1Kantoorgebouw voor firma Mettler in Schijndelgebouwd met BetonBallon-ConceptHoogtepunt inschalenbouw2                    ...
prof.ir. Frans van Herwijnen,                                                                1	 De toepassing van het Beto...
4                                                               5          6Kettinglijn                                   ...
4	 Crematorium Kakamigahara                         6	 Houten bekisting voor de ingang van de          7	 De schalen ruste...
9	 Kettinglijn                10	Bekisting van de dakschaal                11	 puiten van het prototype van de BetonBallon...
● projectgegevens                                                                                                  project...
ABT                        Ab van den Bos                   www.vloerenadvies.eu                         www.abt.eu       ...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Cement 2012-8-hoogtepunt in-schalenbouw

512 views
426 views

Published on

Article (dutch) about a office building with a chainline shape in shotcrete. Spuitbeton kantoor in dubbel gekromde kettinglijn vorm met een betonballon bekisting.

Published in: Real Estate
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
512
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
3
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Cement 2012-8-hoogtepunt in-schalenbouw

  1. 1. 1Kantoorgebouw voor firma Mettler in Schijndelgebouwd met BetonBallon-ConceptHoogtepunt inschalenbouw2 2012 Hoogtepunt in schalenbouw
  2. 2. prof.ir. Frans van Herwijnen, 1 De toepassing van het BetonBallon-Concept voor een kantoor in Schijndel ising. Ab van den Bos het hoogtepunt in de schalenbouw 2 Centrale troonzaal in Ctesiphon (Irak)ABT bv 3 Hangmodel Antoni GaudìDe constructieve voordelen van schaalconstructiesworden al eeuwenlang onderkend. Maar in deuitvoering kennen dergelijke constructies de nodigeuitdagingen. Het is zaak een optimum te vinden in dedrie-eenheid architectuur – constructie – uitvoering.Dit optimum komt goed tot zijn recht in hetkantoorgebouw van Mettler in Schijndel, eenvoorlopig hoogtepunt in de geschiedenis van deschalenbouw. Het project is uitgevoerd volgenshet BetonBallon-Concept (BB-Con), waarbij deschaalconstructie is gerealiseerd door het spuitenvan beton op een voorgevormde ballon. 2 Geschiedenis schalen Op druk belaste constructies als bogen, gewelven en schalen behoren tot de meest stabiele in de geschiedenis van het construeren. Bij ruïnes uit de klassieke oudheid zien we dat de bogen en gewelven vaak nog overeind staan, terwijl de rest van de constructie is bezweken door natuur- of oorlogsgeweld. Het mooiste voorbeeld is ongetwijfeld de bolkoepel van het Pantheon in Rome (diameter 43,4 m), daterend uit 125 na Chr., die nog steeds in haar oorspronkelijke vorm is te bewonderen. Ook het gewelf van de centrale troonzaal van het Sassanidische paleis in Ctesiphon (Irak), daterend uit de derde eeuw na Chr., staat nog steeds overeind (foto 2). Het bijzondere van dit gewelf (overspanning 24 m) is dat de vorm van de doorsnede de kettinglijn benadert. Een ander opvallend aspect van dit gewelf is dat de dikte van het gewelf sterk afneemt van de geboorte (voet) naar de top. Dit heeft te maken met de wijze van bouwen, waarbij zoveel mogelijk gebruik is gemaakt van de vrije uitbouwwijze. Dat wil zeggen: zonder gebruik van hulp- constructies zoals houten formelen (boogvormige schoorcon- structies), net als overigens bij de bouw van het Pantheon [1]. Druklijn Bij gekromde, op druk belaste steenconstructies is het zaak de druklijn (dit is de lijn die de naar beneden lopende druk­ krachten ten gevolge van de permanente belasting volgt) zoveel mogelijk te laten samenvallen met de hartlijn (dit is de verbin- dingslijn van de zwaartepunten van de doorsneden van de constructie). Hierdoor wordt buiging (combinatie van trek en druk) vermeden en treden er alleen drukkrachten op ten gevolge van de permanente belasting. Dit is gunstig voor s ­ teenachtige materialen, die een beperkte treksterkte hebben (ca. 10% van hun druksterkte). 3Hoogtepunt in schalenbouw 2012 3
  3. 3. 4 5 6Kettinglijn trekkrachten in drukkrachten. Galileo Galileï was vanBij een constante belasting over de lengte van de boog hoort mening dat de kettinglijn een parabool was. Pas honderd jaareen bijzondere vorm van de druklijn: de kettinglijn. Deze later (medio zeventiende eeuw) werd door wiskundigen denaam is ontleend aan de vorm die een ketting aanneemt werkelijke formule van de kettinglijn afgeleid: een zoge-wanneer deze aan de uiteinden wordt opgehangen. Door de noemde cosinus hyperbolicus.zwaartekracht ontstaan in een ketting trekkrachten tussen deschakels. Wordt de hangende ketting in gedachte omgekeerdtot een staande boog met dezelfde vorm, dan wijzigen de4 2012 Hoogtepunt in schalenbouw
  4. 4. 4 Crematorium Kakamigahara 6 Houten bekisting voor de ingang van de 7 De schalen rusten op een vierkant 5 Houten bekisting voor de Zementhalle te fietsenkelder op het 18 septemberplein te grondvlak (11 x 11 m2) Zürich, ontworpen door Robert Maillart, uit Eindhoven, ontworpen door Massimiliano 8 Door de steile kettinglijn is veel 1940 Fuksas, uit 2009 oppervlak bruikbaar Gaudì ontstond. Door omkering na opstijven van het gips verkreeg Tot het begin van de twintigste eeuw werden gewelven en schalen hij een op druk belast schaalmodel. vooral van steen gemaakt. Eén van de pioniers van de gewelven- Bij al deze voorbeelden zien we een sterke relatie tussen vorm bouw, de Spaanse architect Antoni Gaudì, bepaalde de vorm en en krachtswerking. Echter, de uitvoering blijft traditioneel. krachtswerking van zijn gewelven door te werken met hangmo- dellen van kettingen en gewichten. De gewichten representeerden het eigen gewicht van de gewelfdelen. Door de hangmodellen om Moderne schalen te keren vond hij de optimale vorm: ­ emetselde gewelven waarin g Moderne schalen laten een steeds vrijere vorm zien. Met door permanente belasting alleen maar drukkrachten optreden behulp van de computer wordt de schaalvorm bepaald, waarna (foto 3). In al zijn gewelven zijn de kettinglijnen duidelijk te de krachtswerking met de eindige-elementenmethode kan herkennen. De architectonische vormen in de werken van Gaudì worden berekend. Het dak van het crematorium in Kakami­ zijn dus experimenteel bepaald. De krachtswerking wordt gedo- gahara (architect Toyo Ito) is daar een sprekend voorbeeld van mineerd door drukkrachten en de uitvoeringswijze was traditio- (foto 4). De maakbaarheid van deze schalen wordt steeds neel: metselen op bekistingen. gecompliceerder. Wat we aan deze voorbeelden zien is dat de drie-eenheid Voorbeelden a ­ rchitectuur – constructie – uitvoering niet in onderlinge Bij het ontwerpen van betonnen schalen gaat het steeds over samenhang wordt beschouwd. Met name de uitvoering blijft de relatie tussen architectuur (vorm, schaaldikte), constructie achter op de ontwikkelingen op het gebied van vormgeving en (krachtswerking) en uitvoering (bekisting, wapening). Op berekening van schalen met de computer. verschillende wijzen is daar sinds 1940 mee omgegaan. Vergelijken we de uitvoeringswijze van de Zementhalle uit Robert Maillart koos als doorsnedevorm van de schaal van de 1940 (foto 5) met de recente, qua vorm vergelijkbare betonnen Zementhalle in Zürich een parabool, omdat hij daardoor op schaal van de fietskelder in het centrum van Eindhoven door analytische wijze de krachtswerking in de schaal kon bereke- architect Maximiliano Fuksas (foto 6), dan zien we in de nen. tussenliggende periode van 70 jaar geen enkele ontwikkeling in Felix Candela koos voor diverse projecten voor hyperbolische de bekistingstechniek. paraboloïden als schaalvorm om dezelfde reden. Heinz Isler bepaalde de vorm van zijn betonschalen met hangmodellen. Hierbij maakte hij gebruik van in vloeibaar gips gedrenkte doeken. Deze hing hij vervolgens op de hoek- punten op, waarna door de zwaartekracht de schaalvorm K1 K2 winkel 11 000 750 500 13 900+ K1 3794 9900+ 11 000 12 000 9500 ontvangst 2700 en balie winkel 6800+ 2700 500 750 K2 3700+ 500 750 3515 2470 3515 750 500 12 000 3300 11 000 4835 peil KA KB 7 8Hoogtepunt in schalenbouw 2012 5
  5. 5. 9 Kettinglijn 10 Bekisting van de dakschaal 11 puiten van het prototype van de BetonBallon S foto: Rob van Hove BetonBallon-Concept Een recent voorbeeld van een schaalconstructie is de nieuwbouw van het kantoor van het autodemontage- en bergingsbedrijf Mettler in Schijndel. Hier is gekozen de constructie uit te voeren met het zogenoemde BetonBallon-Concept (of BB-Con). Een BetonBallon wordt gebruikt als tijdelijke bekisting waarop groten- deels ongewapend spuitbeton is aangebracht. Met dit systeem wordt tegemoet gekomen aan de wensen van een vrije vorm, het terugdringen van het gebruik van primaire grondstoffen en het verlagen van de bouwkosten. Met het concept wordt de drie- eenheid architectuur – constructie – uitvoering eindelijk bereikt. Het project is om deze reden een hoogtepunt in de ontwikkeling van de schalenbouw. Meer dan vier jaar geleden werd een prototype neergezet op de campus van de TU Eindhoven. Voor een ongewapende betonnen schil houdt het prototype zich tot op heden zeer goed. Afgezien van enkele zettings- en krimpscheuren, die al tijdens de bouw en vlak daarna zijn opgetreden, is er daarna geen nieuwe scheurvor- ming bijgekomen. Ook worden de bestaande scheuren niet wijder. Na de geslaagde proef lag de weg open voor een eerste commerciële toepassing, in Schijndel. Voor het project is gekozen voor een vierkant grondvlak (fig. 7), dat inwendig circa 11 x 11 m bedraagt. Het dakvlak 9 vormt een schaal, gebaseerd op de kettinglijn. Op het begane- grondniveau is de ontvangstbalie en de winkelruimte gelegen. 106 2012 Hoogtepunt in schalenbouw
  6. 6. ● projectgegevens project  kantoor Mettler bv, Schijndel architect  Rob van Hove i.s.m. Lex Kuin concept  BetonBallon-concept (of BB-Con) constructeur  ABT bv aannemer  BB-Con bv ● Literatuur 1  erwijnen, F. van, Constructief ontwerpen: Van H Pantheon tot Millenniumdome. Intreerede, Technische Universiteit Eindhoven, januari 1999. 2  erwijnen, F. van, Bos, A. van den Hove, R. van, H Gewelven met BetonBallon. Cement 2009/4. 11Via het trappenhuis worden de verdiepingen ontsloten en door Uitvoeringeen opengewerkte zijgevel wordt een aansluiting gecreëerd met De steile vorm van de schaal heeft niet alleen voor de indelingde achterliggende bedrijfshal. van het gebouw voordelen, ook de uitvoering is hierdoorIn totaal zijn er vier verdiepingen gemaakt. Deze verdiepingen eenvoudiger. Zo kunnen de onderste verdiepingen in min ofhouden in de basis hetzelfde grondvlak. Door de gewelven op meer traditionele bekisting worden uitgevoerd. De onderstede hoeken wordt de effectieve ruimte per verdieping kleiner. twee wanden zijn nagenoeg vlak. Alleen voor het bovenste deelDoordat een heel steile kettinglijn is gehanteerd, ontstaan (de dakschaal) is de BetonBallon als bekisting ingezet. Dezeechter zo weinig mogelijk onbruikbare ruimten (fig. 8 en 9). BetonBallon is een pneumatisch en mechanisch gespannen membraan. Hij kan opnieuw worden ingezet voor schalen met dezelfde vorm.ConstructieDoor de vorm van de schalen te baseren op een kettinglijn, Op foto 10 is de bekisting van de dakschaal zichtbaar. De dikteontstaan door eigen gewicht zuivere drukkrachten. Alleen door van de betonschaal wordt aangegeven door een op diktewind- en temperatuurbelastingen kunnen er lokaal buigende geschaafde koplat. De wapening die zichtbaar is, is bedoeldmomenten en trekspanningen optreden in de schaal. Dit bete- voor de koppeling met de verdiepingsvloer. Deze verbinding iskent dat kan worden volstaan met een relatief dunne construc- vooraf in het laboratorium van de TU Eindhoven beproefd [2].tie en beperkte wapening, namelijk alleen daar waar nood­zakelijk. Het werken met dubbelgekromde wapeningsnetten Doordat het beton door spuiten wordt aangebracht, wordt sterkwordt voorkomen; een belangrijk voordeel bij de uitvoering. bespaard op arbeid op de bouwplaats. Om een zo goed moge- lijke uitvoering van de dakschaal mogelijk te maken, is ervoorDe eerste twee betonnen verdiepingsvloeren hebben een gekozen de onderste verdiepingen ook met spuitbeton uit teo­ verspanning van circa 10 m, respectievelijk 8 m, en zijn punt­ voeren. Op die manier kan na optimalisatie van het mengsel devormig ondersteund op de hoeken door een verbinding met de uitvoering beginnen met deze relatief eenvoudige, rechtegespoten schaal. Door middel van gewichtsbesparende elemen- vlakken.ten kon de vloerdikte worden beperkt tot 290 mm met relatieflichte wapening. De derde verdiepingsvloer met een overspan- In de uitvoering is gekozen voor een droge mortelmix op dening van 6 m kon in 200 mm dik beton worden uitgevoerd. bouwplaats die ter plekke met de vezels en het aanmaakwater wordt gespoten. Het was zoeken naar de juiste samenstellingVezelgewapend beton is ingezet. Hiermee kunnen kleine trek- die voldoende colloïdaal beton oplevert en ook voldoende aanspanningen ten gevolge van verhinderde krimp, temperatuur- de bekisting blijft hangen. Uiteindelijk is de dikte van de schaalvervormingen en eventuele asymmetrische belasting worden in meer lagen nat in nat opgezet tot de uiteindelijke dikte. Dooropgenomen. op de bekistingsballon een zeer dunne laag voor te spuiten met polypropyleenvezels is voorkomen dat de staalvezels met hunDe stabiliteitsvoorziening wordt volledig uit de boogconstruc- impact de ballon zouden penetreren (foto 11). ☒tie gehaald. Het trappenhuis levert geen stabiliteit en isaan­ endelend geplaatst. pHoogtepunt in schalenbouw 2012 7
  7. 7. ABT Ab van den Bos www.vloerenadvies.eu www.abt.eu http://nl.linkedin.com/in/abvandenbosCopyright use only permitted with indication of the source – “Abvandenbos ABT” Datum

×