C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ialencement 2006 540Er is een lange traditie in hetgebruik van textiele bekistingen.Meestal gaat het daarbij om regel-matige vormen zoals koepels.Bekend zijn de koepelconstruc-ties van Binishell en monolithicdome.Binishell is een systeem waarbijde voorbereidingen op de grondin het platte vlak worden uitge-voerd, om vervolgens de `dome' inzijn eindtoestand te brengen.Doek, wapening en mortelworden op de grond aangebracht.Vervolgens wordt er een tweededoek aangebracht over de mortelom daarna door het toevoegenvan luchtdruk onder het eerstedoek de dome op te blazen in deeindtoestand (fig. 1, 2).Monolithic dome is een toepassingwaarbij in een opblaasbare maleen laag van polyurethaan wordtaangebracht (? 70 ? 100 mm),waarop de wapening wordt beves-tigd (fig. 3). Tot slot wordt in lagende spuitmortel over de wapeninggespoten (bron: www.monolithic.com).V o r mMet opblaasbare constructieskunnen alleen vormen wordengemaakt waarin op de een ofandere manier een cirkel of cirkel-segment voorkomt. In de meestegevallen leidt dat tot bolle (sinclas-tische) of cilindrische vormen.Met voorgespannen tentconstruc-ties kunnen holle (anticlastische)vormen worden gemaakt. Dooreen combinatie van opblaasbarevormen met daarover voorgespan-nen membranen wordt het moge-lijk zeer veel vormen te maken. Nahet verkrijgen van de gewenstevorm kan het doek dienstdoen alsmal voor een schaalconstructie.P o l y e s t e r e n i j sOm aan te tonen dat theorie ookpraktijk kan worden, hebben wetwee experimenten uitgevoerd. Bijhet eerste experiment is gebruikge-maakt van een polyester sandwich-constructie. De onderzoekers vande TU/e hebben ervaring opgedaanmet deze manier van bouwen door,in samenwerking met kunstenaarJurgen Bey, een paviljoen te realise-ren. Het blobpaviljoen dat daaruitis voortgekomen staat op decampus van de TU/e en kanop verzoek worden bezocht (ziewww.blob.tue.nl). Daarnaast is erge?xperimenteerd met ijs dat metbehulp van koelmachines ook bijtemperaturen boven het vriespunttot bijzondere constructies heeftgeleid (foto 4, 5).S p u i t b e t o nNaast deze positieve resultatenmet polyester en ijs wordt er volopge?xperimenteerd met spuitbeton.De standaard druksterktes van despuitmortel zijn relatief hoog envari?ren van 30 tot 50 N/mm2.De spuitmortel heeft een toevoe-ging van hulpstoffen die de eigen-schappen van mortel be?nvloeden:? versnellers zorgen ervoor dat denet aangebrachte natte mortelsnel stijf wordt, zodat deze voorondersteuning van nieuwemortel zorgt ?n niet naarbeneden zal gaan vloeien doorde zwaartekracht;? plastificeerders zorgen ervoordat de mortel niet teveel waterhoeft te bevatten (en toch ver-spuitbaar is); te veel water in deSpuitbeton op voorgespannenmembranenir. A.D.C. Pronk, TU Eindhoven, faculteit BouwkundeOp de Technische Universiteit Eindhoven wordt bij de faculteit Bouwkundeonderzoek gedaan naar de mogelijkheden van `spuitbeton op voorgespannenmembranen'. Het onderzoek is onderdeel van een promotietraject. Deze tech-niek biedt uitkomst voor het maken van vormen die op een andere maniermoeilijk zijn te realiseren, zoals blobs. Een van de toepassingen is de mogelijkeherbouw van het Philipspaviljoen, destijds ontworpen door Le Corbusier voorde wereldtentoonstelling in 1958 in Brussel.1, 2 | Aanbrengen van demortel op de grond,waarna door lucht-drukverhoging dedome-vorm wordtbereikt3 |Opbouwvan`monolithicdome'C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ialencement 2006 5 41mortel zorgt namelijk voor eenslechtere eindsterkte van demortel;? vezels (staal/kunststof) wordentoegevoegd om de treksterktevan het beton te verhogen;hiermee moeten thermischescheuren en krimpscheurenworden voorkomen.De spuitmortel wordt in lagenaangebracht. De dikte per laag isgemiddeld genomen zo'n 20 mm.Een nadeel van het materiaalbeton is het hoge eigen gewichtwaardoor de membraanbekistingbloot komt te staan aan grotekrachten. Door het toevoegen vanplastificeerder en versneller aanhet beton kunnen de eigenschap-pen van het beton zo worden be?n-vloed, dat er geen hydrostatischedruk in de aangebrachte (natte)mortel wordt opgebouwd. Doordeze eigenschap is er, vergelekenmet de vloeibare mortels, eenreductie mogelijk in de bekisting.Er is immers alleen een oppervlaknodig om de mortel tegen aan tebrengen.Bij het eerste experiment is erspuitmortel aangebracht op eenvlak gespannen membraan vanongeveer 1,5 x 1,5 m2. Omdat hette onderzoeken concept (spuit-mortel op gespannen membra-nen) nog niet eerder in deze vormis uitgevoerd, is er door `trial anderror' onderzocht hoe mortel enmembraan zich ten opzichte vanelkaar gedragen. Daarbij bleek hetmogelijk in een keer tot een diktevan 120 mm beton op een verti-caal gespannen membraan aan tebrengen.Het tweede experiment betrof hetaanbrengen van spuitbeton op eendubbelgekromd oppervlak (foto 6,7). Daarbij richt het onderzoek zichop de gedragingen van het mem-braan tijdens het bespuiten vandeze vorm (foto 8). De conclusievan dit experiment is dat de vervor-mingen in het membraan beheers-baar zijn. Wel moet worden opge-merkt dat een zorgvuldigeengineering en uitvoering noodza-kelijk zijn. Een ander aspect washet aanbrengen van wapening ende hechting van het beton op dezeconstructie tijdens verwerking.Deze resultaten waren goedgetuige foto 9, waarbij wapeningen beton hangen onder een hori-zontaal aangebracht membraan.P h i l i p s p a v i l j o e nDe basis voor het derde experi-ment is een vorm die ontleend isaan het Philipspaviljoen van LeCorbusier (foto 10). Dit paviljoenmaakte deel uit van de wereldten-toonstelling in 1958 in Brussel.Momenteel wordt onderzocht ofhet mogelijk is dit gebouw teherbouwen. Mogelijke locatie isStrijp S te Eindhoven.Het gebouw is ontworpen in devorm van een puntige schelp meteen inhoud van 4000 m3diegeheel is opgebouwd uit wiskun-dige vormen (hyperbolische para-bolo?den). De plattegrond heeft devorm van een maag met eenomvang van ongeveer 1000 m2(40 x 25 m2) en het hoogste puntwas 22 m. Het systeem waarmeehet paviljoen destijds is gemaaktbevat 50 mm dikke geprefabri-ceerde betonplaten, opgehangenaan 8 mm dikke staalkabels. Depanelen werden bekist met behulpvan een zandmal van 1,5 bij1,5 m2. Alle delen werden apartgenummerd, getransporteerd enop locatie met elkaar verbonden.De ontwikkelde methode uit 1958is zeer omslachtig en zou met dehuidige arbeidsverhoudingenleiden tot zeer hoge kosten.De vorm van het paviljoen bestaatuit hyperbolen die kunnen wordengemaakt uit voorgespannen mem-branen. Daarmee is het mogelijkde betonnen schaalconstructie vandestijds te reconstrueren door hetopspuiten van beton tegen voorge-spannen membranen. Om dit tebewijzen is een element van hetPhilipspaviljoen op deze maniergemaakt (foto 11). Daarbij is eenstalen buisconstructie geplaatst opeen betonnen fundering waartus-sen een membraan is gespannen.Deze membraan is voorzien vanisolatie aan de buitenzijde. Vervol-gens is aan de binnenzijde eenbetonschaal gespoten en aan de4 |Iglo5 |Blobpaviljoen Jurgen Bey6, 7 | Aanbrengen van despuitmortel opgespannen PVCmembraanC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gMater ialencement 2006 542buitenzijde een betonnen stuclaag(ook gespoten) over de isolatieaangebracht. Het membraan doetdienst als verloren bekisting entevens als waterkerende laag. Hetspuitbeton is op verschillendemanier afgewerkt om daarmee tetonen wat de mogelijkheden zijn.C o n c l u s i eMet bovenstaande experimentenis aangetoond dat het mogelijk iscomplexe vormen te realiseren dievoorheen als niet haalbaar of zelfsals niet realiseerbaar werdenbeschouwd. Het voordeel van dezemethode is dat de gevel wordtgeconstrueerd als een schaal.Schalen kunnen zeer dun zijn enzorgen voor een optimale inzetvan het gebruikte materiaal. Eennadeel is de maatvastheid van der-gelijke constructies die in hetmidden van de schaal afwijkingenvertonen. Bij de randen van deschaal zijn deze terug te brengentot de gangbare toleranties. In deafbouw moet men daarmee reke-ning houden. Een ander voordeelis dat er geen secundaire draag-constructie nodig is, waardoor devorm aan de buitenzijde van hetgebouw gelijk is aan de binnen-zijde met als gevolg unieke archi-tectonische mogelijkheden.Dankzij de computer zijn demogelijkheden om aan schalen terekenen toegenomen, waardoorde mechanica achter de schaal-werking niet langer een probleemis. Met ons onderzoek denken wijdat de uitvoering van deze con-structies ook voor landen met eenhoog uurloon haalbaar is gewor-den. Daarmee is niet alles uit-voerbaar wat men kan bedenken,maar wel veel meer dan men zoudenken.D a n k z e g g i n gHet onderzoek is mogelijkgemaakt door theoretische enpraktische kennis van verschil-lende bedrijven en instellingen tecombineren. De volgende organi-saties zijn daarbij betrokken:TU/e:Projectco?rdinatie berekeningen entesten met dank aan de studenten:Menno Afink, Toine Bullens, Tomvan Engelen en Tiddo Folmer.Stichting ALICE:Initiatiefnemer tot de herbouw vanhet PhilipspaviljoenTentech:Ingenieursbureau met als specialismehet simuleren van membraancon-structiesBuitink Technology:Zeilmakerij met een specialisme inarchitectonische toepassingenBAM Betontechnieken:Specialisten in de verwerking vanbeton; spuitbeton, funderingstechnie-ken, tunnels enz.Maxit/Beamix:Producent van mortel; doet daarbijveel onderzoek naar speciale mortel-samenstellingen en toepassingenCISCA:Producent van hoogwaardige isola-tie n10 | Het oorspronkelijkePhilipspaviljoen8 |Membraan met beton ineindsituatie/Belasten vaneen membraan met eenlaag spuitbeton9 |Onderkant membraanmet wapening en spuit-beton11 | Schaalelement van eendeel van hetPhilipspaviljoen