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 2000 230V e r z u i l i n gNiet alleen voor kerk, omroep enmaatschappij is verzuiling eenkenmerk, ook in de bouw is spra-ke van een v?rgaande verzuiling.Er zijn betonconstructeurs, staal-constructeurs, aannemers, staal-constructiebedrijven, er is eenStaalbouw Instituut, een Beton-vereniging, een Centrum Houtenz.In beginsel is er niets mis metdeze specialisaties, maar specia-lismen danken hun bestaan aanhet bestaan van generalisten.Gelukkig bestaan er nog welgeneralisten, ook al vind je zesteeds minder. Ze zitten nog bijadviesbureaus, maar leiden eenmoeizaam bestaan.Opdrachtgevers en architectenstellen soms al in een eerstegesprek de vraag, `bouwen we instaal of in beton?'. Als je zegt datdat voorlopig een volstrekt onbe-langrijke vraag is, dan is daarnaeen heel betoog nodig om datuit te leggen, aangenomen dat jegeloofwaardig wilt blijven.In maar weinig gevallen is het indat stadium evident welk materi-aal de beste keuze is. Bovendienmoet men zich realiseren dat diekeuze met de tijd verandert alsgevolg van wijzigingen in lonenen prijzen.De keuze voor het ene of hetandere materiaal betreft in veelgevallen het gehele gebouw. Hetgehele gebouw is van staal of hetgehele gebouw is van beton.Dit gaat volkomen voorbij aan despecifieke eigenschappen vanbeton en staal, die juist op hetniveau van het constructiedeelmoeten leiden tot de keuze vanhet materiaal.O n t w e r p e n m e t d em a t e r i a l e n b e t o n e n s t a a lOm te kunnen ontwerpen is hetbelangrijk de eigenschappen vanmaterialen te kennen en te wetenin welke hoedanigheid ze beschik-baar zijn.Staal is vooral beschikbaar instaafvormige elementen metallerlei doorsnedevormen. Plaat-of schijfvormige elementen zijnwel verkrijgbaar, maar vragenom aanvullingen als verstijvin-gen (vloeren (dekken) in boten)of moeten zo worden gevormddat ze over een eigen stijfheidbeschikken zoals geprofileerdestaalplaten.Beton kan in vrijwel elke vormworden gemaakt, maar is uitslui-tend geschikt om drukkrachtenop te nemen. Buiging of trek zijnmet beton niet over te brengen.Als bouwmateriaal is het daar-door eigenlijk ongeschikt. Maardoor het toevoegen van staal inde vorm van wapening, is betongeschikt als bouwmateriaal.Wapeningsstaven compenserende tekortkomingen van beton.Het ontbreken van schijfvormigeelementen in staal wordt gecom-penseerd door de toevoeging vanbeton, zoals bijvoorbeeld in destaalplaat-betonvloer.Als men zich realiseert dat betonen staal alleen goede bouwmate-rialen zijn geworden door toe-voeging van de ander, is elkehedendaagse constructie al eenhybride constructie.Vanuit die gedachte is alle be-langstelling van deze uitgave vanCement overdreven. De belang-rijkste reden om toch eens goedover hybride constructies na tedenken is, dat er in de gedachte-wereld van de bouw kennelijkeen belangrijk verschil ontstaatals het staal van wapening pro-fielstaal wordt.H o e w e r k e n b e t o n e ns t a a l s a m e nEr zijn de laatste jaren een paarontwikkelingen geweest die er-toe hebben geleid dat weer meerwordt nagedacht over het combi-neren van beton en staal in con-structies.Nadat het maken van vlakke vloe-ren in moderne gebouwen steedsmeer noodzakelijk werd en vloe-ren met balken verdwenen, bleekdat beton daar geen antwoord ophad. Alleen vlakke plaatvloerenvoldeden, maar die waren incombinatie met dragende gevelsongewenst.Hybride constructies, eenbrug tussen twee wereldenir.G.L.H.M.Henkens, Aronsohn raadgevende ingenieurs bv, RotterdamHet is een bijzondere gebeurtenis als Cement ??n van de accenten wijdt aaneen nieuw constructieprincipe. Elke dag worden nieuwe constructies ontwor-pen; sommige halen de publiciteit, maar altijd als individueel ontwerp.Thans lijkt er onder de ontwerpers van constructies een gemeenschappelijkerichting te worden gevolgd, waardoor er sprake is van een trend. De bouw-journalistiek en de vakorganisaties, Betonvereniging en StaalbouwkundigGenootschap, hebben dit vastgesteld en daar aandacht aan geschonken.Dit is leerzaam voor hen die er al mee bezig zijn, omdat zij hun denkwijze enhun ontwerpen geplaatst zien in een breder perspectief, maar het is vooralleerzaam voor al degenen die deze ontwerpen moeten uitwerken of bouwen.Dit artikel schenkt aandacht aan de beweegredenen van ontwerpers omhybride te ontwerpen en wil gelijktijdig voorkomen dat hybride constructiesworden beschouwd als iets heel bijzonders.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 2000 2 31Lijnvormige ondersteuningenvan profielstaal, mits opgeno-men in de vloerdikte, waren eenheel geschikte oplossing [1]. Hetbezwaar daarbij is, dat de hoogtevan de balk niets te maken heeftmet de overspanning van debalk, maar met de overspanningvan de vloer.Staalbeton-buiskolommen heb-ben een hele ontwikkeling door-gemaakt. Het begon met de pas-sieve rol van beton, dat kon zor-gen voor een minimale brandwe-rendheid van 30 minuten. Alsmeer brandwerendheid nodigwas, werd in het beton wapeningopgenomen. Het was dan nodigspeciale aandacht te schenkenaan de overdracht van krachtenvan het staal naar het beton en dewapening. Veel constructeurszagen hierin een goede oplos-sing constructies te maken vanstaal, die geen schil van gipskar-ton vereisten.Wanneer tijdens de detailleringde kolom onder brandconditieswerd uitgerekend, bleek regel-matig dat er substantieel moestworden gewapend. Het hele ideewerkte alleen, door bij het ont-werp uit te gaan van het volgendeprincipe: allereerst werd eengewapend-betonkolom ontwor-pen die bij brand de erop wer-kende krachten kan overdragen;het ontbrekende draagvermogenbij kamertemperatuur moet danworden aangevuld met de stalenschil van de stalen buis.De staalbetonkolom is een goedeillustratie van het hele spectrumvan staalbetonconstructies. Erzijn talrijke vormen van samen-werking. Hybride construerenbetekent niets meer dan staal enbeton in ??n constructie samen-voegen en het zegt nog niets overde manier waarop die materialensamenwerken.Tussen helemaal niet samenwer-ken of heel innig samenwerkenis alles mogelijk en steeds omandere redenen. Wellicht dat eengewapend-betonconstructie demeest ultieme vorm is vansamenwerking. De stalen onder-delen (de staven) worden daarzelfs door het beton aan elkaarverbonden, ter plaatse van deoverlappingslas.Er is geen enkele reden om daar-in puriteins te zijn. Sommigenmenen dat er zoiets bestaat alseerlijk construeren. Maar dathoort bij mensen en niet bijmaterialen.Staal en beton zijn voor elkaargeschapen, maar er zijn talrijkevormen om samen te leven. Dekeuze welke vorm wordt toege-past is aan de ontwerper en moetworden afgestemd tot het opti-mum voor het betreffende con-structiedeel. Daarbij moet demaakbaarheid vanzelfsprekendniet uit het oog worden verloren.K o l o m m e nDe meest simpele vorm werdhierboven al genoemd. Een sta-len omhulling gevuld met beton,waarbij de belangrijkste bijdragevan beton het vertragen van detemperatuurontwikkeling in hetstaal is.Elke verdere samenwerkingberust op het principe waarbijstaal ?n beton bij kamertempera-tuur een gedeelte van het draag-1 | Kolom van het WPC in Rotterdam: betonkolom ? 600met wisselende stalen kern:merk A: geen staalprofielmerk B: HE400Amerk C: HE400Bmerk D: HE360Mmerk E: HD 400x463 met afgeschuinde flenzenmerk F: gelast profiel; flenzen 300x90 mm,lijf 40 mm, hoogte 400 mmmerk G: buisprofiel ? 610, wanddikte 40 mm,gevuld met beton B35C 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 2000 232vermogen leveren. De mate waar-in dat tussen beide materialenwordt verdeeld hangt af van hetdoel.Bij het World Port Centre teRotterdam is over de 100 mkolomlengte de wapening van dekolom vergroot en omgezet ineen staalprofiel (fig. 1a en foto1b). Het doel was hier eenkolomdoorsnede te realiserenmet een beperkt oppervlak.Bij de Hogeschool voor Muzieken Theater Rotterdam (HMTR)zijn de kolommen gevuld metbeton en door niet-dragendebetonelementen ? die daar ombouwfysische redenen nodigwaren ? afgeschermd van brand(fig. 2). Beton levert daarbij vrij-wel geen bijdrage aan het draag-vermogen. De toepassing vanstalen kolommen werd ge?ni-tieerd door de gewenste slank-heid van de kolommen, maarvooral door de wens aan dekolommen een inklemming teontlenen voor de vloerbalken.In de literatuur wordt soms ge-propageerd momentvaste verbin-dingen in de staalbouw te ver-mijden. Ontwerpers zouden zichten opzichte van dit soort aanwij-zingen sceptisch moeten opstel-len. Vooral bij ge?ntegreerde lig-gers, waar zoals gezegd de over-spanning geen relatie heeft metde hoogte die ter beschikking isvoor de balk, kunnen moment-vaste verbindingen verhinderendat ten behoeve van de doorbui-ging grote hoeveelheden staalnodig zijn.V l o e r e n e n b a l k e nStalen vloeren zijn in de bouwnog steeds uitzonderingen. Dearchitecten van Cepezed ontwik-kelden een zeer innovatieveoplossing die in [2] werd gepre-senteerd. In het kader van eenspecifieke ontwerpopgave wor-den soms ook stalen vloerenmogelijk [3].De tijd zal leren of deze vloerenop grote schaal hun weg naar depraktijk weten te vinden.2 | Balken van deHogeschool voor Muziek enTheater Rotterdam3 | Staalplaatvloer tijdens het betonneren en aanzicht onderzijdeC 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 2000 2 33De staalplaatvloer die als wape-ning fungeert is reeds langbekend en heeft inmiddels con-currentie gekregen van een vloer(foto 3) die wel dienst doet alsbekisting, maar niet met hetbeton samenwerkt. Het principeberust niet op constructievesamenwerking.Daarmee komt het overeen metde ge?ntegreerde vloerbalk.Ofschoon er wel een zekerevorm van samenwerking is,wordt die in de regel niet in deberekening meegenomen.Een groot bezwaar in de ontwik-keling van de ge?ntegreerdevloerbalk is, dat de ontwikkelingte veel wordt bepaald door leve-ranciers, in plaats van door ont-werpers. Er is jarenlang veelgepubliceerd over de ideale com-binatie van kanaalplaten metdeze liggers. Zoals hierbovenreeds is aangegeven, is hier spra-ke van een onjuiste verhoudingvan overspanning/constructie-hoogte. Thans blijkt bovendien,dat bij deze vloerconstructiessecundaire spanningen in dekanaalplaten optreden die hetdwarskrachtdraagvermogen vande vloer aantasten.Ontwerpers moeten zelf con-structies ontwerpen en vloerty-pen met balkentypen combine-ren tot d?e oplossing die hetmeest geschikt is voor het pro-ject. Dan komen ze wellicht uitop constructies zoals in deHMTR werden toegepast (foto 4)en die zeer afwijken van watgebruikelijk is. Dit soort oplos-singen ontstaat uit de projectom-standigheden en uit een filosofiebij de ontwerper die combinatiesmaakt van staal en beton als diehet beste resultaat opleveren.De veel gepropageerde scharnie-rende oplegging van de vloerbal-ken is ook zo'n niet door ontwer-pers maar door de markt bedachtstokpaardje. Wanneer ge?nte-greerde balken op doorbuigingmoeten worden gedimensio-neerd, kan het over de kolomlaten doorlopen van de balk, ofmomentvast verbinden aan dekolom (fig. 5) in veel gevalleneen goede oplossing zijn, echterhet moet net zo min een dogmaworden.U i t v o e r i n gAls dit soort constructies wordenontworpen, leiden die bij de uit-voering in het algemeen tot veeldiscussies. De verzuiling komtimmers niet alleen voor bij ont-werpers, maar ook en vooral bijde uitvoerenden.Kunnen aannemers nog wel aar-dig overweg met een anderhoofdzakelijk in de fabriek ver-vaardigd materiaal zoals voorafvervaardigd beton, met een sub-stanti?le staalconstructie weetmen veel minder goed raad. Hetliefst wordt alle staal zo snelmogelijk beton, desnoods hoge-sterktebeton. Vooral bij eenbouwteam blijkt deze verzuilingheel duidelijk.Aannemingsbedrijven hebbengeen affectie met staalconstruc-ties, staalconstructiebedrijven4 | Constructie Hogeschoolvoor Muziek en TheaterRotterdam5 | Momentvaste kolom-balkverbinding,toegepast in het WPC Rotterdamniet met bouwen. Deze situatieleidt er toe dat ontwerpers er nietzeker van zijn of hun ontwerpongewijzigd zal worden uitge-voerd. Dat is vooral vervelendomdat dit in het algemeen totveel vertraging leidt.T o e k o m s tVoor de toekomst lijkt de toepas-sing van staal in stabiliteitscon-structies zoals kernen en schij-ven nog d? grote uitdaging [4].Wanden van gewapend betonwaarbij het staal in de vorm vaneen net fijn verdeelde wapeningvoorkomt, is vooral in het lichtvan het slopen geen aantrekkelij-ke optie.Wellicht dat het mogelijk is diestaalhoeveelheid te bundelen totprofielstaal, waarbij beton eenrol vervult in de stijfheid en debrandwerendheid. sL i t e r a t u u r1. Project Analyse Bureau, ge-analyseerd november 1992.2. J?tte, T., Meer gebouw doorintelligente vloer. Bouwenmet Staal 151.3. Jacobs, G.P., e.a., Duurzaambouwen op bestaande funde-ringen. Bouwen met Staal 147.4. Gijsman, J.L. en G.L.H.M.Henkens, Studie staalskelet-bouw. Bouwen met Staal 123.