Baanbrekende schaalconstructies8200862BaanbrekendeschaalconstructiesIn het eerste artikel in deze reeks over betontoepassingen in deBelgische architectuur werd het (niet-gerealiseerde) ontwerpvan constructeur Gustave Magnel en architect L?on Stynenvoor de Toren der Televerbindingen op Expo 58 toegelicht. Demoeilijke verhouding tussen constructeur en architect brachtStynen er uiteindelijk toe om begin 1955 een tegenvoorstel inte dienen in samenwerking met constructeur Andr? Paduart(1914-1985). Dit ontwerp van Stynen en "un jeune ing?nieurpeu experiment?" was volgens Magnel echter niet acceptabel[1]. Toch had Paduart op dat moment al een beloftevolle carri-?re uitgebouwd als baanbrekend constructeur.1Beton in de Belgische Architectuur (4): Andr? PaduartPaduart behaalde zijn diploma als burgerlijk ingenieur bouw-kunde aan de Universit? Libre de Bruxelles (ULB) in 1936[2,3]. Op aanraden van Louis Baes, zijn mentor en professoraan de ULB, solliciteerde hij in 1937 bij het bureau SECO.Opgericht in 1934 op initiatief van Gustave Magnel en Eug?neFran?ois, verifieerde dit `Controle Bureau voor de Veiligheidvan het Bouwwezen' de veiligheid van de uitvoering, hetontwerp en de berekening van ongewone, vernieuwende ofomvangrijke constructies [4]. Paduart was bij SECO ondermeer betrokken bij proefnemingen op de eerste constructies invoorgespannen beton in Belgi?, bijvoorbeeld Magnels spoor-wegbrug over de Spiegelstraat in Brussel. Paduart werkte gedu-rende zeven jaar bij SECO.Baanbrekende schaalconstructies 63820082 31 Private woning in Terhulpenbron: coll. S. Van de Voorde2 Havenloodsen aan het Albertdok in Antwerpen [2]3 Constructie van de havenloodsen, met mobiele,herbruikbare bekistingselementenbron: coll. J. SchiffmannDeze introductie op nieuwe, baanbrekende constructiemetho-des bleek van doorslaggevend belang voor het verdere verloopvan zijn carri?re. Als raadgevend en ontwerpend ingenieur,maar ook als professor ontwikkelde hij een voorliefde voorgedurfde, uitdagende constructies, in het bijzonder dunneschaalconstructies in beton. Dit nieuwe constructietype maakteopgang in de naoorlogse periode, niet alleen door de groeiendewaardering voor nieuwe vormen en constructies in beton,maar ook door de economische eigenschappen van schaalcon-structies. Paduart legde zich zowel toe op de theoretischeaspecten als op het ontwerp en uitvoering van schaalconstruc-ties. Hij verwierf internationale erkenning als d? Belgischeautoriteit op gebied van dunne schaalconstructies in beton[2,3]."Un exemple int?ressant"In 1944, wanneer de wederopbouw zich aandiende, verlietPaduart SECO en werd hij technisch directeur in het ingeni-eursbureau SETRA (Soci?t? d'?tudes et de Travaux). Dit bureau,onder leiding van Carlos Wets, specialiseerde zich in nieuweconstructies en originele uitvoeringsprincipes zoals voorgespan-nen beton en schaalconstructies. E?n van de eerste constructiesdie het technisch vernuft en de creativiteit van Paduart toonden,is een havenloods in Antwerpen (1948-1949, foto 2). Paduart enWets beantwoordden de aanbesteding met twee eerdere conven-tionele ontwerpen voor een loods met skeletstructuur, maar zevoegden hier een derde, atypisch ontwerp aan toe, dat hetuiteindelijk haalde van alle andere inzendingen. Ze stelden eenopeenvolging van 31 zelfdragende cilindrische schalen in gewa-pend beton voor, elk met een overspanning van 15 m en 60 mlang, met een maximale dikte van 120 mm.Het repetitieve karakter, het beperkte aantal kolommen en delage materiaal- en onderhoudskosten droegen sterk bij aan heteconomische karakter van het ontwerp. Dankzij een uitgekienduitvoeringsontwerp slaagden Paduart en Wets er bovendien inom ??n van de belangrijkste nadelen van schaalconstructies,met name de hoge kostprijs van de gekromde bekistingsele-menten, om te zetten tot ??n van de troeven van hun ontwerp.Ze ontwierpen een systeem van mobiele bekistingselementendie per schaal werden hergebruikt.Door het progressieve karakter van het constructiesysteemmoesten echter maatregelen worden getroffen om de stabiliteitvan het geheel te verzekeren tijdens de constructie. Hiertoeontwierp Paduart een systeem van tijdelijke, schuine trekstangendie het `vrije uiteinde' van de schaal in opbouw ondersteunden.dra.ir.-arch. Stephanie Van de Voorde,prof.dr.arch. Ronny De Meyer enprof.dr.ir. Luc TaerweUniversiteit Gent1)1) Deze tekst sluit aan bij een lopend doctoraatsonderzoek `Innoverende en Experi-mentele Betonconstructies in de Belgische Architectuur (1890-2000)' door Stepha-nie Van de Voorde. Het onderzoek wordt uitgevoerd aan de Vakgroep Architec-tuur & Stedenbouw, Universiteit Gent. Dit artikel is het laatste in een serie vanvier. Het eerste artikel, over Gustave Magnel, verscheen in Cement 2008, nr. 5,het tweede, over Abraham Lipski, in Cement 2008 nr. 6 en het derde, over archi-tectonisch beton, in Cement 2008 nr. 7.Baanbrekende schaalconstructies82008644In dit boek, dat al snel een internationaal referentiewerkvormde en in 1966 ook naar het Engels werd vertaald,besteedde Paduart veel aandacht aan de vereenvoudiging vanberekeningsmethodes. De destijds vaak complexe, analytischeberekeningsmethodes betekenden immers een belangrijkehindernis voor de popularisering van schaalconstructies.Geheel in deze lijn nam Paduart in 1961 ook de organisatie van??n van de eerste congressen van de IASS op zich, met alsthema `Simplified calculation methods of Shell structures'.In zijn inauguratierede aan de ULB benadrukte Paduart datconstrueren meer was dan de geschikte berekeningsmethode ofhet toepassen van de juiste veiligheidsco?ffici?nten: economi-sche overwegingen, het weldoordacht gebruik van nieuwematerialen en technieken en esthetische aspecten warenminstens even belangrijk. Paduart hield tijdens zijn lessen, opinternationale symposia en in publicaties, vast aan het drievou-dige ontwerpprincipe `Force, Sagesse, Beaut?', en hij hanteerdedit ook in zijn eigen ontwerppraktijk. Voor Paduart wasbouwen niet alleen een wetenschap, maar ook een kunst [9].Synergie tussen constructie en architectuurVanaf de tweede helft van de jaren `50, ongeveer gelijktijdig metde oprichting van het ingenieursbureau SETESCO, besteeddePaduart meer aandacht aan de architectonische aspecten vanzijn ontwerpen. In de Antwerpse havenloodsen, en ook nog inde dertien vliegtuighangars die hij in 1950-1952 realiseerde inChi?vres, Bevekom en Koksijde, lag de nadruk op het utilitairekarakter van de constructie. Nadien, met de Pijl van de Burger-lijke Bouwkunde op Expo 58 als opvallende overgang [10] (foto4), zou Paduart bijna steeds samenwerken met architecten enkwam de nadruk vaak op het vormelijke aspect te liggen, naasteconomische en constructieve overwegingen.De Pijl van de Burgerlijke Bouwkunde is wellicht ??n van demeest gedurfde constructies waarvoor Paduart verantwoordelijkwas. Samen met architect Jean Van Doosselaere en beeldhouwerJacques Moeschal had Paduart het ontwerp opgevat als eendemonstratie van de "overwinning van de Burgerlijke Bouw-kunde op de Natuur" [11]. De constructie bestond uit de Pijlzelf ? een uitkragende, spits toelopende, 80 m lange balk ingewapend beton, met een doorsnede in de vorm van een omge-De constructie van ??n schaal, met inbegrip van het plaatsen enwegnemen van de bekisting (foto 3), nam gemiddeld ??n week inbeslag. De economische voordelen werden nog benadruktdoordat dezelfde bekistingselementen nadien werden herge-bruikt voor twee loodsen aan het Leopolddok (1950), elk opge-bouwd met 17 identieke cilindrische betonschalen.Het originele uitvoeringsproc?d? maakte dat de loodsen ookinternationaal bekendheid verwierven: de loodsen werden indetail besproken in het tijdschrift Concrete Quarterly [5]. Deuiteenzetting van Paduart tijdens het `First InternationalSymposium on Concrete Shell Roof Construction' (Londen,1952) kon op zeer veel waardering rekenen [6]. En in 1959omschreef de bekende Franse ingenieur Nicolas Esquillan hetconstructieproc?d? als "un exemple int?ressant et bien con?ud'?chafaudage roulant" [7]."Construire, c'est ? la fois une science et un art"De volgende jaren zou Paduart nog verschillende uitdagendeconstructies ontwerpen, eerst bij SETRA (tot 1954) en later inzijn eigen studiebureau SETESCO. Naast deze praktische carri?reals ontwerper en als raadgevend ingenieur bleef hij zich ooktoeleggen op de theoretische aspecten van de constructeurswe-tenschap, vooral met betrekking tot voorgespannen beton,schuifspanningen in gewapend beton en schaalconstructies.Deze drie voornaamste onderzoeksthema's worden ook weer-spiegeld in de actieve rol die hij opnam in de beroepsverenigin-gen `F?d?ration Internationale de la Pr?contrainte' (FIP), `Comit?Europ?en du B?ton' (CEB) en `International Association for ShellStructures' (IASS). In deze laatste vereniging, opgericht in 1959onder impuls van de Spaanse constructeur Eduardo Torroja, zouhij van 1971 tot 1980 de rol van voorzitter op zich nemen.Tot 1981 was Paduart ook actief betrokken bij het onderzoeken onderwijs aan de ULB: in 1946 behaalde hij zijn doctorstitelmet een proefschrift over schuifspanningen in gewapendbeton, in 1949 werd hij assistent en vijf jaar later hoogleraar, alsopvolger van Louis Baes en Richard Deprets. Hij doceerdeondermeer de cursussen `Stabilit? des Constructions' en `Stabi-lit? des Ponts' en vanaf 1959 zou hij ook de eerste cursus inBelgi? over schaalconstructies in beton doceren.Deze cursus vormde de basis van de publicatie `L'introductionau calcul et ? l'ex?cution des voiles minces en b?ton arm?' [8].4 De Pijl van de Burgerlijke Bouwkunde [2]6 Hippodroom in Groenendaal [2]5 St.Ritakerk in Harelbekebron: coll. S. Van de VoordeBaanbrekende schaalconstructies 82008 6556keerde letter A ? en een `hangende' tentoonstellingszaal, die meteen dunne koepel in gewapend beton werd overdekt. Het geheelwerd in evenwicht gehouden door een centrale driepikkel.Naast de symbolische functie, fungeerde de Pijl als draagcon-structie voor een opgehangen passerelle van bijna 60 m lang,die de bezoekers van Expo 58 vanaf 5 m hoogte een vogelper-spectief bood op een in reli?f uitgevoerde landkaart, waarop denoemenswaardige projecten van de Burgerlijke Bouwkunde inmaquette waren weergegeven. De technische bravoure die deontwerpers aan de dag legden, vooral met betrekking tot deuitvoering van deze spraakmakende constructie, werd in 1962door het American Concrete Institute bekroond met deConstruction Practice Award.De Pijl, gesloopt in 1970, kan worden beschouwd als een zeerspecifieke toepassing van een algemeen ontwerpprincipe metbetrekking tot schaalconstructies: gezien de minimale wand-dikte (van 40 tot 120 mm), was het vooral de specifieke,geplooide vorm die ? samen met enkele verstijvingsribben ? dePijl voldoende stijfheid verleende.In de hippodroom in Groenendaal (i.s.m. CERAU, 1978-1985,foto 6) paste Paduart hetzelfde principe toe: een meervoudiggeplooide, uitkragende plaat in gewapend beton vormt het dakvan de hippodroom en de overdekte tribune. Ook in de St.Rita-kerk in Harelbeke (i.s.m. L?on Stynen, 1962-1966, foto 5) pastePaduart een geplooide schaalconstructie toe, ditmaal om dewanden van de kerk, in de vorm van een afgeknotte piramidemet zeshoekig grondplan, te construeren.Baanbrekende schaalconstructies820086679 Luifel van het Institut de Sociologiein Brusselbron: coll. M.Beernaert10 Private woning in Terhulpenbron: coll. J.-M. HubertyHyparEen ander constructietype waartoe Paduart meermaals zijntoevlucht nam, is de hyperbolische parabolo?de of hypar. Deelegante verschijningsvorm, de optimale constructieve eigen-schappen en de veelzijdige toepassingsmogelijkheden van dehypar worden ge?llustreerd met het stedelijk sportcomplex inGenk (i.s.m. Isia Isgour en Henri Montois, 1964-1977, foto 7),de Renaultgarage in Anderlecht (i.s.m. Albert De Doncker, foto8), de luifel van het Institut de Sociologie van de ULB inBrussel (i.s.m. Robert Puttemans, 1966, foto 9) en de eigenwoning van Huberty in Terhulpen (i.s.m. Jean-Marie Hubertyen Jacques Gillet, 1961-1964, foto 1 en 10). Elk van dezeconstructies is opgebouwd als een aaneenschakeling vanverschillende hypars.De woning Huberty is het resultaat van een eenmalige samen-werking tussen ir. Huberty (verantwoordelijk voor het alge-mene ontwerp), Gillet (adviserend architect) en Paduart(verantwoordelijk voor het ontwerp van de experimenteledakconstructie). De woning, waarvan zowel de wanden als hetHyparschaalEen hypar is een kwadratisch oppervlak in de vorm van eenzadel, dat ontstaat door de translatie van twee parabolen mettegengestelde kromming. Een hypar is echter ook een dubbelregeloppervlak: het kan worden beschreven met twee reeksenonderling evenwijdige rechten. Deze geometrische eigenschapmaakt de hypar bijzonder interessant om toe te passen in dearchitectuur: de bekisting van een hypar in beton kan immersworden opgebouwd met rechte, houten planken. Ook het span-ningsverloop is relatief eenvoudig: de hoofdrichtingen van dedruk- en trekspanningen stemmen overeen met de richtingenvan de twee genererende parabolen. De spanningen zijn uniformverdeeld over de dikte van de schaal, wat een optimaal materi-aalgebruik toelaat.7 Het stedelijk sportcomplex in Genk, tijdensde renovatiewerken in 2005-2008bron: coll. S. Van de Voorde8 Renaultgarage in Anderlechtbron: coll. J. SchiffmannBaanbrekende schaalconstructies 82008 678 910dak zijn opgebouwd uit beton, is een voorbeeld van de weinigetoepassingen van schaalconstructies in private woningbouw.De woning heeft een rechthoekig grondplan (ongeveer 20 x 10m) en wordt overdekt door twee hypars met ongelijke opper-vlakte. Op de snijlijn van beide hypars leidt een balk met veran-derlijke doorsnede de belastingen af naar een grote steunbeerin beton, achteraan de woning. In de experimentele dakcon-structie, amper 50 mm dik, werden de constructieve en expres-sieve mogelijkheden van de hypar optimaal benut. Maar ditneemt niet weg dat de woning relatief onbekend is: in publica-ties van en over Paduart wordt slechts zelden verwezen naardeze constructie. Onlangs werd, in samenwerking met irs.Robby Caspeele en Pieter Desnerck (Labo Magnel, UGent), eencontroleberekening van de dakconstructie uitgevoerd metbehulp van recente berekeningsmethodes en computersoft-ware. Het resultaat verschilde slechts in beperkte mate van devereenvoudigde berekeningen die Paduart in 1961 voorstelde.BloeiperiodePaduart was zonder meer de sleutelfiguur in de ontwikkelingen popularisering van betonnen schaalconstructies in Belgi?.Hij was echter niet de enige die in de loop van de jaren `50 en`60 schaalconstructies realiseerde in Belgi?, getuige hiervan depaddestoelvormige vliegtuighangars in Grimbergen (AlfredHardy), de vliegtuighangars in Melsbroek (H.C. Duyster), hetPhilipspaviljoen op Expo 58 (Le Corbusier i.s.m. Duyster),Brasserie Codibra in Ghlin (STUP), de IPAN-werkplaatsen inOostende (Walter Bresseleers), de Volkswagengarage in Brussel(Claude Laurens i.s.m. Duyster), het zwembad Longchamp inUkkel (Charles De Meuter, Jean Koning i.s.m. Ren? Sarger).Geen andere constructeur of ontwerper realiseerde echter zo'nveelzijdig en omvangrijk oeuvre in Belgi?.De carri?re van Paduart viel overigens ongeveer samen met debloeiperiode van schaalconstructies: vanaf het einde van dejaren `70 werden steeds minder schaalconstructies ontworpen,omdat het stijgende arbeidsloon en veranderingen in de markt-economie er toe leidden dat schaalconstructies financieel nietmeer concurrerend waren met bijvoorbeeld geprefabriceerdbeton. LiTeRaTuuR1 Briefwisseling tussen Gustave Magnelen L?on Stynen, d.d. 8 maart 1955.(Architectuurarchief Provincie Antwer-pen, Fonds L?on Stynen, DossierHeizeltoren.)2 Schiffmann, J. et al., Andr? Paduart: unhommage. 45 ans SETESCO 1957-2002.Brussel, Setesco, 2002.3 Espion, B., P. Halleux & J. Schiffmann,Contributions of Andr? Paduart to theart of thin concrete shell vaulting. In:Proceedings of the First InternationalCongress on Construction History.Madrid, 2004.4 La Grange, G., Prof. Ir. G. Magnel enSeco. In: Honderdste verjaardag van degeboorte van Professor GustaveMagnel. Gent, 1989.5 Shell roofing in Antwerp docks. ConcreteQuarterly, 1950, jg. 4, nr. 9.6 Paduart, A., Construction of self-supporting concrete vaults inAntwerp. In: Proceedings of a Sympo-sium on Concrete Shell RoofConstruction (London, 1952). Lon-don, Cement & Concrete Association,1954.7 Esquillan, N., General report of theColloquium on Non TraditionalProcesses of Shell Structures (Madrid,1959). Bulletin of the internationalAssociation for Shell Structures, 1960,nr. 1.8 Paduart, A., L'introduction au calcul et? l'ex?cution des voiles minces enb?ton arm?. Paris, Eyrolles, 1961.9 Paduart, A., Construire, c'est ? la foisune science et un art (Le?on inaugu-rale ? l'ULB le 13 octobre 1954). RevueG?n?rale des Sciences Appliqu?es,1954, nr. 4.10 Nuytten, D., De Pijl op Expo 58. Monu-menten, Landschappen en Archeologie,2008, jg. 27, nr. 4.11 Espion, B., R. Devos & M. Provost, Licht-gewichten. Structuurinnnovaties opExpo 58. In: Moderne architectuur opExpo 58. Brussel, Mercatorfonds, 2006.