C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t i l i tei t sb o u wcement 2004 124Constructief draagt het gebouwop enkele hoofdelementen (fig.2). Centraal staan de ruim twintigmeter hoge cones, die in aanzichtop omgedraaide kegels lijken envan keldervloerniveau (-4,70 m)tot het dak (+16,77 m) doorlopen.De horizontale dwarsdoorsnedevan deze elementen is driehoe-kig of trapeziumvormig, metafgeronde hoeken. De basis vanhet gebouw wordt gevormd dooreen geheel onder maaiveld gele-gen kelderbak met parkeerbe-stemming. Op 6,50 m bovenmaaiveld bevindt zich het bega-ne-grondniveau van het ten-toonstellingsgebouw. Dit vloer-niveau kraagt uit over de tiencones, waardoor eronder opmaaiveldniveau een overdekt enopen plein ontstaat. Het ten-toonstellingsgebouw zelf kentoverigens niet de gebruikelijkegestapelde structuur, maarbestaat uit talrijke in elkaaroverlopende vloeren, die teza-men een ruimtelijke sculptuurvormen.O n t w i k k e l i n gz e l f v e r d i c h t e n d b e t o nNiet alleen aan de architectoni-sche vormentaal stelde Hadidhoge eisen, maar ook aan dekwaliteit van het beton. Zo ver-langde zij:- een hoge kwaliteit schoon be-ton met voorgeschreven plaat-naden- en centerpenverdeling;- scherpe, niet-afgebroken hoe-ken;- schuine, scheluw uitwaaieren-de wanden;- vele, niet-rechthoekige sparin-gen en doorvoeren;- uniforme kleurstelling.Dit hoge eisenpakket leidde nietalleen tot de toepassing van eenflexibel bekistingssysteem meteen groot aandeel geprefabri-ceerde bekistingselementen, in-clusief geprefabriceerde bekis-tingselementen met planken-structuur, maar ook tot het opgrote schaal (5000 m3) inzettenvan zelfverdichtend beton (ZVB),vooral door de hoge wapenings-concentraties in relatief slankeconstructies.Reeds in het bestek was met dezekeuze rekening gehouden. Ver-werking van ZVB is in Duitslandop de bouwplaats echter nog nietgeregeld. Een richtlijn van deDeutsche Ausschuss f?r Stahl-beton beperkt zich vooralsnog tothet ontwerpstadium. De toepas-sing van ZVB is alleen mogelijkmet een `algemene bouwtoe-zichttoestemming' (allgemeinenbauaufsichtlichen Zulassung) ofmet eenmalige toestemming(ZiE = Zustimmung im Ein-zelfall). Voor dit project is geko-zen voor de laatstgenoemdemogelijkheid.De ontwikkeling van het meng-sel (tabel 1) werd opgedragen aande TU Braunschweig.In het kader van de ontwikkelingvan ZVB konden in de onder-gronds gelegen gedeelten van decones, waaraan niet zulke hogeeisen voor schoon beton warenBijzondere vormen Volkswagenmuseum alleen in ZVB mogelijkExperimenteren metzelfverdichtend betondr.-Ing. Joachim Budnik, E. Heitkamp GmbH*)Een van de meest spectaculaire bouwprojecten die momenteel in Duitsland inuitvoering zijn, is zonder meer het Volkswagenmuseum in Wolfsburg, ook welbekend onder de namen `Science Center' of `Phaeno' (fig. 1). Architecte ZahaHadid staat met haar ontwerpen garant voor bijzondere architectuur. Ook ophaar ontwerp voor het Volkswagenmuseum past dat stempel. Beeldbepalendzijn vooral de tien zogenoemde `cones', driedimensionaal vormgegeven dra-gende elementen, die slechts vervaardigd konden worden in zelfverdichtendbeton. De ruwbouw wordt deze winter opgeleverd.+16,77+6,47-4,700,00ondergrondseplazabegane-grondvloertentoonstellingsruimteparkeergarage1 | Maquettefoto PhaenoScience Center2 | Principetekening van dedraagconstructieC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gUtiliteitsbouwcement 2004 1 25gesteld, verschillende mengsel-varianten worden uitgeprobeerdin relatie met bekistings- enwapeningsdetails, storten en ver-werken van ZVB en nabehande-ling. De hierbij opgedane erva-ringen en verbeteringen zoalsbetonpomp in plaats van kubel,bekistingswas in plaats van ont-kistingsolie en de speciaal voordit project ontwikkelde, op despecifieke vormen afgestemdeafstandhouders, werden in eenkwaliteitshandboek opgenomenen vanaf maaiveldniveau toege-past.U i t v o e r i n g c o n e sBekisting en wapeningDe hoge kwaliteit schoon betonvan de wanden is alleen aan debuitenzijde van de cones vereist.Daartoe wordt een bekisting vanmultiplexplaten ingezet, medevanwege de geringe toegestanetoleranties. De plaatindeling enhet draadnagelpatroon zijn vantevoren exact vastgesteld. Aan-gezien de cones zich naar boventoe verbreden, is een groot deelvan de platen met een specialeCNC-frees trapeziumvormig ge-zaagd (foto 3). Schuin naarelkaar toelopende bekistingsna-den zijn niet toegestaan. Van-zelfsprekend is ook het center-penpatroon exact vastgelegd.Toepassing van ZVB betekentverder voor de bekisting dat eenhogere speciedruk moet wordenopgenomen (gedimensioneerdop een speciedruk 120 kN/m2)en dat de panelen extra dichttegen elkaar moeten wordengemonteerd. Drukmetingen opde bouwplaats lieten maximalewaarden tot 60 kN/m2zien.De bekisting en bijbehorendeuitrusting wordt geprefabriceerdop de bouwplaats aangeleverd.Voor de bekistingsengineeringwordt 3D-CAD-software ingezet.De bekisting wordt gesteld doorpersoneel van de aannemer (foto4). Voordat de elementen wor-den gemonteerd, wordt de bekis-tingshuid op de bouwplaats inge-smeerd met een cementpap. Nauitdrogen wordt deze afgebor-steld. Op deze wijze wordt debekistingshuid kunstmatig ver-ouderd.De complexe geometrische vor-men van de cones maken herge-bruik van de bekistingselemen-ten nagenoeg onmogelijk. Hoog-uit enkele rechte wandelementen3 | Bovenaanzicht bekistingvanaf begane-grondvloer4 | Ook de wapening isgesteld5 | Zware ondersteuningenzijn ingezet om de stort-belasting af te dragenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gUtiliteitsbouwcement 2004 126worden verschillende keren inge-zet. In totaal wordt 13000 m2projectgebonden bekisting inge-zet, verdeeld over 1300 bekistings-elementen.StabiliteitBij de tot 39 overhangende, sche-ve wanden zijn grote aantallenzware stempels ingezet om destortbelasting af te dragen (foto 5).Ook na het ontkisten blijft eendeel van de ondersteuning ge-monteerd, aangezien de stabiliteitvan deze wanden pas verzekerd iszodra de begane-grondvloer isaangebracht (foto 6).Vanwege de zich naar boven toe`openende' vormen moest de bui-tenwand, de bekisting voor hetschoon beton dus, als eerste wor-den gesteld. Daarop werd vervol-gens de wapening aangebracht enaansluitend de binnenbekisting.Positief was de toepassing vanbekistingswas, die bij extremeweersomstandigheden noch vol-ledig uitdroogde, noch door regenvan de bekisting werd afgespoeld.Het gemiddelde wapeningsper-centage in de wanden ligt rond170 kg/m3. De wapening vormteen complex ruimtelijk draag-werk. Het vlechten van de wape-ning vereist vanwege de scheef-stand van de wanden grote licha-melijke inspanning van de vlech-ters. Om het nauwkeurig plaat-sen van de complexe wandvor-men mogelijk te maken, werdde koppelwapening vanuit de1,10 m dikke fundering met sja-blonen exact bepaald (foto 7).Een ander probleem vormden deafstandhouders aan de zijde vanhet schoon beton. De gebruikelij-ke punt- of lijnafstandhoudersdrukten zich onder het gewichtvan de wapening in de bekis-tingshuid en tekenden zich naontkisten storend af op hetbetonoppervlak. Op het werkwerd daarvoor een ingenieus sys-teem bedacht, waarbij de conus-centerpennen als afstandhouderfungeerden en de gebruikelijkebetonblokjes achterwege kondenblijven.Storten met ZVBDe wanddikte van de conesbedraagt 300 mm, de vereistebetonsterkteklasse is B 45. Voorde kwaliteit van het betonopper-vlak is het gewenst dat het ZVBin een vlot tempo wordt aange-bracht. Bij langzaam storten,vooral in geval van stoppen ofvertragingen, vormt zich op hetvrije betonoppervlak dat niet inbeweging is, zeer snel een `oli-fantenhuid'; hoe hoger de tem-peratuur, des te sneller. Insamenhang met deze huidvor-ming kunnen bij langzaambetonneren individuele beton-lagen over elkaar heen lopen inplaats van zich intensief metelkaar te mengen. Er wordenweliswaar geen stortvoegengevormd, maar er zal op dezeplaatsen toch enige horizontaleaftekening te zien zijn aan het6 | De ondersteuningen blij-ven voor een deel ook naontkisten opgesteld7 | Wapening en sparingenvormen op zichzelf al eenkunstwerk8 | Styroporelementen voorcassettedek begane-grondvloerC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gUtiliteitsbouwcement 2004 1 27oppervlak. In een later stadiumwerd het betonoppervlak voort-durend `in beweging gehouden'door met staven te porren.De fabricage van de specie werdaanvankelijk door ??n centraleverzorgd. Door de verplichte mini-male mengtijd van drie minutenper charge, werd de levercapaciteitbeperkt tot 20 m3/h. Vanwege debenodigde betonhoeveelheden opmaaiveldniveau - de maximaal in??n keer te storten hoeveelheidbedroeg 120 m3- werd het ZVB bijhet betonneren van de cones vanafmaaiveld zo nodig door tweebetoncentrales aangeleverd, waar-door de capaciteit 40 m3/h be-droeg. Het beton werd bij de grotecones door vier tegenover elkaarliggende vulopeningen door pom-pen in de bekisting gevoerd. Bijsterk overhellende wanden werdde pompslang door in de be-kisting ingebouwde pvc-pijpengeleid.De pompslang werd bij het beton-neren onder het betonoppervlakgehouden. Bij wisselen van deslang begon het pompen bovenhet betonoppervlak en werd deslang daarna pas in het betoningevoerd. Vers beton ontluchtweliswaar zeer goed, maar zodralucht in reeds ontlucht, `tot rustgekomen' beton wordt inge-bracht, kan dit niet meer ontsnap-pen. De luchtblaasjes blijven danin het beton aanwezig en tonenzich na ontkisten als pori?n aanhet betonoppervlak.U i t v o e r i n g b e g a n e -g r o n d v l o e rDe begane-grondvloer van detentoonstellingsruimte is in ver-schillende stortfasen opgedeeld.De vloer is als cassettedek uitge-voerd, waarbij de cassettesparin-gen onregelmatig over de vloerzijn verdeeld. Voor deze sparin-gen zijn styropor elementengebruikt (foto 8).De conewanden sluiten met afge-ronde overgangen op de vloer aan.Om deze overgang te bekisten,zijn driedimensionaal gevormdebekistingselementen met gelaagd,glad oppervlak ingezet.Redenen voor het toepassen vanZVB bij deze vloer waren:- de vereiste hoge kwaliteitschoon beton met kleurgelij-kenis aan de aansluitendeconewanden;- het hoge wapeningspercenta-ge in de ribben (180 kg/m3);- de geringe dikte van 150 mmter plaatse van de cassettes,waardoor verdichten van hetbeton uitgesloten was.Het eerste vloerdeel werd mettussenpozen in twee lagen ge-stort: de eerste laag met een diktevan 150 mm voerde tot aan deonderzijde van de styroporele-menten, de tweede laag van750 mm vulde het geheel tot aan9 | Schoonbetonoppervlakmet zichtbare planken-structuur10 | Complexe bouwwerkenzijn alleen met zelfver-dichtend beton mogelijk11 | Geslaagd schoon betonC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gUtiliteitsbouwde beoogde bovenzijde van devloer. De hechtwerking tussenbeide lagen was vooraf onder-zocht; het resultaat hiervan wasdat de stortvoegen geprofileerdmoesten worden uitgevoerd.Het storten van de tweede laagvan de vloer betekende met on-geveer 750 m3de tot dusverregrootste toegepaste daghoeveel-heid ZVB. De hoge vloeibaar-heid en het volledig omhullenvan de wapening was bij dit vlak-ke bouwdeel zeer goed waar-neembaar. Het resultaat na ont-kisten is, ondanks de hoge wape-ningsconcentraties en de moei-lijke inbouwomstandigheden,een `vlekkeloos' vloeraanzicht.Nadeel was dat ondanks inten-sieve bemoeienis, de zijkantenvan de bekistingen niet volledigdicht konden worden gemaakten fijne delen uit het beton naarnabijgelegen bouwdelen vloei-den, die tegen hoge kostenmoesten worden verwijderd.Vanwege deze problemen isvoor het betonneren van hettweede vloerdeel normaal betongebruikt.K w a l i t e i t s b e w a k i n gGeheel volgens de richtlijnen vande Deutsche Ausschuss f?rStahlbeton werden bij de uitvoe-ring omvangrijke kwaliteitsmaat-regelen doorgevoerd. Voor ver-trek naar de bouwplaats werdenbijvoorbeeld de uitvloeimaat, deuitvloeitijd, de volumieke massaen het luchtgehalte gemeten. De-ze gegevens werden op de bouw-plaats gecontroleerd, in het beginvan de dag stelselmatig, daarnasteeksproefgewijs. De eisen aande uitvloeimaat waren met eenreeks van 700 tot 950 mm zeertolerant vastgesteld.Voor een nog hoger kwaliteitsni-veau zijn hier zonder twijfelengere grenzen denkbaar endoelmatig. In dit project blekenextra proeven als afnamecontrolenuttig te zijn; tezamen met uit-vloeimaat en -tijd was hiermeeeen beoordeling van het ontluch-tingsgedrag van het ZVB moge-lijk. Ondanks gelijke uitvloei-maat konden toch verschillen inontluchtingsgedrag worden op-gemerkt, een verschijnsel dat bijgematigde temperaturen (10 ?20 C) het minst optrad.UitvoeringskwaliteitAl met al konden bij de meestecone-storten met het ZVB tevre-denstellende tot goede resultatenworden bereikt (foto 9). Metnormaal beton zouden deze geo-metrisch complexe bouwdelen inhet geheel niet mogelijk zijn ge-weest (foto 10). De oppervlakkenschoon beton bij de cones mogen,op enkele uitzonderingen na, metrecht geslaagd worden genoemd(foto 11). Desondanks zijn er uitbetontechnologisch opzicht ver-beteringen mogelijk, die bij toe-komstige, vergelijkbaar uitdagen-de bouwwerken nog kritischermoeten worden bekeken, zoals:- een robuustere samenstel-ling van het ZVB, dat mindergevoelig op productieschom-melingen door toleranties bijde grondstoffen reageert;- planmatige toepassing vanreceptvarianten bij verschil-lende temperatuurgebieden(bijv. 2 tot 12 C, 13 tot 25 C,eventueel 25 tot 30 C);- geen voortijdige of op ver-schillende tijden inzettendehuidvorming, die op hetschoon beton tot zichtbarescheidingslagen voert;- constant ontluchtingsgedrag,zodat altijd opstijgen vanluchtbellen uit het ZVBmogelijk is, waardoor porie-vorming op het schoon betonwordt vermeden.T e n s l o t t eDeze uitdagingen onderstrependat bij de ontwikkeling van ZVBnaast de vereiste laboratorium-onderzoeken, getest moet wor-den of bij de praktische omzet-ting met gerichte verwerkingspo-gingen en proefstorten (liefst bijverschillende temperaturen) aande eisen kan worden vastgehou-den. Daarbij moet rekening wor-den gehouden met de verhoogdetemperatuurgevoeligheid vanZVB door de temperatuurafhan-kelijke werking van de superplas-tificeerder. Meer informatie:Op de website www.phaeno.de ismeer ?n actuele informatie overdit project te vinden.Projectgegevensopdrachtgever:Stadt Wolfsburg/Volkswagen AGarchitectonisch ontwerp:Zaha Hadid, Londenprojectarchitect:Mayer B?hrleconstructief ontwerp:Arbeitsgemeinschaft Tragwerk, waarin:- Adams, Kara, Taylor, London- Tokarz, Frerichs, Leipold, Hannoverhoofdaannemer:E. Heitkamp, Hamburgleverancier betonspecie:Union Beton Niedersachsenbekistingsleverancier:DOKATabel 1| Samenstelling ZVB-mengselcement CEM I 42,5R ALSEN PUR 4 H?ver 330 kg/m3kalksteenmeel FELS KSM 60/3 R?beland 270 kg/m3toeslagmateriaal 0/2a, 2/8, 8/16 zeeflijn AC 1594 kg/m3hulpstof ISOAL BV 10J 5,45 kg/m3fijne stoffen 602 kg/m3water 169 kg/m3water-cementfactor 0,53cement 2004 128