I ICONSTRUCTIEFONTWERP I IUITGANGSPUNTEN BIJ DECONSTRUCTIEVEVORMGEVINGing.M.C.M. van Maarschalkerwaart, Adviesbureau voor Bouwtechniek ABT, VelpIn enkele decennia is de toepassing van beton in de gevel verlegd van het gebruikvan kleine geprefabriceerde elementen naar de keuze voor grote gevelsluitendeconstructies, zowel in de utiliteitsbouw als in de woningbouw. Betonnen gevels zijnte onderscheiden in enkele typen, die elk hun specifieke randvoorwaardenmeebrengen ten aanzien van het ontwerp van de constructie. Die constructieveaspecten worden in deze bijdrage toegelicht.D. .etoepassingvanhetoninde ge~? vels van gebouwen heeft eenontwikkeling doorgemaakt,die nauw samenhangt met de ontwik-keling van de draagconstructie. De laat-ste wordt gekarakteriseerd door toena-me van de overspanningslengte, vergro-ting van de gebouwhoogte en toepas-singvan betoninskeletconstructies, sta-biliteitswanden en schachten.Aanvankelijk bestond de betontoepas-sing in gevels uithergebruikVankleine-re geprefabriceerde elementen zoals la-teien, gevelbanden, borstweringen enblokken. Ze maakten onderdeel uit vaneen gevelvlak waarin ook veel glas wastoegepast. Deze kleinere elementenwerden verder veel aangetroffen in be-kledingen van eindwanden, trappehui-zen en liftschachten.Volledig doorbetonbepaalde gevelswaseen idee uit Zwitserland .dat hier ooktoepassing heeft gevonden, het zoge-naamde 'schoon beton'. Zowel de dra-gende als de scheidende gevelfunctiewerd hier door beton vervuld. Schoonbeton wordt ter plaatse gestort met ge-bruik van ruwe bekistingsdelen. Het isop den duur een kostbare, arbeidsinten~sieve toepassing gebleken, die slechtsbeperkt mogelijk is in ons klimaat mettoenemende luchtvervuiling en carbo-natatie-bevorderende werking. In deloop van dejaren is daarom voor gevelssteeds meergebruikgemaaktvangepre-fabriceerde elementen van hoogwaar-dig beton. De combinatie van grotesterkte en hoge dichtheid is onder fa-brieksomstandigheden immers beter terealiseren.Met het toenemen van de overspannin-gen in de draagconstructie werden ookde gevelopeningengroter. Delengtevande borstweringen nam toe en bouwfysi-18sche problemen manifesteerden zich.De belastingdoor temperatuurverschil-len kteeg geleidelijk meer aandacht. Debevestigingstechniekwerd bepaalddoorde vereiste vrijheidsgraad in beweging,die hetelementondergaatals gevolgvantemperatuurvariaties. De beruchte do-kenin oplegnokkenvangeprefabriceer-de elementen, vastgezet met krimpvrijemortel, werdenvervangen door moder-ne verbindingsrniddelen en oplegmate-rialen, zoals kunstrubber, teflonplatenen roestvrij staal.Door schade en schande is men gaan in-zien dat bewegingsvrijheid bij betonnengevelelementen een onverbiddelijkevoorwaarde is omontoelaatbarescheur~vorming en vervolgsschade te voorko-men. Het tijdperkvanvoegdichting uit-sluitend methet alleonkundedekkendekit, ligt achter ons.Uitgebreide onderzoekingen hebbengeresulteerd in rapporten met informa-tie overde technologie vanvoegbreedte,-detaillering, -afsluiting en over het be-grip mechanische voeg. Daarmee is dui-delijk geworden dat de toepassing vanbetonin de gevelveel kennis enervaringvereist.Waarom betonnen gevels?Bij de beantwoording van de vraag'waarom betonnen gevels?' speelt eenaantal factoren een rol.ArchitectuurAan de keuze voor beton in de gevel ligtgeen analytische benadering ten grond-slag. In bijna alle gevallen spelen ge-voelsmatige en emotionele overwegin-gen een bepalende rol. De stijl van deontwerper is hierbij veelal beslissend.PrifabricageDe hoog ontwikkelde prefabricage~technieken maken veel mogelijk. Eengrote mate van variatie in vormgevingbetekent voor de architect een grotevrijheid bij het ontwerpen.Integratie vanfunctie en elementenDe ge?ntegreerde toepassing van func-ties komt sterk tot uitdrukking bij grotesandwichelementen en bij ter plaatsegestorte, dragende betongevels.U7armte-accumulatie .De hogevolumieke massavan betonnengevels kanworden benutinhetWarmte-accumulerend vermogen van de ge-bouwconstructie.Thermische isolatieEen goed ge?soleerde betongevel heeftals gunstige eigenschap dat deze traagreageertop temperatuurvariaties buitenhet gebouw. Daardoor kan het bin-nenklimaat goed worden beheerst.Geringe kwetsbaarheidEen hoge materiaalkwaliteit, met nameeen grote dichtheid, maken een beton-gevel weinig kwetsbaar voor veroude-ring en aantasting.AfwerkingstechniekenBetonnen gevels kunnen met verschil-lende afwerkingstechnieken wordenbeschermd tegen invloeden van lucht-verontreiniging en veroudering.StabiliteitDe bijdrage van de betonnen gevel aande stabiliteit van het gebouw kan inmeer ofmindere van invloed zijn op hetontwerp van de stabiliteitsschachten.KostenDoor een ver doorgevoerde repetItIekunnen de kosten van produktie enmontage laag worden gehouden. OmCement 1987 nr. 5die reden is de betonnen gevel in de so-ciale woningbouw mogelijk geworden.Verzamelde kennisBij een betrekkelijk jong materiaal alsbeton is de praktische enwetenschappe-lijk verantwoorde kennis inzake hetontwerpen van betonnen gevels zeerwaardevoL Voor de toepassing van be-ton in de gevel is geprofiteerd van destormachtige ontwikkelingen op het al-gehele gebied van beton.Over betonnen gevels is in het verledenal veel gepubliceerd. Veel daarvan moetnu, evenals vele van de uitgevoerde ont-werpen, 'als achterhaald worden be~schouwd omdatde ontwikkelingen niethebben stilgestaan. Opgetreden schade-gevallen hebben bijgedragen tot diep-gaande studies, waarin betonmechani-ca, bouwfysica, bevestigingstechnieken,oppervlakbehandeling, voegconstruc-ties en bouwkosten grote aandacht heb-ben gekregen.Op dit moment magworden gesteld datde betonnen gevel in de utiliteits- enwoningbouw door verschijningsvorm,duurzaamheid, bouwtechniek en kos-ten een niet weg te denken plaats heeftingenomen.Typen betonnen gevelsBetonnen gevels kunnen worden inge-deeld overeenkomstig de aard van debetontoepassing:A. Gemetselde of verlijmde elementenvan geringe, handzame afmetingen,bijv. grijze ofgekleurde stenen en blok-ken van grindbeton, lichtbeton ofgas-beton. Dergelijke gevels kunnen zoweldragend als niet-dragendworden uitge-voerd.B. Grote geprefabriceerde elementendie geen onderdeel van de draagcon-structie vormen, maar het gebouwge-deelte erachter beschermen tegenweersinvloeden. Ze zijn veelvuldig toe-gepast als borstweringselementen dieaan de gebouwconstructie worden be-vestigd.Zij vormen dus geen onderdeel van dedraagstructuur. Tot deze categorie be-horen ook andere niet-dragende gevel-elementen, zoals de verdiepingshogeenkelbladige en de dubbelbladige ele-menten. De laatste categorie, ook sand-wichelementen genoemd, komt meerexpliciet onder D aan de orde.C. Geprefabriceerde binnenspouwbla-den, eventueel voorzienvan kozijnenenisolatie. Deze zijn aan het oog onttrok-ken door een gevelafwerking, hetzij be-ton dan wel een ander bouwmateriaaLBinnenspouwbladen kunnen al of nietCement 1987 nr. 5worden ontworpen als dragende ele-menten deel uit makend van de draag-constructie.D. Geprefabriceerde sandwich-gevel-elementen, al ofnietvoorzienvankozij-nen. Deze gevelsluitende elementenworden toegepast in skeletconstructiesen zijn dan zelfdragend. Ook kunnen zetegelijk .onderdeel vormen van dedraagconstructie en zijn dan tevensvloerdragend.E. Geprefabriceerde portaalconstruc-ties, in de vorm van H- ofPi-frames, alsonderdeel van een draagconstructie,maar niet geveldichtend.F. Ter plaatse gestorte gevels, hetzij be-perkt tothetbinnenspouwblad, dan welde totale gevel vormend.Uitgangspunten bij deconstructieve vormgevingUitgaande van de indeling in de voor-gaande paragraaf, kunnen vanuit deconstructieve vormgeving kanttekenin-gen worden gemaakt.A. Gemetselde gevelsAl. Gemetselde niet-dragende gevels vanbetonsteenDit type gevel wordt toegepast als bui-tenspouwterbeschetmingvande gevel-isolatie en vormt tevens een architecto-nisch element in het gebouwontwerp.Gemetselde, niet-dragende gevels vin-den toepassing zowel in deutiliteits- alsde woningbouw.De te stellen beperkingen betreffen:- de hoogte, veelal niet meer dan tweebouwlagen, zodatdegemetseldegevelofhet geveldeel zelfdragend is;alsmede de noodzaak van dilatatie-voegen in het gevelvlak.In het ontwerp dient met deze beper-.kingen rekening te worden gehouden,bij voorbeeld door te voorzien in eenondersteuning per twee bouwlagen. Ditkan resulteren in de toepassing van la-teien en horizontale voegen. Deze kun-nen zowel ter hoogte van de vloerni-veaus alsjuist boven de raamopeningenworden aangebracht. In beide gevallenzijn ze beeldbe?nvloedend. Dat laatstegeldt eveneens voor de verticale voegen,op afstanden van circa 6,00 m.Daar in de regel sprake is van zowel ge-sloten gevelvlakken als van vlakken metraamopeningen, is het raadzaam de ge-sloten gevelvlakken als zelfstandige de-len te laten werken. Het onderschattenvan de betekenis van dilatatievoegenheeft in het verleden meermalen geleidtot - soms forse - schades.Het verdient voorts aanbeveling om hetgemetselde buitenspouwblad zoveelmogelijk een eigen leven te geven, datwil zeggen waar mogelijk los te houdenvan de achterliggende constructie. Nietalleen worden daardoor koudebruggenvermeden, maar ook de vervormingendoor temperatuurwisselingen leidendan niet tot problemen. Zo moet wor-den ontraden de buitenspouw op tevangen via betonlateien die deel uitma-ken van de achterliggende gebouwcon-structie. Het plaatselijk onderbrekenvan deze lateien door middel van isola-tiemateriaal heeft bewezen onvoldoen-de te functioneren.De beste oplossing is de buitenspouw-bladen op te vangen door middel vangestandaardiseerde fabrieksprodukten,bijvoorbeeld bevestigingsmiddelen vanHalfeneisen ofFrimeda, waarmee starreverbindingen met de achterliggendeconstructie worden voorkomen.Lateien boven de raamopeningen moe-ten dan ook beperkt blijven tot de diktevan het buitenspouwblad.Ook de verankering van de buiten-spouw door middel van spouwankersaan de gebouwconstructie verdientzorg. Deze spouwankers moeten de ho-rizontale belastingen door wind en delengteveranderingen als gevolg vantemperatuurschommelingen kunnenopnemen.A2. Gemetselde dragendegevels van beton-stenen of-blokkenVoor gemetselde, dragende gevels wor-den meestal stenen ofblokken van gro-ter formaat gekozen. De toepassing vandit geveltype is in hoofdzaak beperkt totbouwprojecten van geringe omvang,overwegend woningbouw.Vanwege het gewicht van de blokkenworden ze met lichte hefwerktuigenaangebracht.Wanneer vloeren op dergelijke gevelsdragen, dient speciale aandacht te wor-den besteed aan de oplegging. Hierbijzijn dilataties niet te vermijden.De uitgangspunten zoals onder para-graafAl genoemd zijn ook hier onver-kort van kracht.Er is veel onderzoek verricht inzake hetontwerp van dragend metselwerk. Delaatste stand betreffende de techniek ende rekentabellen wordt aangetroffen inde TGB-Steen (NEN-norm 3853),waarmee een verantwoord ontwerp vandragende gemetselde gevels mogelijk is.De toepassing van gemetselde betonste-nen oD?elementen voor dragende wan-den, kan worden beschouwd als een va-riant op de zgn. gietbouw. De economievan deze toepassing wordt in belangrij-ke mate bepaald door het beschikbareequipment van het uitvoerende bedrijfen de repetitiefactor bij het ontwerp.19steld dat het belang van de 'bewegings~mogelijkheid' ende 'vrije lengte van be-vestigingsmiddelen' niet moet wordenovertrokken. Gezien de sterke ontwik-keling van ongunstige milieuconditieskan echter niet genoeg nadruk wordengelegdop hetbelang.om scheurvor~ngen daardoor corrosIe van wapemngs-staal en bevestigingsmiddelen te voor~komen. De huidige industrieel vervaar-digde bevestigingsmaterialen, alsmedeoplegmaterialen, voegdichtingen envoegdetailleringen geven de mogelijk-heid een optimale bewegingsvrijheidvan de elementen te realiseren.,1 11 1 111>'111 'IU' [[[1[[1 [I~. ..... I [ 11[[ [ I 11 1 1 I 11II 1 I ~1 1 1 1 1 11 1 1 1 [ 1 [ [ 11 1 1 [ 1 1 [ [ 1 [ I I1 .- ?+--1 -+ .-+- .I----li -+ .-+- 1--[ -+ .+--- [-'---1 ---jI I [ I I I I I I I [ 1 [I I I I [ I [ I1 I[JI[JI [ [ I1 1 I I I I II I.;>," \I [ I [ I1 ' I I~ - '..' \I I [ [I I :':".... , .....~.I[ I I II I I I I [ [I I I [ [, [ [[ I I I I I 11 I I I [ 1 [ [ [1 I 1 I 1 : 1 I 1 1 [ [ . [ [ I[ . I 1 I I I 11 1 1 I I 1 1 I I1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1I 1 1 i [ 1 1 [1 1 I [ 1 [ [1 1 1..1 1 [ 1.. ..JI I,I [I[ [I i-'- +--1 f:";--'~ . __. H -I-- _.+--[.1 II1 I [ II I I I [ [ [1 I [ I [ II 1 I I 1 I 11 1 I I I [ [ [ [I 1 1 [ [ I I [ [ [ I [I 1 [ I I [ [ I [ [ I I I II [ [ [ [ 1 I [ [ [ [ I[ I [ 1 I I [ [ I [ [ [ 1 [--+-- 2100 ..VI 2100-_. - - - - - I _. ___po-.1I'JImentlengte kan het aantfll voegen wor-den beperkt.De krachtswerking ?n de elementenwordt bepaald door de wijze waarop deelementen aan de gebouwconstructiezijn bevestigd. In de meeste gevallenwordt gebruik gemaakt van betonnenoplegnokken. Het Stupr?-rapport'Gevelelementen. Het krachtenspel in~evelelementen van gewapend beton'Oanuari 1980) is hier het vermeldenwaard.Detoepassingvanaan-te-stortendokenom hetelementaande draagcon-structie tebevestigen, komterinditrap-port vrij gunstig uit. Daarbij wordt ge-I16500+I: 1,IIIIIJ3500' I- -J" /~/ ';r A/",6II IIIRf. tIlS OvtR DEILOMMENIsOO.P I: MV. ~tII' r 6L ______ ~ ~ _ _ _ _~\