IUTILITEITSBOUW ICONSTRUCTIEFONTWERP I ~ASPECTEN VAN HOOGBOUWIN RELATIE TOT HETCONSTRUCTIEFON~RPir.P. den Boer, Adviesbureau D3BN civiel ingenieurs, UtrechtIRotterdamir.D.G.Mans, Ingenieursbureau Grabowsky & Poort bv, Den HaagIntegratie van ontwerp en uitvoering is bij hoogbouw dwingend noodzakelijk omtot een economische oplossing te kunnen komen. Er liggen vele relaties tussen dediverse aspecten van ontwerp en uitvoering. Het vinden van een optimum is alleenmogelijk door een integrale vergelijking. Enkele typische aspecten vanhoogbouwconstructies, zoals organisatie van de plattegrond,stapiliteitsvoorzieningen, verdiepingshoogte, fundering en bouwtijd en -kosten,worden in dit artikel besproken.Met steeds grotere regelmaatworden de laatstejaren plan-nen gemaakt voor hoge ge-bouwen op Nederlandse bodem. Eenaantal ontwerpen haalt het uitvoerings-stadium, een ander deel haalt de eind-streep om uiteenlopende redenen niet.De meeste plannen hebben betrekkingop kantoorgebouwen, soms gecombi-neerd met parkeerlagen; enkele betref-fen woongebouwen, multifunctioneleofandersoortige gebouwen.De begrippen hoog- en laagbouw zijnrelatieve begrippen. In dit artikel wordtbij hoogbouw gedacht aan gebouwenvan ca 75 tot ca 150 meter; deze grenzengeven overigens niet meer aan dan eenarbitrair gebied.De redenen om te kiezen voor hoog-bouw in plaats van laagbouw, kunnenvanverschillendeaard zijn, bijvoorbeeldorganisatorische eisen ofwensen, stede-bouwkundige concentratie, grond-schaarste, prestige en dergelijke.In geval van hoogbouw is met betrek-king tot het ontwerp en de uitvoeringvan de draagconstructie een aantal za-ken van speciaal belang. Bij het ontwerpgaathet onder meer omdynamische be-lastingen en respons, zettingen, stabili-teitsvoorzieningen, constructiehoogtenvan vloeren en brandwerendheid.Bij deuitvoering spelen onder meer logistiek,windverlet, verticaal transport en ver-werking van hoge materiaalkwaliteiteneen rol. Bij een vaststelling van de kost-prijs speelt de bouwtijd, naast de eerdergenoemde aspecten een belangrijke rol.Het ontwerp van de constructie en deCement 1988 nr. 4keuze van de methode van uitvoeringmoeten integraal met de andere disci-plines geschieden. Gevels kunnen nietlos van bouwfysische en architectoni-sche eisen worden ontworpen, vloer-constructiesniet los van eisen met be-trekking tot flexibiliteit en installatie-pakketten. De bouwtijd wordt niet en-kel bepaald door de keuze van een typeconstructie of constructiemateriaal,maar door het totaal van handelingentussen de eerste spa in de grond en delaatste afwerking. Er liggen vele relatiestussen de diverse onderdelen. Het vin-denvan een optimum is omdie redeninfeite alleen mogelijk door integrale ver-gelijking. Dit vereist een tijdige inbrengen flexibele instelling van alle betrok-ken disciplines.In dit artikel wordt nader ingegaan opeen aantal aspecten van het ontwerp ende uitvoering van de constructie, alsme-de de kosten. De integratie van ont-werp- en uitvoeringsaspecten dient bijde navolgende beschouwingen niet uithet oog te worden verloren.De plattegrondDe ontwikkeling van de plattegrond isallereerst een organisatorischvraagstuk.Werk- ofwoonruimten, verkeerszones,schachten voor verticaal personenver-voer, techniek en trappehuizen moetenop een functionele wijze worden sa-mengevoegd. Constructieve elementenin de plattegrond zijn kolommen enwanden. Naar functie kan een splitsingworden gemaakt in elementen voor hetafdragen van de verticale belasting enelementen ten behoeVe van de horizon-tale belasting en stabiliteit.Als karakteristiek voor een plattegrondwordt vaak de nettolbruto verhoudingvan het vloeroppervlak gehanteerd; hetnetto vloeroppervlak staat min ofmeervoor de opbrengst, het bruto oppervlakstaat min ofmeer voor de kosten. De inde praktijkgehanteerde definities lopensterk uiteen. NEN 2630 geeft definitiesen aanwijzingen voor het bepalen vanhet vloeroppervlak; globaal geldt:- het bruto vloeroppervlakis het opper-vlakopvloerhoogte gelegenbinnendebuitenomtrek van het gebouw;- het constructie-oppervlak is het op-pervlak van doorsneden van de verti-caal opgaande bouwdelen zoals wan-den, kolommen, borstweringen, niettoegankelijke schachten e.d.;- het netto vloeroppervlak wordt bere-kend als het verschil van het brutovloeroppervlak en het constructie-oppervlak.Het voor de gebruikswaarde bepalendevloeroppervlak is het netto vloeropper-vlakminus hetvloeroppervlakvoorlift-schachten, trappehuizenen dergelijke.Dit voor de gebruikswaarde bepalendevloeroppervlak neemt bij toenemendegebouwhoogte altijd verhoudingsge-wijs af door de benodigde ruimte voorverticaal transport.Uit figuur 1 volgt dat de genoemdenorm onderde term constructie-opper-vlak meer verstaat dan de constructeurgewend is te doen. In het kader van ditartikel beperken wij ons tot het opper-vlakingenomen door de elementen meteen functie inzakede afdrachtvanverti-cale en horizontale belasting c.q. stabili-13De stabiliteitsvoorzieningen dienen er-voor zorg te dragen dat het gebouwvol~doende sterk en stijfis, zodat de vervor-mingen binnen te stellen grenzen blij~ven. In deze paragraafzal nader wordeningegaan op de sterkte en stijfheid in re-latie tot de gebouwhoogte.Voortswordtstilgestaan bij de dynamische invloedvan de wind en de daarmee samenhan~c. Gevelbuis-princ?pe.De dragende gevel levert de sterkte enstijfheid. Indien daarnaast ook nog ker-nen in het inwendige van het gebouwworden geformeerd ontstaat het:d. Buis-in-buis principe (fig. 3).Met name bij de twee laatst genoemdealternatieven kan de krachtswerkingcomplex zijn, en zal de toepassing vangeavanceerde computeranalyses nood-zakelijk zijn (fig. 4). Onbekendheid metde mogelijheden en het niet in het ont-werpstadium vrijmaken van budgettenvoor geavanceerde analyses kunnen lei~den tot ontwerpen, die zowel qua func-tioneren als materiaal-economie nietoptimaal zijn.leidingschacht/videICONSTRUCTIEFONTWERPscheidingswand~"d"t,,,"~==j"#=k=a"fst=e=nw=a=rn=d==ll ,.,,""-L>0,5 m2oIUTILITEITSBOUW1 Voorbeeld van constructie-oppervlak, volgens NEN 2630 2Voorbeeld woontoren metschijfwandenteit en we beschouwen de verhoudingvan dit oppervlak met het bruto vloer-oppervlak.StabiliteitsvoorzieningenAlternatievenNaarmate hogere gebouwen wordenontworpen, gaat het waarborgen vanvoldoende stabiliteit naast de draag-kracht een steeds prominentererol spe-len. Voor deze stabiliteitsfunctie staatons een aantal mogelijkheden ten dien-ste.a. Schijf.-cmetx ~ 1200 rv: Jeuwaarin:FD (1 + x2) 4~Dynamische windinvloedenBij hoge gebouwen is er in zijn alge-meenheid sprake van een slanke con-structie. Naast het aspect van de sterkteen stabiliteit voor zo'n gebouw, wordtdan ook het beschouwen van eventuelehinderlijke trillingen als gevolg van dewindbelasting van groot belang. Dewindbelasting is een dynamische belas-ting.Afhankelijkvande response van deconstructie moet deze als een quasi-sta-tische belasting, dan wel geheel als eendynam?sche belasting worden verwerkt.Het spectrum van de windbelasting inons land wordt in het voorschrift TGB1972-Algemeen middels de zogenaam-de FD-kromme weergegeven:x2Vu ~ gemiddelde uursnelheid van dewind op het hoogste punt van deconstructie, die gemiddeld ??nkeer perSjaarvoor alle richtingensamen, dan wel ??n keer per 25jaar voor ??n beschouwde rich~ting wordt overschreden (mlsec).door hogere betonkwaliteiten te intro-duceren. Zo is in de USA voor een 79verdiepingen tellend gebouw (WaterTower Place, Chicago) reeds een beton-sterktevan 62 N/nun2toegepast, terwijlook wordt ge?xperimenteerd met eenbetonsterkte van 97 N/mm2[1]. Be-dacht moet worden dat dit cilin-der-sterktes zijnlIe ~ eigen frequentie van de construc-tie (Hz)De berekeningsresultaten zijn verwerktin een grafiek (fig. sb), waarin de maxi~male verticale rekenspanningen in debetonnenwanden zijn gegeven als func-tie van de hoogte en de slankheid van detoren. Inde berekeningenis de maxima-le rekenwaardevandebetonspanningengesteld op 24 N/mm2? Deze grenswaar~de is met een verticale streeplijn in degrafiek aangegeven.Bij afwezigheid van de windbelastingkan de volgende conclusie worden ge-trokken:Een prismatische betonnen toren, uit-sluitend bestaande uitverticalewanden,zou op grond van sterkte 600 m hooggebouwd kunnen worden. Door vloe~ren, rustende en nuttige belasting toe tevoegen, waardoor de toren een echt ge~bouwwordt,wordtde maximale hoogteal tot 200 m gereduceerd.Bij windbelasting volgt uit de 1e-ordemomenten dat de maximale gebouw-hoogte kleiner wordt bij grotere slank-heid. Voor de berekening van de 2e-or-de momenten is de statische vergro-tingsfactor aangegeven in figuur Sc. Despanningen, die hieruitvolgenzijn in fi-guur sb gestippeld. Duidelijk blijkt, dathet 2e-orde effect toeneemt bij groterehoogte en slankheid. De getoonde gra-fiekenzijngebaseerd op destatischever-grotingsfactor.en dater geenstijvegevelbuis wordttoe-gepast. Er wordt uitgegaan van gewa-pend grindbeton insterkteklasseB 37,5.De gem?ddelde belastingen zijn geschatuit vergelijking van een aantal ontwer-pen voor hoge torens, waaraan de au-teurs hebben meegewerkt.De verticale belasting, bestaande uit ei~gen gewicht, rustende en nuttige belas-ting, bedraagt 12 kN/m2per verdie~pingshoogte van 3 m. Dit komt neer op4 kN/m3gebouwinhoud. Ongeveer45% hiervan volgt uit het eigen gewichtvan de vloeren en 35% uit het eigen ge-wicht van .de wanden. Deze aannameimpl?ceert een ruimtebeslag van ca. 6%van het bruto vloeropppervlak ten be-hoeve van de wanden.De gemiddelde windbelasting is aange-nomenop1,3 x 1230 ~ 1600 N/m2over de volle hoogte van het gebouw.Uit het voorbeeld van de woontorenblijkt dat bij het gekozen principe vanstabiliteitsvoorziening voor een bepaal~de plattegrond beperkingenvolgenvoorde gebouwhoogte. Uiteraard zijn voorandersoortige stabiliteitsvoorzieningenen plattegronden gelijksoortige relatiesaf te leiden.Evident is dat de maximale hoogten inpositieve zin kunnenworden be?nvloed,16 Cement 1988 nr. 4de eerste-eigenfrequentie van de con-structie moeten worden bepaald. Hetslanke gebouw kan worden beschouwdals een verend ingekl?mde buigingslig-ger, waarvan met een energiebeschou-wing volgens de methode Rayleigh [2]kan worden afgeleid dat de eerste-ei-genfrequentie bedraagt:(EIIH )18 C +0,2 \ (El(EI/B )' ? EI/H V;;;jF6 C + 2,6C +0,289waann:EI ~ buigstijfheid van het gebouwH ~ hoogte van het gebouwC ~ rotatieveerstijfheid van de funde-ringm ~ massa van het gebouw per een-heid van hoogteDAKnnJn..2n-3VLOERBELASTINGENI iPERMANENTE VERANDELIJKE____~-~? BELASTING BELASTING9-3 9.49., 1.09.29., 0.99.29., 0.89.2'lol 0.7Cl29., 0.6'lo2'lo, 0.5'\.2Cll 0.49.2q., 0.4'\.2ENZ. ENZ.VOOR n .. 6: N:A.{n(9.,.0..49.2).9.3.9.4 .2.19.2}(EXCL.EIGEN GEWICHT KOLOM)7 Kracht in verticale construct?e-elementen,als functie van het aantal bouwlagen1 2 3 4 5 10Overige verticale elementenVoor het geval dat de kracht in een ele-ment alleen wordt bepaald door de ver-ticale belasting, is in figuur 7 de groottevan deze kracht weergegeven als functievan hetaantal lagen; uitgegaan is vaneenreductie van de veranderlijke belastingvolgens NEN 3850, art. 2.2.3.1 voor eenniet voor bewoning bestemd gebouw.De in aanmerking komende construc-tiematerialen voor de verticale elemen~ten zijn gewapend beton, staal en staal-beton, in diverse kwaliteiten. In tabel 1zijnvan een aantal beton- en staalkwali-teiten de relevante eigenschappen gege-ven. Voor een beschouwing van de kos-ten zijn indicatieve waarden aangege-ven; factoren als uitvoeringsmethodie-ken, detaillering e.d. oefenen een we~zenlijke invloed uit op de kostprijs, zo-datde aangegevenkosteninderdaad nietveel meer zijn dan een globale indicatie!Voor een aantal representatieve kolom-het aspect van vervormingen als gevolgvan de dynamische windbelasting ookde nodige aandacht heeft besteed [3].2.1Cl2?9.3?9.4%.9.4Vermeld zij tenslotte dat de ST?VO aanwijdig aan de windrichting ter groottevan 0,11 mN.Uitgaande van de toelaatbaarheids-gra-fiekvan TNO is dezewaarde bij een fre-quentievan 0,3 Hz aanvaardbaar te noe-men. Hierbij dientvanzelfsprekend ookdefrequentievanoptredenbij de beoor-deling te worden betrokken.Op het aspect vanwindbelasting en tril-lingen loodrecht op de windrichting,veroorzaakt door het loslaten van wer-vels, zal niet nader worden ingegaan.Wel wordt vermeld dat hij toepassingvan de procedures, zoals beschreven inde TGB 1972-Algemeen, voor de 130 mhoge woontoren maximale versnellin-gen loodrecht op de windrichting tergroottevan 0,21 m/s2worden gevonden,waardoor zeker aan kunstmatige dem-ping voor het gebouw zou moeten wor-den gedacht. Worden echter bestaandehoge gebouwen in Nederland geanaly-seerd, dan vindt men loodrecht op dewindrichting overeenkomstig hogewaarden.ay ~ standaardafwijking van de ampli-tude van de beweging (volgt uit het op-pervlak van het response-spectrum vande constructie)aa ~ standaardafwijking van de ver-snellingVoor de 130 m hoge woontoren vindtmen op dezewijzeaan de topvan hetge-bouw een maximale versnelling, evenUiteraard is de dynamische windbelas-ting verantwoordelijk vOOr trillingen inde constructie.Bij de beoordeling of een constructieonder invloed van deze trillingen niethinderlijk is voor het gebruik door demens, zijn de maximale versnellingen"Van de constructie van belang.Deze zijn vanuit het response-spectrumvan de constructie op de windbelastingeenvoudig te bepalen, want er geldt:Met behulp van de grafische en nume-rieke procedures, neergelegd in d TGB1972-Algemeen, kan vervolgens wor-den gevonden dat voor het onderhavigegebouw, ten gevolge van dynamischeinvloeden, de statischequivalentewind-belasting evenwijdig aan de windrich~ting ongeveer 20% groter is dat de stuw-druk.Beschouwen we als voorbeeld een130 m hoog woongebouw met een plat-tegrond volgens figuur Sa, meteenslankheid van 4,5, dan blijkt datvoor debeide buigingsassen de eerste-eigenfre-quentie ongeveer 0,3 Hz bedraagt.Cement 1988nr. 4 17IUTILITEITSBOlJW ICONSTRUCTIEFONTWERPTabellMateriaaleigenschappen en kosten* voor de vergelijking zijn hier de volgende materiaalfactoren ingevoerd:beton en betonstaal 'Ym ~ 1,1profielstaal 'Ym ~ 1,0(voor de belastingfactorin de grenstoestand metbetrekking totbezw?jken moet1,5 worden aangehouden)** aangehouden voor B 25 cp ~ 2,1, voor B 45 cp ~ 1,6, voor B 65 cp ~ 1,1uitgaande van RV ~ 40 %, t ~ 90 dagen en hm ~ 300 mm*** kosten inclusieftoeslag voor verb?ndingen en montagemateriaal eigenschappen[* ** kostemndicatie *** verkor-E E'Ym 1 + cp per per . permting(NI inhoud gewicht perkNmm2) (N/mm2) (N/mm2) (fIm3) (fIron) (f/mkN) (%0)a b c d e d/(1000.a) (lOOO.a)/cbetonB 25 14 29000 9000 600 - 0,043 1,6betonB 45 25 34000 13000 630 - 0,025 1,9betonB 65 35 38000 18000 700 - 0,020 1,9betonstaal FeB 500 420 210000 210000 15700 2000 0,037 2,0profielstaal Fe 360 240 210000 210000 19600 2500 0,082 1,1profielstaal F 510 360 210000 210000 21600 2750 0,060 1,7constructies, te weten gewapende be-tonkolommen in de sterkteklassenB 25, B 45 enB 65 en staalbetonkolom-men Fe 510-B 45 en Fe 510-B 65 zijn intabel 2 de vergelijkbare grootheden be-paald voor extreme wapemngspercen-tages, alsmede de kosten en verkortinguitgaande van de gegeven basismateria-len. Met deze kenms kan een aantal ka-rakteristieken van kolommen en wan~den ineen hoog gebouwwordenvastge-steld.Uitgaande van een aangenomen reduc-tie van de besch?kbare rekenwaarde vande spanningen in verband met klik eneigen gewicht van het element van 15%en een gebouwgewicht van 3 kN/m3(gebru?ksstad?um) is hetruimtebeslagvan het dragende element op de onder-ste laag bepaald, als functie van debouwhoogte en weergegeven in figuur8. Voor andere dan de aangenomenwaarden van gebouwgewicht en be-sch?kbare rekenwaarden is het ruimte-beslag eenvoud?g te bepalen. Ter or?en~tatie zijn voor een gebouwhoogte van100 rn en een vloeroppervlakte van65 m2met de eerstgenoemde aanna-men, enkele theoretische kolomdoor~sneden weergegeven ?n figuur 9.Zoals uit tabel 2 blijkt, varieert de uit-e?ndelijke verkorting van de verticaleelementen bij maximale belasting metveel. Het optreden van de verkorting alsfunctievande tijd ?s afhankelijkvanwa-pemngspercentage, belastingsnelheiden verloop van de kru?pfactor.De belastingsnelheid?svaaklaagvoor demeest u?tgenutte, en dus ?n de onderzij-de van het gebouw geplaatste elemen~ten. Met de verkorting d?ent vooral re-kemng te worden gehouden als er be-langr?jke verschillen te verwachten zijntussen de d?verse elementen, bijvoor-beeld tussen een u?tgenutte kolom eneen wand met een lager spanmngsm-veau.Voor een ?nd?catie van de kosten is in fi~guur 10 de relatie van de kosten van deop drukbelaste kolom/wandweergege~ven per m2vloeroppervlak, uitgaandevan eerder genoemde aannamen alsme-de eenverd?epingshoogtevan 3,50 meneen volled?ge aanpass?ng van de kolom-doorsnede aan het belastingniveau.Doorgaans zal de aanpassing van dedoorsnede slechts incidenteel gebeuren,waardoor de kosten iets lager uitvallenomdat de gemiddelde wapemngsper-centages worden verlaagd.865D8ETONKWALITEIT845625DoSTAALPER-CENTAGE ? f-------,------""T"'"------KWALITEITONGEWAPENDCONSTRUCTIE OPP.8RUTO VLOER OPP.4 %8Ruimtebeslag vau dragendeelementen, als functie van degebouwhoogte1600x1600 1200x1200 1000xl0003'/,1'/.8'/, Fe8500.......? .? .? .? .? ........870x870......? .? .? .:....:780x780:...:. .. ......nOxno50m lOOm 150mGE80UWHOOGTE12 '/, Fe 510790x790 nOxTlfJ 680x6809 Vergelijking van een aantaltheoretische kolomdoorsneden25'/, Fe 510610x610 590x590 560x56018 Cement 1988 nr. 4* staalspanning met 10%verlaagd in verband met materiaaldikteOpmerking:vOOrberekeningstaal~betonkolommenzie SG-CUR-VB rapportnr. 3Tabel 2Vergelijkbare eigen$chappen vanenkele kolomlwand-con$tructie$constructie vergelijkbare eigenschappen van de samengesteldeconstructie[ EE kostenindi?atie verkor-'Ym1 + cp per perm ting(NI inhoud perkNmm2) (N/mm2) (N/mm2) (JIm3) (flmkN) (%0)a b c d d/(lOOO.a) (1000.a)/cB 25,8% FeB 500 46 44000 25000 1810 0,039 1,8B 45,8% FeB 500 57 48000 29000 1840 0,032 2,0B 45,12% Fe 510 65 55000 37000 3150 0,049 1,8B 65, 8% FeB 500 66 52000 33000 1900 0,029 2,0B 65, 12% Fe 510 74 59000 41000 3210 0,043 1,8B 65, 25% Fe 510 107* 81000 66000 5930 0,055 1,6Op basis van deze algemene beschou-wingen kunnen de volgende conclusiesworden getrokken:- bij toepassing van hoogwaardige be-tonsterktekIassen is het ruimtebeslaggering te noemen; door toepassingvanhoogwaardige, zwaargewapende kol-ommen/wanden of nog beterstaal-betonkolommen/wanden is hetruimtebeslag zeer gering;- uit het oogpunt van kosten is de toe~passing van een hoogwaardige beton-sterkteklasse interessant;~ bij toenemende gebouwhoogtestijgende kosten van de (op druk belaste)kol-ommen en wanden per m2vloerop-pervlak.Overigens dient te worden bedacht datde beoordeling van de invloed van hetruimtebeslag van de verticale elemen~ten op de gebruikswaardevan hetvloer-oppervlak niet alleen door het bereken-de percentage wordt bepaald, maar bij-voorbeeld ook door vorm en plaatsing.1.0. Indicatie van de kosten vandragende elementen per m 2vloeroppervlak, als functie van degebouwhoogteTot slot nog een opmerking over debrandwerendheid. Van kolommen/wanden in hoge gebouwen zal een mi-nimale brandwerendheid van 2 uurworden geeist. Afhankelijk van func~tioneel gebruik en plaatselijke voor-schriften kunnen hogere eisen wordengesteld. Met de hierbesproken type kol-ommen kan doorgaans aan de eisenworden voldaan, dankzij de warmte-weerstand van het beton en het aandeelvan het betonin hetdraagvermogenvande kolom/wand.GewichtsbesparingHet aandeel van het eigen gewicht vande constructie en de permanente belas-ting in de totale belasting van kolom-men en wanden kan aanzienlijk zijn,bijv. 75 tot 90%. Besparing op eigen ge-wicht heeft naast een directe invloed opde kosten van het betreffende onder-deel, invloed op de omvang van de kos-tenvan de kolommen enwanden, die deverticale belasting afdragen en op de11 Opbouw van deverdiepinghoogte. Principe vanvolledige zonering, gedeeltelijkeintegratie en integrale opbouwfundering. Gewichtsbesparing is vooraleffectief in de vloerconstructie en ~ inmindere mate - de gevelen binnenwan~den. Gewichtsbesparing van de beton-constructie kan worden bereikt doorconstructievevormgeving, bijvoorbeeldkanaalplaten ofcassettevloeren en doortoepassing van lichtbeton. Ook Lytag-beton biedt wellicht mogelijkheden.De verdiepingshoogte- en con-structiehoogteIn het ontwerp dient het bepalen van deverdiepingshoogteveel aandachtte krij-gen; in het algemeen zal men uitgaandevan de gestelde eisen van vrije hoogte,flexibiliteit en dergelijke een minimaleverdiepingshoogte nastreven om de ge-bouwhoogte zoveel mogelijk te beper~ken dan wel zoveel mogelijk verdiepin~gen in een gegeven hoogte onder tebrengen. Een lagere verdiepingshoogteheeft een positieve invloed op de ge-bouwkosten (denk aan gevels, kolom-men, wanden, kranen).In de verdiepinghoogte moeten hetfunctioneel gebruik, de bouwkundigeafWerking, de installaties en de vloer-constructies worden ondergebracht.Daarbij kunnen voor de installatie en deconstructie verschillende methodenworden beschouwd, namelijk de volle-dige zonering en de min ofmeer volle-dige integrale opbouw (fig. 11).De keuze voor een van beide is afhanke-lijk van de stramienkeuze, het installa-tie-ontwerp, de wensen ten aanzien vanflexibiliteit in gebruik en soms ook inhet lopende ontwerpproces.Bij keuze voor de volledige zonering zaleen minimale constructiehoogte wor-den nagestreefd; hij de afWeging van dekosten dienen de invloed op de verdie-pingshoogte, de gebouwhoogte enz. teworden meegenomen.Bij de integrale opbouw is de ontwerp-opgave een optimalisatie van de totaleinvulling. Uit constructief oogpunt iseen gehele of gedeeltelijke integratievooral interessant bij de grotere over-spanningen vanwege de dan benodigdeKOSTEN PER M2VLOER OPP.(FlIM2)VERDIEPINGSHOOGTESO40302010SOmCement 1988 nr. 4lOOm l50mGEBOUWHOOGTE!~;;;;;;21 !~ b.1- . ? jil"'"'''''''' ''''''''''''''''''''1 i' I~B= BOUWKUNDIGE AFWERKINGI = INSTALLATIE ZONEC= CONSTRUCTIEVRIJEHOOGTEI I , I , I1'77777777777/ / / 7) ~/77"';lf:T7-777-r777"'" !??7 7 / /7 / / /7 / ~'VOLLEDIGE ZONERING I GEDEELTELIJKE i I INTEGRALE OPBOUWINTEGRATIE19I:.-Y_T_IL_I_T'E_I_T_SB_.O__UW~_~~~_ICONSTRUCTIEF ONTWERP4'/6'/,8'/.BOUWTIJD IN JAREN?1 2Relatie tussen renteverlies enbouwtijd12RENTEVERUE5 TIJDEN5 BOUW.van Tjaar, dan bedraagt het renteverliestijdens de bouw (r . T)/2%.De factor (r . T)12 is uitgezet in figuur12 voor een aantal waarden van r.De bouwkosten, die een belangrijk on-derdeel van de investeringskosten vor-men, zijn te spHtsen in tijdgebonden enniet-tijdgebonden kosten. Tot de eerstegroep behoren zaken als precario, eendeel van de algemene en bouwplaats-kosten, tot de tweede groep behoren deproduktiekosten. Onwerkbaar weerdoor wind zal bij hoogbouw de bouw-tijd langer maken; verticaal transportanders dan met kranen, bijvoorbeeldbetonmortelmet pompen kan mede omdie reden aantrekkelijk zijn. De inzetvan glij~ of klimbekisting, extra stem-pelsets en prefabricage, kunnen debouwtijd gunstig be?nvloeden.De bouwtijd wordtbepaald door het to-taal van de te verrichten handelingenvoor ruwbouw, installatie en afbouw.Het heeft dan ook weinig zin een ruw-bouwskelet in korte tijd neer te zettenals de overige handelingen deze snel-heid niet kunnen volgen. De in laag-bouw nog wel eens toegepaste werkwij-ze van het na elkaar uitvoeren van ruw~bouwen afbouw voor een gebouw ofmoot van een gebouw (horizontalebouwstroom) leidt voor hoogbouw totextreem lange bouwtijden.Geconcludeerd wordt dat de keuze vaneen optimale bouwtijd wordt bepaalddoor:- de te kiezenbouwmethodiekin relatietot de kosten, daarbij rekening hou-dend met renteverliezen en het totaalvan de verrichte handelingen tot deoplevering;- door de investeerder toe te kennenmeerwaardeaan debouwtijdop grondvan voor zijn specifieke situaties gel-dende factoren (beschikbaarheid, ac-tualiteit, enz).Literatuur1. FIP-Notes 1987/42. COR-rapport 57, Dynamische pro-blemen in de bouw, 19723. Stuvo-rapport 81, augustus19872%tussen gebouwen ondergrond spelentijdseffecten een, vaak niet volledig be-kende, rol. Normaalkrachten uit kort-durendewindbelastingkunnen deels opandere wijze worden opgenomen danlangdurige belasting uit eigen gewicht.Tot slot nog een enkele opmerking om-trent de afdracht van de horizontale be-lasting. Soms bestaat deze alleen uitwindbelasting; vaak werkt er ook een??nzijdige grond- of waterdruk, bijv.door aanwezigheid van dilataties. Inaanmerking komende mechanismenvoor het opnemen van deze krachtenzijn gronddrukken via kelderwanden,poeren, horizontaal belaste palen enschoorpalen.Betrefthetalleendewind-belasting dan blijken de horizontaal be-laste palendoorgaans instaatdezebelas-tingen effectief op te nemen (de hori-zontale windbelasting bedraagt vaakniet meer dan 2? 3%van de verticale be~lasting). Bepalendvoor de te volgen wegzijn uiteraard de stijfheidsverhoudin-gen van de beschikbare mechanismen.Bouwtijd en kostenDe rentabiHteitvaneen projectwordt inhoofdzaak bepaald door investerings-kosten, renteverliezen, afschrijving enopbrengst. De keuze van de bouwtijdheeft direct invloed op de investerings-kosten en de renteverliezen tijdens debouw. De in rekening te brengen af-schrijvingsperiode en de opbrengstworden bij de beoordelingvan de renta~biliteit doorgaans vastgesteld door deondernemer/ontwikkelaar. In dit ver~band wordt opgemerkt dat een langetijd tussen formulering van programmavan eisenenopleveringde afschrijvings-periode in principe negatiefbe?nvloedt,omdat een gebouw wordt opgeleverddat deels alweer verouderd is. Dit feno~meen heeft vooral betrekking op de af-bouwen de installaties die een afschrij~vingsperiode hebben in de orde vangrootte van 10 tot 20 jaar, in minderemate op de ruwbouw met een afschrij-vingsperiode van ca SOjaar. Overigens ishet goed mogeHjk door een planmatigeaanpak van ontwerpbesHssingen en le-veringsopdrachten op dit fenomeen inte spelen.Wordt hetverlies aan actualiteitvan eenontwerp tijdens voorbereiding en uit-voering buiten beschouwing gelaten, engeldt hetzelfde voor factoren als risico'svan vermindering van vraag en aanbodin de markt, dan is voor het optimaHse-ren van de bouwtijd de som van de in-vesteringen en de renteverliezen tijdensvoorbereiding en bouw van belang.Uitgaande van een constant renteper-centage van rOt6, een lineair verloop vande investeringskosten I en een bouwtijdBij de keuze van fundering spelen zet-tingsgedrag, economie van het ontwerpen ook de interactie tussen gebouwcon-structie en ondergrond een belangrijkerol. Dilataties tussen bouwdelen kun-nen noodzakeHjk zijn. Bij de interactieDoor toepassing van grote diameterboorpalen en diepwanden kunnen be~lastingen uit kolommen enwanden minofmeer rechtstreeks aan de draagkrach-tige laag worden afgedragen. Poeren enplaatfunderingen kunnen dan overbo~digworden, danwel sterkinafmetingenworden beperktconstructiehoogte en vloeropbonw. Dekeuze van een vrije overspanning enstramienkeuze wordt in de eerste plaatsbepaald door de functionele eisen. EencompHcatie daarbij is dat in hoge ge-bouwen vaak verschillende functies bo-ven elkaar zijn geplaatst. Veel voorko-mend zijn parkeergarages onder kan-toor- en woongebouwen. Indien defunctionele eisen sterk wegen, komenovergangsconstructies in aanmerking.Een bekend voorbeeld is de overgangvan de dragende gevelwand naar de kol-ommenstructuur. Vanwege de relatiefhoge kosten dient een overgangscon-structie altijd kritisch te worden bezien.FunderingOp het laagste niveau geeft de gebouw-constructie punt- en lijnlasten af, dienaar een draagkrachtige laag in de on-dergrond dienen te worden afgevoerd.Voor de aspecten die bij de keuze van defunderingselementen een rol spelen,wordt verwezen naar het artikel vanKruizinga en Everts, elders in dit num-mer. Eenveelvoorkomende keuze is eengeheide paalfundering waarbij de paleneen draagvermogen bezitten tot max.2000 ? 2500 kN. Voor de punt- en lijn-lasten uit de hoogbouwconstructies zijndan paalgroepen resp. meerdere paalrij-en nodig, die door een overgangscon-structie, ofwel poerconstructie, wordengeactiveerd. Komt bij relatief lage ge-bouwen nog een enkele poer per kolomin aanmerking, bij hogere gebouwenzijn dermate veel palen nodig, dat ??ndikke plaat noodzakelijk wordt. Ook deinklemmingvan stabiHserende elemen-ten kan dit wenselijk maken. Specifiekeproblemen van dit soort poerconstruc-ties zijn het dwarskrachtdraagvermo-gen en de warmte-ontwikkeling tijdenshet verharden.Door beperkingen in paalplaatsing engrondverdringingkunnen op dezewijzefunderingen worden gemaakt geschiktvoor belastingen tot 500 a 750 kN/m2?De maximaal haalbare gebouwhoogtebedraagt dan ca. 120 ? 200 m.20 Cement 1988 nr. 4