Mirjam de Haas en Rinske de Waard, studentenConstructief Ontwerpen, faculteit Bouwkunde,Technische Universiteit EindhovenDe opdracht, in het kader van een Blitz Beton Atelier, washet ontwerpen van een betonnen straatmeubel metdaarin opgenomen dubbelgekromde vlakken. Uiteinde-lijke zou ??n van de ontwerpen op ware grootte wordengerealiseerd uit middelen die op de universiteit voorhan-den zijn. De moeilijkheid en uitdaging was niet zozeer hetmaken van een leuk ontwerp, maar het maken van eenMAAKBAAR ontwerp. Bij het ontwerpen is de nadrukgelegd op de uitvoerbaarheid. Veel aandacht is besteedaan het genereren van nieuwe technieken of productie-mogelijkheden door te experimenteren met schaalmo-dellen. In de eerste vier weken van het project hebben 14studenten die deelnamen aan het project, ieder afzonder-lijk een ontwerp gemaakt. De keuze van een vakjury envan de studenten viel op twee ontwerpen, waarbij voor-namelijk is gekeken naar de haalbaarheid om dezestraatmeubels schaal 1:1 op de TU te maken. Zo ont-stond het ontwerp voor een betonnen bankje (foto 1).Een belangrijk fenomeen dat onlosmakelijk metbeton is verbonden, is het denken in positieve ennegatieve vormen. Betonnen objecten worden nueenmaal vervaardigd in een mal of bekisting enkunnen in principe alle mogelijke vormen aanne-men. De combinaties van bekisting, betonsoort,wapening en uitvoering lijken onuitputtelijk. Voor-waarde om een bepaalde vorm te kunnen maken, iswel dat beschikt kan worden over een mal die denegatieve vorm daarvan heeft. Bovendien is hetvereist dat, nadat het beton verhard is, het uit de malkan worden gehaald zonder het te breken. Metandere woorden: het product moet lossend van vormzijn.In de combinatie van dubbel gekromde vlakken enhet materiaal beton ligt een uitgelezen kans voor eendunne schaalconstructie. Beton is vooral geschiktom drukkrachten op te nemen en dat is nu precieswat er in een schaalconstructie gebeurt. Bij de idealegeometrie treden alleen drukspanningen op. Dezeliggen in het vlak van de schaal en worden via deschaal afgedragen naar de ondersteuningen. Wordtde vormgeving iets vrijer dan treden trekspanningenA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pM a t e r i a l e ncement 2003 2 17VERDRAAIDBETONop, die door het beton beperkt opgenomen kunnenworden. Buigende momenten komen idealiter nietvoor. De schaaltheorie is zeer veel toegepast inindrukwekkende gebouwen van onder andere F?lixCandela en Heinz Isler. Ook Pier Luigi Nervi heeftals voorbeeld gediend, maar dan met name vanwegezijn gecompliceerde bekistingen.E?n van de winnende ontwerpen, een schaalvormigbetonnen bankje, is van Mirjam de Haas. Om deideale vorm te verkrijgen is teruggegrepen op hetfoefje dat Heinz Isler en Antoni Gaud? veelvuldighebben toegepast. Door een grof geweven doek aande latere steunpunten op te hangen wordt het doekdoor de zwaartekracht z? gevormd dat de belastinguitsluitend via trek in de draden wordt afgedragen.Fixerenweopeenofanderewijzedevormendraaienwe het vervolgens dan wordt een constructie met uit-sluitend druk verkregen. Bij dit ontwerp is gebruik-gemaakt van een theedoek, eerst gedoopt in gips omeen groter eigen gewicht te verkrijgen (foto 2). Het1 | Het winnende ontwerpin gebruik2 | Het theedoek-gipsmodelbankjeiseerstindezelfdevorminhetkleingemaakt,waarbij gips op zand is gestort. Vandaar de naam:zandba(n)k. Deze naam komt voort uit de uiteinde-lijk ontwikkelde productiewijze (gestort in een soortzandbak) ?n het oppervlak van de bank, waar hetzand op te zien is (foto 3). De vorm van het bankje,een zadelvlak, is verkregen door twee parabolen, ??nin de lengte- en de ander in de breedterichting, overelkaar te schuiven. Voor het bankje is het zadelvlakietsinvormaangepast:aandeuiteindenschuinafge-sneden door rechte vlakken en aan de onderzijdedoor een gebogen vlak. Zo ontstaat een dynamischevorm op vier pootjes, die als het ware loskomt van degrond. Dit wordt extra versterkt door de slankheidvan het model dat slechts een dikte heeft van 25 mm(foto 4). De wijze waarop de vorm is ontstaan geeftgelijk de oplossing voor de productie. Een plank ofschot met een rand in de gewenste paraboolvormschuift over een geleiding of aanslag door het zand.Die aanslag heeft de vorm van de andere parabool enop deze wijze ontstaat in het zandbed een transla-tievlak.Het is natuurlijk onmogelijk om op zo'n gekromdzandbed een bank te storten die overal een gelijkedikte heeft. Het met de hand gieten op een gekromdoppervlak is alleen mogelijk voor beperkte krom-mingen. Voor dit ontwerp is dus een contramalnodig. Omdat het zand in de bak ligt en dus logi-scherwijs het `onderste' deel van de bekisting vormt,moet de contramal hierboven hangen. De mal kanonmogelijk van zand zijn en het lag voor de hand omvoor beton te kiezen. De massieve contramal wordt,evenals later de bank, eerst op het zand gestort.Voor het maken van mal en contramal passen wedezelfde werkwijze toe: eerst wordt een houten kistgemaakt met afmetingen iets groter dan het temakenobject.Daarnawordtdekistmetzandgevuld.Het zand heeft vrij hoekige korrels en is vochtig.Het blijft hierdoor beter in de vorm. De bovenran-den van de lange zijde van de houten kist hebben devorm van de parabool van het zitgedeelte. Over dezeranden schuiven we vervolgens een parabolischschot. Dit schot werkt als een zandschuiver, laagjevoor laagje schrapen we het zand weg (foto 5).Als de vorm geheel uit het zand is gehaald, plaatsenwe aan de kopse kanten, die tot dan toe open waren,schuine schotten voor de be?indiging. Het vormenvan de kromme onderrand verkrijgen we door aande binnenzijde van de kist nog een extra geleidingaan te brengen. Dit is een dalparabool met de krom-ming van de uiteindelijke onderrand. Over dezegeleiding kan een rechte plank geschoven worden.Deze is vrij breed, zodat de later te storten contramalaan weerszijden `vleugels' krijgt.De zandbak is nu gereed om de contramal te storten.Draadeinden storten we in om later de contramal opA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pM a t e r i a l e ncement 2003 2183 | In het voortrajectwordt op schaal eengips model op het zandgestort4 | De dynamische vorm vanhet bankjeabcde juiste hoogte te kunnen hangen en nauwkeurigte kunnen afstellen,. Over deze draadeinden plaat-sen we een stalen ophangconstructie. Is het betonverhard dan hijsen we aan deze constructie de malomhoog (foto 6). Voorzichtig moeten we te werkgaan om ervoor te zorgen dat de zandvorm nietbeschadigt. Het gaat hierbij vooral om het zand terplaatse van de `vleugels' die de mal heeft gekregen.Later sluit de contramal hier namelijk exact op aan.Om hechting van het beton aan de contramal te voor-komen, beplakken we de mal met landbouwplasticen smeren het later in met bekistingsolie.De bestaande zandvorm wordt met een nieuwe para-bool, die aan alle zijden 25 mm breder is, verder uit-geschraapt. Hangen we de contramal terug dan is deruimte tussen het zand en de mal precies die 25 mm(foto 7). Na het afsluiten van de kist is dit alleen tezien ter plaatse van de 4 pootjes. De bank wordt opde kop gestort. De vier pootjes vormen nu de storto-peningen. Vanzelfsprekend kunnen we het betonniet trillen. Daarom is zelfverdichtend beton (BSI)toegepast, zeer hogesterktebeton met een karakte-ristieke kubusdruksterkte van 200 N/mm2. De trek-sterkte van dit beton is ook een stuk hoger dangebruikelijk. Gelet op lage optredende trekspannin-gen in de schaalconstructie is wapening niet nodig.Overigens kan door de geringe dikte ook geen wape-ning worden toegepast.Het beton wordt emmertje voor emmertje voorzich-tig in de mal gegoten. Om te voorkomen dat de mor-telspecie het zand meeneemt, wordt tijdens hetstorten een plastic lapje over het zand gehangen. Westorten via twee openingen aan ??n zijde om er zekervan te zijn dat de specie overal komt (fig. 8 en 9).Doordat het beton steeds uitvlakt, is uiteindelijk teziendathetaandeoverzijdeookomhoogkomt.Doordit uitvlakken weten we dat de onderzijden van deA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pM a t e r i a l e ncement 2003 2 195 | Laagje voor laagje wordthet zand weggeschraapt. De boven-randen van de langezijde hebben de vormvan de parabool van hetzitgedeelte6 | De contramal is uit dezandbak gehesen7 | Het terughangen van decontramal op 25 mmboven het zand8 | Het storten van hetbankjepootjes in ??n vlak liggen en dat de bank niet zalwiebelen.Na een aantal dagen in spanning te hebben afge-wacht, gaan we ontkisten. De zijschotten wordenweggehaald en het beetje beton dat langs het zand isgelopen wordt voorzichtig weggebikt. Vervolgenshijsen we de contramal een stukje omhoog. Doordatbij het verharden het beton om de contramal isgekrompen, hangt de bank bij het lossen aan de mal.Via een kleine opening persen we hoge druk tussenbank en contramal en het geheel laat toch vrij mak-kelijk los. Na het zand een stukje onder de bank tehebben weggegraven, leggen we banden er omheenen hijsen het verder uit de kist. Het beetje zand datop het betonoppervlak achterblijft, borstelen we eraf.Voor een mooi resultaat slijpen en polijsten we totslot het bankje.Het is heel wat werk geweest, maar uiteindelijkhebben we twee mooie exemplaren! Door zo inten-sief met het beton en deze vorm gewerkt te hebben,zijn we nieuwsgierig geworden naar de krachtswer-king in de schaal. De benodigde 25 mm dikte isbepaald aan de hand van een computermodel in ESAPrima-Win (fig. 10). Het is interessant om de schaal-werking van dit model te vergelijken met de werke-lijkheid. Vandaar dat we verder onderzoek doen inhet laboratorium. Op het moment van schrijvenronden we dit onderzoek af. De combinatie van hetmakenenhetlerenkennenvandeschaaltheoriedoorhet te beproeven was erg fascinerend. Onze dankgaat vooral uit naar Hans K?hne, Theo Buytels enCees Kleinman voor hun ondersteuning en begelei-ding. Mede door hun inzet was het al met al eengeslaagd en leerzaam project! sA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pM a t e r i a l e ncement 2003 22010 | Het model in ESAPrima-Win9 | Het storten van hetbankje