themaConstructieve samenwerking620104themaConstructievesamenwerkingHybride constructies op drie niveausConstructieve samenwerking 62010 51"Bouwen is assembleren", luidt een eeuwenoude wijsheid. Vanaf het momentdat de holbewoner zelf zijn huis ging bouwen, ontwikkelde hij ook de tech-niek van het stapelen en verbond hij kleinere elementen tot een grotergeheel. Hiervoor gebruikte hij in de natuur aanwezige elementen: stenenvoor de muren en boomstammen en bladeren voor het dak: verschillendematerialen die tezamen ??n constructief geheel vormden. Hybride construc-ties avant la lettre dus.1 Hybride constructieop gebouwniveaufoto: Pieters BouwtechniekConstructieve samenwerking620106themaIn 2004 zijn in Cement de verschillen in benadering voor hetontwerp en de berekening van verbindingen tussen staal enbeton aangestipt. Door een gezamenlijke CUR/BmS-commissieis de afgelopen jaren gewerkt aan eenduidige praktische enconsistente bepalingen voor dergelijke berekeningen. Als eerstestap zijn in november 2009 in een CUR/BmS-rapport aanbeve-lingen voor kolomvoetplaatverbindingen gegeven.Een ander uiterste op elementniveau doet zich voor bij mega-constructies, als bij gebruik van conventioneel gewapend betonde dimensies te groot dreigen te worden. Kolomafmetingenkunnen dan worden gereduceerd door het instorten van staal-profielen. Bij de overgangen van kolommen en wanden wordenzelfs massieve blokken staal over de gehele wanddikte toege-past, met de wapening er al aan gelast. Het in aanbouw zijndeNew Babylon (torens 100 en 140 m hoog) heeft betonnenvakwerken die samen met de betonwanden voor de stabiliteitzorgen. In de hoekpunten, waar vijf betonnen staven bij elkaarkomen, zijn zelfs massieve blokken met aangelaste wapeningingestort.ElementniveauOok samenwerking van beton en staal op elementniveau is nietnieuw. Stalen balken en kolommen worden vaak met betonomstort of gevuld in verband met de vereiste brandwerendheid.Maar ook constructief biedt de samenwerking meerwaarde. Al inde jaren zestig vond de Belg Abraham Lipski de Preflexligger uit(foto 3): een stalen profielbalk werd voorgebogen door een belas-ting aan te brengen die nagenoeg gelijk was aan de te verwachtentotale gebruiksbelasting. De voorbuiging werd gefixeerd door deonderflens in beton te storten. Inmiddels zijn er vele toepassin-gen bekend van liggers, vloeren en kolommen waar staal enbeton hun beider sterke eigenschappen combineren.Later ging de voormalige holbewoner gebruiksspecifieke elemen-ten produceren, zoals kolommen, balken en vloerplaten.Aanvankelijk was hout hiervoor het belangrijkste basismateriaal,en de pen- en gatverbinding de belangrijkste aansluitvorm. In deafgelopen eeuwen deden ook materialen als baksteen en ijzer hunintrede en ontstonden samengestelde constructies. De uitvindingvan gewapend beton was de ultieme vorm van een samenwer-kende constructie: beton voor het opnemen van druk en metgoede brandwerende eigenschappen, stalen wapening voor hetopnemen van trek. En vandaag de dag leveren ook glas, alumi-nium en diverse kunststoffen belangrijke constructieve bijdragen.Bij de keuze van het materiaal speelt de bouwtraditie eenbelangrijke rol. Die is in Europa bijvoorbeeld geheel anders danin Amerika. Zo heeft in Amerika staal de plaats ingenomen vanhout, terwijl in Europa metselwerk heeft plaatsgemaakt voorbeton. Maar sinds de jaren zestig wordt ook in Amerika steedsmeer beton toegepast en worden in Europa interessante staal-toepassingen gerealiseerd. In beide werelddelen werd daarmeede overtuiging steeds sterker dat `best of both worlds' interes-sante mogelijkheden biedt.Constructieve samenwerking tussen verschillende materialenspeelt zich af op detailniveau, elementniveau en gebouwniveau.In dit themanummer zijn van elke vorm voorbeelden terug tevinden.DetailniveauDaar waar verschillende materialen elkaar ontmoeten zijnhybride verbindingstechnieken nodig. Denk aan houten balkenvia een stalen schoen opgelegd op een bakstenen muur of stalenliggers met ankers verbonden aan prefab-betonelementen.Aan verbindingen voor prefab-betonelementen heeft Cement inde afgelopen jaren diverse artikelen gewijd. Zo is er aandachtgeweest voor het EKON-systeem van Spanbeton: een verbor-gen stalen console waarmee balken op kolommen kunnenworden gelegd. Ook over de kolomschoen van het Finse Peikkoen het verbindingsdetail van de staal-betonligger met de beton-kolom in het ABT-kantoor in Delft zijn artikelen verschenen.2 3Constructieve samenwerking 62010 72 Staalplaatbetonvloeren zijn eenvoorbeeld van hybride constructiesop elementniveau3 Preflexligger, uitgevonden door deBelg Abraham Lipskibron: Preflex-archief (collectie VakgroepArchitectuur & Stedenbouw, UGent)4 Hybride constructie op detailniveaufoto: Peikko5 Het nieuwe` One World TradeCenter'in New York waarbij het sta-len skelet van de onderste twintigverdiepingen om veiligheidsrede-nen wordt afgedekt met betonMooie projecten met hybride draagconstructies zijn er legio,ook in onze regio. Recente voorbeelden zijn het Museum aan deStroom in Antwerpen en de faculteit van B?tawetenschappen inUtrecht, die beide worden beschreven in deze uitgave. En hetmisschien wel ultieme voorbeeld kwam al eerder in Cement aanbod: het Nederlandse Paviljoen van de EXPO2000, een uit zesverdiepingen bestaande constructie van beton, staal en hout.Overigens is bij hybride constructies op gebouwniveau meestalook het detailniveau aan de orde. Voor een optimale samen-werking moeten de verschillende materialen immers goed metelkaar worden verbonden. De redactieEerstelijns regelgeving voor staal-betonconstructies bestond totvoor kort niet in Nederland. In de serie Eurocodes is nu eenafzonderlijk deel hiervoor opgenomen, bekend als `Eurocode 4'.Om deze nieuwe norm, die vooralsnog alleen geldt voor gebou-wen, te duiden, is vorig jaar door Bouwen met Staal het studie-boek Staal-beton uitgebracht.In deze uitgave verder aandacht voor Slimline (voorheenInfra+), een vloersysteem van stalen liggers met een betonnenonderschil. Ook over de Deltabeam, een stalen ligger die metbeton wordt omhuld en veel wordt gebruikt in combinatie meteen prefab-betonvloer, valt het nodige te melden.GebouwniveauVaak moet al in een vroeg stadium in het bouwproces een keuzeworden gemaakt voor het toe te passen materiaal. In dat gevalwordt echter voorbijgegaan aan de specifieke eigenschappen vande materialen. Immers, het toepassen van materialen op plaatsenwaar hun eigenschappen het best tot hun recht komen, leidt vaaktot het beste resultaat. Dat besef lijkt in de bouw meer en meerdoor te dringen: op steeds grotere schaal worden in de draagcon-structie staal en beton gecombineerd. Beton waar massa nodig is,in constructies die stijf moeten zijn en worden belast op druk ofbuiging of in bouwdelen met complexe vormen. Staal op plekkendie licht moeten zijn, in constructies die voornamelijk op trekworden belast of die demontabel moeten zijn.Vooral bij hoogbouw kunnen met hybride constructies econo-mische oplossingen worden gerealiseerd. Bijvoorbeeld waarstandaard oplossingen voor de stabiliteit niet toereikend zijn.Maar naast constructieve zijn er ook uitvoeringtechnischeargumenten, zoals transport en bouwsnelheid. Uiteraard spelenook kosten bij de keuze een grote rol.Niet alleen in gebouwen maar ook in civiele projecten kan hetdenken in verschillende materialen uitkomst bieden. Wat datbetreft moeten we ook kijken naar landen als Japan, deVerenigde Staten maar ook Duitsland, waar combinaties van(ultra-hogesterkte)beton, staal en kunststof een grote vluchtnemen.45