C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gD uur zaamheidcement 2005 638ing. G. van Appeldoorn en ir. C.A.J. Sterken, BAMAdvies & EngineeringLife cycle management staat in de utiliteitsbouw nog in dekinderschoenen. Het merendeel van de opdrachtgevers inde utiliteitsbouw bestaat uit projectontwikkelaars en pri-vate bouwheren. De projectontwikkelaars willen hun pro-jecten realiseren met een zo hoog mogelijk rendement,waarbij wordt gestreefd naar een optimale prijskwaliteit-verhouding. Ze zijn over het algemeen echter minderge?nteresseerd in de kosten voor de gebruiker voor exploi-tatie en onderhoud van het gebouw.Veel beleggers zijn als eigenaar van vastgoed natuur-lijk wel in meer of mindere mate vertrouwd met hetfenomeen life cycle management. Private opdrachtge-vers willen hun projecten realiseren met vaak te krap-pe budgetten ten opzichte van de wensen. Daaromkiest men voor de goedkoopste oplossing en niet voorde meest economische langetermijnoplossing. Men iszich te weinig bewust van de invloed van ontwerpkeu-zes op de kostenontwikkeling op lange termijn. In eenvroeg stadium de kennis inbrengen voor het bepalenvan de meest economische oplossing op lange termijn,is over het algemeen nog geen dagelijkse praktijk.1 |Ook in de utiliteitsbouwspelen life cycle kosteneen steeds grotere rol.(foto: Studio Sphinx)Kiezen voor duurzame oplossingenLife cycle management in dekinderschoenenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gD uur zaamheidcement 2005 6 39N i e u w e c o n t r a c t v o r m e nIn de publieke sector ligt dit anders. Er is momenteeleen grote belangstelling voor Publiek-Private Samen-werking (PPS) bij huisvestingsprojecten voor de over-heid. Een goed voorbeeld hiervan is de DBFMO(Design, Build, Finance, Maintain, Operate) aanbeste-ding voor de grondige renovatie van het Ministerievan Financi?n in Den Haag. Ook in de gezondheids-zorg en de onderwijssector worden momenteelonderzoeken verricht naar de mogelijkheden vanPPS. Bij de grote bouwbedrijven is er een grotebelangstelling voor de nieuwe contractvormen. Voor-waartse en achterwaartse integratie, ofwel het mee-pakken van een stuk ontwerp en financiering tot enmet beheer en onderhoud zijn `hot items'. Voor debouwbedrijven is er de uitdaging aan te tonen dat ernaast het stapelen van stenen en het storten vanbeton meer diensten kunnen worden geleverd. Eencontract aangaan met een klant voor 25 jaar vereistechter wel een andere manier van denken. In hetdenkpatroon moet worden omgeschakeld van devereiste kwaliteit bij oplevering naar wat op langetermijn de meest economische keuze is. Dit kanbijvoorbeeld duurdere vloerbedekking betekenen dieminder vaak vervangen hoeft te worden. Voor beton-constructies kan dit betekenen dat er meer wapeningmoet worden aangebracht omdat dit in minderonderhoud resulteert.L i f e c y c l e k o s t e nBij de Publiek-Private Samenwerking speelt life cyclemanagement een belangrijke rol. In de conceptfasevan het gebouw wordt al rekening gehouden met hetlatere gebruik en de geplande levensduur, met toekom-stig beheer en onderhoud en hergebruik in gedachten.De levenscyclus geori?nteerde ontwerpen zijn toege-sneden op de wensen van de klant, met de juistebalans tussen de kosten voor ontwerp, bouw, beheeren onderhoud, exploitatie, hergebruik, en afstoting ofsloop. In de afwegingen spelen de life cycle kostenuiteraard vaak een doorslaggevende rol. De totale lifecycle kosten kunnen als volgt worden gedefinieerd:LCK = INV + VERV - REST + ENERG +EXPL&OND + OVR (1)waarin:LCK = life cycle kosten in netto contantewaardeINV = totale investeringVERV = vervangingskostenREST = restwaarde (opbrengsten door ver-koop)ENERG = energiekostenEXPL&OND = kosten voor exploitatie enonderhoudOVR = overige kostenDe komende jaren zal er steeds meer aandacht uit-gaan naar kostenverlagingen voor energie en onder-houd gedurende de gehele levensduur van gebou-wen. Dit wordt mede ingegeven door de verhoogdebewustwording van het belang van duurzaam bou-wen en meer intelligente en flexibel opnieuw in terichten gebouwen. Het bewustzijn groeit dat hetrealiseren van een onderhoudsarm gebouw, in com-binatie met het uitvoeren van goed onderhoudtijdens de levensduur, de beste garantie is opbehoud van een bouwwerk. Het belang van deonderhoudskosten wordt nog eens onderstreeptdoor de in beheerskringen van gebouwen bekendewet van 5:400300400400400300300staalplaat ( = 100x6) t.b.v.waterdichte aansluitingvariant 1werkvloerzandelastomeerspraycoating2x 4 stiftdeuvelsper damwandplankdamwand type AZ-26als kelderwandtijdelijkedamwandtypeAZ-26variant 2variant 3permanentedamwandtypeAZ-26betonwand met125 kg/m wapeningtijdelijkedamwandtypeAZ-26variant 4betonwand met125 kg/m wapeningbetonwand met80 kg/m wapening/3 332 |Aanbrengen van eenscheuroverbruggendebeschermende coating3 |Vier varianten voor dekelderwand: drie beton-nen en een blijvende sta-len damwandC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gD uur zaamheidcement 2005 6401,= extra uitgeven aan duurzaamheid inhet ontwerp kan voorkomen dat,5,= voor preventief onderhoud moet wor-den uitgegeven en dat is weer beterbesteed dan,25,= voor correctief onderhoud of uiteinde-lijk,125,= bij het disfunctioneren of bezwijkenvan de constructie.In afwijking van de infrastructurele bouwwerken,waarbij technische en economische levensduren vanhonderd jaar voorkomen, zijn de levensduren in deutiliteitbouw veel korter. De technische ontwerple-vensduur bedraagt meestal vijftig jaar, terwijl deeconomische levensduur vaak beperkt is tot slechts25 jaar. Dit betekent niet dat het gebouw wordtgesloopt, maar dat na 25 jaar wel vaak een grondigerevitalisatie zal plaatsvinden.C o n t a n t e w a a r d eToekomstige kosten in formule 1 moeten wordenterug gekapitaliseerd naar het heden. Een toekom-stige investering is, als gevolg van inflatie, namelijkhoger dan een gelijke investering vandaag. Echtergeld dat in de toekomst wordt uitgegeven, kan voorandere investeringen worden gebruikt die in de tus-sentijd extra geld opbrengen. Kapitaliseren is dus hetcorrigeren van de toekomstige investering naar hethuidige prijspeil met de rente en de inflatie van datbedrag, vanaf nu totdat de investering werkelijkgedaan wordt.De terug gekapitaliseerde waarde wordt de ContanteWaarde (CW) genoemd. Dit is het bedrag dat nufictief tegen het disconto wordt uitgezet om de toe-komstige kosten mee te kunnen betalen. Dit discontovarieert tussen de 2 en 8% en wordt als volgt bepaald:(1 + i)r = ?1 (2)(1 + I)Overigens, bij een snelle berekening op de achterkantvan de sigarendoos is de uitkomst ongeveeri - Iwaarin:r = discontoi = rentepercentage/100I = inflatiepercentage/100De Contante Waarde van een bepaalde investeringkan als volgt worden berekend:INVCW = (3)(1 + r)Nmet:INV = grootte van de investeringr = discontoN = aantal jaren tot voorziene tijdstip van deinvesteringUit bovenstaande betoog mag duidelijk zijn dat deCW van een investering, bij een rente die hoger isdan de inflatie, lager wordt naarmate het investe-ringsmoment verder in de toekomst ligt.V o o r b e e l d e n v o o r b e t o n c o n s t r u c t i e sWat heeft dit nu voor gevolgen voor de life cycle kos-ten van betonconstructies? Beton is toch een duur-zaam, onderhoudsarm materiaal met een langelevensduur? Dat klopt, maar bedenk wel dat ookaspecten als waterdichtheid, invloed van mechani-sche, dynamische en thermische belastingen, effec-ten van chemicali?n, slijtvastheid en schoonmaakmo-gelijkheden in beschouwing moeten worden geno-men. De waterdichtheid en/of vloeistofdichtheid is demeest omvangrijke eis voor ondergrondse keldercon-structies. In diverse artikelen in dit blad wordt gepleitvoor dunne constructie-elementen met een lagebetonkwaliteit en voldoende scheurbeperkende wape-ning. Bij deze adviezen sluiten wij ons graag aan.5 |Kostenverdeling vloeren(kosten in /m2vloer)betonwapeningscheurinjectiecoating653617446559317variant 1 variant 24 |Aanbrengen van eenwaterdichte elastomeerspraycoatingC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gD uur zaamheidcement 2005 6 41Om de invloed van de hoeveelheid wapening op delife cycle kosten te onderzoeken, wordt een tweetalvoorbeelden nader uitgewerkt. Het betreft de kelder-vloer en een kelderwand van een twee-laagse onder-grondse parkeergarage. Voor de keldervloer zijn tweevarianten uitgewerkt met een dikte van 400 mm,namelijk een variant met voldoende scheurbeper-kende wapening om de waterdichtheid te garanderen(165 kg/m3) en een variant waarbij de wapening isberekend op basis van uitsluitend de verticale belas-tingen (100 kg/m3).Bij de laatste variant moet de waterdichtheid wordenverkregen door injectie van de watervoerende scheu-ren en het aanbrengen van een scheuroverbruggendebeschermende coating (foto 2). Deze coating dientvoor de bescherming tegen vocht en dooizouten enfungeert tevens als esthetische deklaag om de scheur-vorming aan het oog te onttrekken. De coating wordtelke tien jaar bijgewerkt en plaatselijk vervangen.Om de beide varianten visueel en voor wat betreftduurzaamheid gelijkwaardig te houden, is bij devariant met voldoende scheurbeperkende wapeningeen eenvoudige tweelaagse rolcoating aangebracht.Deze coating wordt om de zeven jaar bijgewerkt enplaatselijk vervangen.Voor de kelderwand zijn vier varianten uitgewerkt,namelijk drie betonnen varianten en een blijvendestalen damwand als kelderwand (fig. 3). Bij de eerstebetonvariant is de betonwand alleen gedimensio-neerd op de horizontale grond- en waterbelasting enis een praktische horizontale wapening aangebracht(80 kg/m3). De waterdichtheid wordt gegarandeerddoor injectie van de watervoerende scheuren, in com-binatie met een waterdichte elastomeer spraycoatingaan de buitenzijde van de kelderwand (foto 4). Indiendeze coating wordt aangebracht door een gespeciali-seerd bedrijf wordt tien jaar garantie gegeven. Detechnische levensduur is echter minimaal vijftig jaar.Voor de tweede en derde betonvariant is voldoendescheurverdelende wapening aangebracht om dewaterdichtheid te kunnen garanderen (125 kg/m3).Bij variant 2 wordt de stalen damwand voor de reali-satie van de bouwput getrokken, terwijl dit bij variant3 niet mogelijk is. Hier is de damwand verloren enblijft in de grond achter. De damwand wordt welgebruikt als verloren bekisting. Variant 4 is een per-manente stalen (nieuwe) damwand als kelderwand.Ter plaatse van de vloeraansluitingen worden stift-deuvels gelast voor de opname van de dwarskracht.Om de waterdichtheid te garanderen worden allesloten dichtgelast en voor de esthetica wordt de dam-wand van een kleurcoating voorzien. Elke zeven tottien jaar wordt de coating opnieuw aangebracht.Om een gevoeligheidsanalyse uit te voeren zijn delife cycle kosten van alle varianten berekend voor nuljaar (initi?le kosten zonder onderhoud, vervanging,enzovoorts) en een economische levensduur van 25jaar voor een disconto van 3 en 6%. De resultatenzijn grafisch verwerkt in de figuren 5 t.m. 8. Hierbijdient te worden vermeld dat bij de kostenverdelingvan de wanden in figuur 6 de kosten voor de tijdelijkedamwand bij variant 1 en 2 op nul gesteld zijn. Bijvariant 3 en 4 zijn alleen de extra kosten voor deverloren damwand, respectievelijk de permanentedamwand als kelderwand, ten opzichte van de tijde-lijke damwand in de grafiek aangegeven.S c h e u r v o r m i n g e n i n j e c t e r e nHet bepalen van de kosten voor het injecteren vanbetonconstructies bij het aanbrengen van te weinigscheurbeperkende wapening is een riskante bezig-050100150200variant 1 variant 2initieel disconto 3% disconto 6%/m2betonwapeningscheurinjectiecoatingvariant 1 variant 2variant 3 variant 4damwand008851206122343137 137343221413007 |Life cycle kosten vloeren,25 jaarinitieel disconto 3% disconto 6%/m2050100150200250300variant 1 variant 2 variant 3 variant 46 |Kostenverdeling vloeren(kosten in /m2vloer)8 |Life cycle kosten wan-den, 25 jaarC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gD uur zaa mh eidcement 2005 642heid. In de praktijk blijken betonconstructies tenaanzien van scheurvorming namelijk vaak grillig enonberekenbaar te reageren. Er is echter wel een aan-tal kritieke stadia ten aanzien van de vorming vanscheuren te onderscheiden:? De eerste drie tot vier dagen na het storten mogengeen scheuren optreden, aangezien het beton nogvrijwel geen aanhechtsterkte op de wapening bezit.De wapening kan dus niet op spanning komen. Indeze periode moet de scheurvorming worden voor-komen door betontechnologische maatregelen eneen goede nabehandeling, zodat geen grote krimpkan optreden.? Tijdens de afkoelperiode van circa drie tot veertiendagen na het storten vloeit de hydratatiewarmteweg en zullen belemmerde krimpspanningen kun-nen ontstaan. Bij onvoldoende wapening zal hetbeton scheuren.? Bij de eerste winter zal het beton verder afkoelenen worden bestaande scheuren groter en kunnennieuwe scheuren ontstaan.? Bij het aanbrengen van de uitwendige belasting(bijvoorbeeld waterdruk na uitschakelen bemaling)zullen extra spanningen in het beton optreden metde kans op extra scheurvorming.? Bij het optreden van grote temperatuurwisselingendoor bijvoorbeeld extreem koude winters kunnengedurende de levensduur extra spanningen enscheurvorming optreden.I n j e c t i e w e r k z a a m h e d e nAlle watervoerende scheuren en scheuren groterdan 0,2 ? 0,3 mm moeten worden ge?njecteerd. Descheuren worden onder overdruk ge?njecteerd metinjectievloeistoffen op basis van epoxy, polyurethaanof een combinatie van epoxy en polyurethaan. Deinjectiewerkzaamheden dienen te worden uitge-voerd door een gespecialiseerd bedrijf conform CURAanbeveling 56. Een slecht ge?njecteerde scheurherstellen, is namelijk moeilijker dan een nieuwescheur injecteren. In de praktijk blijkt dat injectie-vloeistoffen op basis van polyurethaan zich enigs-zins (maximaal 20 tot 30%) flexibel elastisch kun-nen gedragen. Indien de scheur beperkt groeit blijftde waterdichtheid aanwezig.Voor wat betreft het tijdstip van injecteren van descheuren is het gunstig om de scheuren in een zolaat mogelijk stadium te injecteren, na het aanbren-gen van de uitwendige belasting, in een winterperi-ode. Het voordeel van zo laat mogelijk injecteren isdat kleine scheuren door self-healing de kans krij-gen om dicht te groeien en de meeste scheurvor-ming dan is opgetreden. Vaak is echter ??n keerinjecteren niet voldoende en is een tweede maalnoodzakelijk. Bij zware wisselende klimatologischeomstandigheden kan meerdere malen nodig zijn.Het uitgangspunt in de berekeningen is twee maalinjecteren met een uit praktijkvoorbeelden afgeleideintensiteit. Een ge?njecteerde scheur is niet visueelweg te werken en blijft altijd zichtbaar. Daaromwordt vaak een scheuroverbruggende coating aange-bracht.C o n c l u s i eOok bij life cycle management van betonconstruc-ties in de utiliteitsbouw geldt dat voorkomen beteris dan genezen. Met andere woorden het ontwerpenen realiseren van een onderhoudsarm gebouw heeftde voorkeur boven een gebouw met lage initi?leinvesteringskosten en hoge onderhouds- en repara-tiekosten.Deze stelling wordt ook onderbouwd door de uitge-werkte voorbeelden. Bij de keldervloeren is duidelijkdat de investering voor extra scheurbeperkendewapening ruimschoots opweegt tegen de life cyclekosten voor scheurinjectie en de duurdere coating.Voor de kelderwanden geldt dit ook, echter wel inmindere mate. Wat verder opvalt is dat de relatiefmeer onderhoud vergende damwand als kelderwandde hoogste life cycle kosten heeft, zelfs hoger dan deduurzame betonnen kelderwand waarbij de dam-wand achterblijft. Aangezien de meeste kosten inhet begin van de levenscyclus optreden is de invloedvan de hoogte van het disconto klein. De invloedvan het totaal aan kosten voor bescherming van deconstructie, reparatie en onderhoud is echter aan-zienlijk.Life cycle management in de utiliteitsbouw staatnog in de kinderschoenen, maar staat gelukkig ookin de belangstelling. Het vereist een ander denkpa-troon bij opdrachtgevers en adviserende en uitvoe-rende partijen, waarbij men zich bewust moet zijnvan de invloed van ontwerpkeuzes op de kostenont-wikkeling op lange termijn. Laten we deze uitdagingaangaan.