ir.drs.J.B.BuijsBureau Promotor, Rotterdamsecretaris SBR-studiecommissie A 34'Schachten'Schachten als kern voor hogegebouwen?Vuistregels voor de keuze en dimensionering vanstabiliteitsvoorzieningenSBR-studiecommissie A 34 'Schachten'heeft vuistregels opgesteld ten behoevevan een goede onderlinge afstemming vanbouwtechniek en installatietechniek tijdenshet voorlopig ontwerp van 'kantoorachtige'gebouwen van twee tot tien bouwlagenhoog. De bevindingen van de commissiezijn neergelegd in SBR-publikatie nr. 120'Vuistregels voor de keuze en dedimensionering van stabil?teitsvoorzienin-gen'. Deze publikatie is enkele wekengeleden verschenen. Bijgaand artikelschetst het belang en de strekking van destudie en de opgestelde 'vuistregels'.De studiecommissie bestond uit:H.Luyten (vrz.), ir.drs.J.B.Buijs (secr.),C.D. de Boon, ing.P.P. de Haas,ir.J.M.G.Hendriks en ir.C.J. van der Plas(leden), alsmede ing. L.Brokelman (SAOB,Ede), ing. W.A.Hommes (ABT, Arnhem) enA.F.M.Schwartz (Van Dijk, Haarlem)(rapporteurs).Cement XXXVII(1985)nr. 8InleidingAls een gebouw met enige verdiepingenmoet worden ontworpen, wordt op de eersteschets van de architect algauw met eenrechthoek in de plattegronden aangegevenwaar tiet verticaal transport in hoofdzaakmoet plaatsvinden. De indruk bestaat, datvaak wat voorbarig wordt besloten die recht-hoek in een betonnen kern te vertalen om destabiliteit te verzekeren. Reeds in 1970 gafCUR-rapport nr. 43 'Economie bij het uitvoe-ren van betonskeletconstructies' aan datzulke kernen lang niet altijd de optimale op-lossing vormen voor het stabltlteltsvraaq-stuk. De uitvoering van kernen van ter plaat-se gestort beton is uit technisch oogpuntgeen probleem. Maar zij stelt wel bijzondereeisen aan de organisatie van het werk en isveelal bepalend voor de uitvoeringstijd vanhet skelet. Kostenstudies wijzen uit dat doorde invloed van de tijdgebonden kostendestabiliteitskern in de vorm van een betonnenkoker veelal een onvoordelige keuze is.Vooral voor gebouwen met slechts enkeleverdiepingen is het de moeite waard om an-dere stabiliteitsvoorzieningen te overwe-gen.*De keuze van het type stabiliteitsvoorzieningheeft grote invloed op de bouwkundige eninstallatietechnische opzet van het gebouw.Daarorn moet hierover al in een vroeg sta-dium van het ontwerp worden beslist, op eenmoment dat van het gebouw weinig meer be-kend is dan de functie en de uitwendige af-metingen. Er is dan behoefte aan rekenregelsdie eenvoudig hanteerbaar zijn en snel toteen resultaat leiden dat voldoende nauwkeu-rig is voor het eerste ontwerpstadium.Zulke rekenregels zijn dezer dagen gepubli-ceerd door de Stichting Bouwresearch. Eenvijftal'gebruikerskaarten' geeft richtlijnen envuistregels betreffendestabiliteitssyste-men, liften, trappen en installatieschachten.Constructieve en installatietechnische ont-werpbeslissingenkunnen zo in onderlingesamenhang in een vroeg stadium van hetontwerp op een verantwoorde wijze wordengenomen.Figuur 1 geeft een overzicht van de vuistre-gels en brengt de onderlinge samenhang inbeeld. De vuistregels betreffende de stabili-teitsvoorzieningen worden in dit artikel toe-gelicht. In twee artikelen die in de komende621nummers van Cement worden gepubliceerdzal dieper worden ingegaan op de studie dieaan de vuistregels ten grondslag ligt.KeuzematrixHet eerste vraagstuk, waarbij de vuistregelsbehulpzaam kunnen zijn, is dat van de keuzevan hettype stabiliteitssysteem in relatie metde keuze van het vloertype. Voor skeletstruc-turen van maximaal tien bouwlagen zijn va-rianten onderzocht, waarin de stabiliteitwordt verzorgd hetzij door de skeletstruc-tuur zelf (raamwerk van kolommen en balkenof kolommen en paddestoelvloeren), hetzijdoor daartoe in het skelet opgenomen stabi-liteitselementen in de vorm van schijven ofkernen. De hieruit resulterende vuistregelszijn verzameld in de 'keuzematrix' van figuur2.Het onderscheid tussen kokervormige ker-nen en vlakke schijven is in constructief op-zicht niet wezenlijk; allerlei tussenvormenzijn mogelijk. Het onderscheid is namelijkuitvoeringstechnisch van aard. Een schijf iseen kern in de vorm van een eenvoudig tebekisten (vlakke) wand, die per bouwlaag ge-lijktijdig rnet de kolommen kan worden ge-maakt, zonder de cyclustijd per bouwlaag teverlengen. Eenkostenstudie heeft uitgewe-zen dat toepassing van kernen in het alge-meen in vergelijking met schijven tot een lan-gere uitvoeringstijd en daardoor hogere kos-ten leidt. Het resultaat van deze kostenstu-die, uitgevoerd door commissielid ing.P.P.de Haas, is weergegeven in figuur 3. Naastkostenoverwegingen spelen diverse ont-werpoverwegingen een rol bij de keuze vanvloer- en stabiliteitssysteem. In de keuzema-trix komen deze overwegingen aan de ordeonder het hoofdje 'ontwerp'. Bij verscheide-ne combinaties van vloer- en stabilltelts-systemen vindt men hier een waarschuwingvoor extreme afmetingen, die in het alge-meen het ontwerp niet ten goede komen.* Zie het eerder genoemde CUB-rapport,alsmede het artikel van ing.LBrokelman'Kernen en schachten - bouwkundige, con-structieve en uitvoeringstechnische aspec-ten', Cement XXX (1978) nr. 9.1TraooenTrapafmetingenenconfiguratieAantal liftenenafmetingenliftschachtr .Luchttechmscheinstallaties c.n,BepaalmaLe hoogtevande horizon,tale kanalenAantal schnch,ten en brutooppervlakGEBOUWSTRUCTUUR(STABILITEIT TRANSPORT1Bepaal vloer.dikte e.dIkernKies stabiliteitssysteemKeuze is schijf Keuzeis room,c.q, werkBepaal balkhoog_te c.q.dikte pud,destoelvloer e.dBepaaldemetingen vande schijven c.q.dekernen5)-1Overzicht en samenhang van devuistregelsneeTransportsys.temen in kernintegreren?ianeeIs kerngrootgenoeg?neeja'Iransporrsys"temen inschacht(en)oonemen1.Integreer gekozen oplossingen gebouwstructuur.2. Controleer het ruimtebeslag van onderdelen van installa ties enconstructies, voor zover deze voorkomen tussen bovenkant vloeren onderkant plafondconstrudie.3.Maak een driedimensionale schets van de aansluiting van dehorizontale 00 de verti cale kanalen en de overige onderdelenvan de installies ter plaatse.De keuzematrix laat zien, dat voor gebouwenmet twee, drie of vier bouwlagen uit een oog-punt van ontwerpkwaliteit zowel de padde-stoelvloer als de balkenvloer met raamwer-ken en met schijven kan worden gecombi-neerd. In kostenopzicht is echter de padde-stoelvloer te verkiezen. Naarmate het een ho-ger gebouw betreft, kan de paddestoelvloerachtereenvolgens het beste met schijven,respectievelijk met kernen worden gecombi-neerd. De balkenvloer 'verliest' het hiersteeds in financieel opzicht.Bouwen en installerenAansluitend bij de (voorlopige) keuze van deskeletstructuur verdient het onderbrengenvan de technische installaties de aandacht.De aanleiding tot het ontwikkelen van devuistregels lag immers in de vraag in hoever-re het verstandig is om de schachten voorhet verticaal transport (van mensen, lucht,water enz.) in beton uit te voeren en tot sta-biliteitskernen te promoveren. Het gaat hierdan vooral om de schachten voor de lucht-technische installaties en de liften. Hiervoorkonden eenvoudige vuistregels worden ont-wikkeld. Op een aparte kaart zijn gegevensover trapafmetingen verzameld.Het bleek voor uitspraken over het 'verticalewerk' van de luchttechnische installatiesnoodzakelijk, eerst het 'horizontale werk'aan de orde te stellen, de horizontaleCement XXXVII (1985)nr. 8 6222KeuzematrixSTAP 1: KEUZE STABIUTEITSSYSTEEMAANTAL VLOERSYSTEEM.BOUW-LAGEN.Paddestoel - I2t/m 4vloer.Balkenvloer.Paddestoel- !5 t/m 7vloer.Balkenvloer-r8 t/m10vloer. :Balkenvloer-rSTABILITEITSSYSTEEM.3Constructiekosten van verschillendestabiliteitsoplossingen in ter plaatsegestort beton (kosten excl. kelders,funderingen en andere constructies onderpeil)= Goed0= RedelijkRedelijk totgoedMinder goed= Aanbevolen keuzea _Geringe ,nietpraktische afrnetin ,gen vooral bij kleine n.b.Dnderzoek nodig alvorens toepas-baarToename van schijfafmetingenvooral bij grote qebouvsnd.Iirote balkhoogte vooral bij gro-te traveematenmet de gestippelde lijnwordt bedoeld dat de toe-passing van deze construc-tie als theoretisch moetworden beschouwd.luchtkanalen die veelal tussen constructie-vloer en verlaagd plafond een plaats moetenvinden. Hiermee kwam een andere nauwe re-latie tussen bouwkunde en installatietech-niek aan de orde: de 'strijd om de ruimte',die zich afspeelt tussen bovenkant afge-werkte vloer en onderkant plafond. Vulstre-gels voor de hoogte van vloeren, balken enkolomplaten en van plafondconstructie enafwerkvloer bepalen globaal de toegestanehoogte van de horizontale luchtkanalen. Devuistregels voor de betonconstructie zijnweergegeven in figuur 4.Blijkt bijtoepassing van deze regels, dat voorde luchtkanalen te weinig ruimte overblijft,dan kan reeds in dit stadium van het ontwerpnaar een oplossing worden gezocht. Als aan-vankelijk een balkenvloer was gekozenenplaatselijk verlaagde plafonds onvoldoendesoelaas bieden, kan het bijvoorbeeld nood-zakelijk zijn over te stappen op een padde-stoelvloer. Na oplossing van het vraagstukvan de horizontale kanalen kunnen we de ge-wenste plaats en afmetingen van de verticalekanalen bepalen. De relatie met het bouw-kundige werk ligt hier in de grenzen, die deconstructeur kan stellen aan plaats en atme-tingen van de sparing in de vloer. Onderzoekvan ABT Adviesbureau voor Bouwtechniekwees echter uit, dat een schachtsparing van2,5 m x 4,5 rn bijna altijd in een padde-stoelvloerconstructie met een stramienmaatvan 7,2 m kan worden aangebracht zonderde betonconstructie te verzwaren (fig. 5). Deplaatsing van de sparing in de vloer is daar-om in de vuistregels buiten beschouwing ge-laten.,'. " . ' . ?. . . . . . . . . . . .' . . I . 111"B.8. 9. 10.- - Aantal bouwlagenconstructiekosten zonderstabiliteitsvoorzieningen2. 3. 4. 5. 6.1\1\\\\\-,\\-, -,1\....