjes uit de platen te nemen, kon beter op de deuren worden aangesloten. De belangrijkste uitvoeringsfactor is echter het gewicht van de elementen. Sommige balkons zijn zo groot en zwaar dat ze nauwelijks uitvoerbaar zijn. De vloeren kunnen het gewicht tijdens de uitvoering niet dragen en er zijn een zware kraan en veel stempels nodig. Met lichtere balkons kan dan worden bespaard op de uitvoeringskosten, of wordt zelfs een andere uitvoeringsmethode mogelijk die met zware balkons niet in aanmerking komt. Bij het project Strandvilla s in Almere is een nieuw ontwikkelde verbinding toegepast. Hierbij konden de balkons na sluiting van de gevel worden aangebracht (foto 1). Dit betekende dat de aannemer ruwbouw en afbouw kon scheiden, de balkons niet hoefde te stempelen en met de steiger geen last had van de balkons. De verbinding is zo succesvol gebleken dat deze is gepatenteerd. Gevoelig Ontwerpen met ultra-hogesterktebeton is construeren op het scherp van de snede. Daarvoor is het van belang dat een constructeur op en met het materiaal kan rekenen. Dit is echter 9 metselwerk isolatie kalkzandsteen 65 UHSB-balkonplaat afschot 15 mm/m 1600 25 90 10 136 127 85 135 220 dekvloer 50 20 300 100 40 100 100 ihwg betonvloer 10 25
11 Renovatie van zwaar aangetaste balkons met frêle detaillering in Denemarken 12 Grote, lichte galerijplaten op een staalconstructie bij project Oud Seyst in Zeist 11 12 niet vanzelfsprekend. Het is belangrijk dat het gebruikte materiaal goed gedocumenteerd is om zo de randen van het haalbare te benaderen. Waar nodig moet de informatie worden aangevuld met (full-scale) proeven. In de praktijk blijken de hoge sterkte en stijfheid en grote duurzaamheid zeer gevoelig voor de juiste samenstelling van het materiaal. Veelbelovende sterke betonmengsels blijken bij nader onderzoek regelmatig niet op alle vlakken even goed te presteren. Langetermijnbeproevingen in belaste toestand zijn noodzakelijk om te bevestigen of niet alleen de druksterkte, maar ook de kwaliteit ultrahoog is. Om ultra-hogesterktebeton succesvol toe te passen in een project is het van belang er in een vroeg stadium rekening mee te houden. Dan kunnen voordelen als het lage gewicht en het minder aantal benodigde, kleinere, eventueel achteraf te monteren, verbindingen het best worden benut. LITERATUUR 1 Nalta, R., van, Van den Berg, C., Büdgen, J., UHSB voor kleinschalige bruggen. Cement 2015/3. 2 Nalta, R., van, Hansen, T., Ultradunne balkons, Cement 2012/6. 3 Nalta, R., van, Huize Het Oosten. BV-Nieuws 3, 2014. 4 Nalta, R., van, Let op bij ontwerpen met UHSB. Cement 2015/5. 26