8 december2020 Optimaliseren kernconstructies Merckt Groningen De kracht van imperfectie GROUP Cement is een kennisplatform van én voor constructeurs. Het platform legt kennis vast over construeren met beton en verspreidt deze onder vakge- noten. Om deze kennisdeling te onders- teunen en het belang ervan te onderstre- pen, kan een bedrijf partner worden. Een partner geniet een aantal aantrekkelijke voordelen, zoals zichtbaarheid, flinke korting op lidmaatschappen, gratis plaatsing van vacatures en de mogeli- jkheid mee te praten over de inhoud van het platform. Heb je ook interesse om partner te worden, neem dan contact op met Marjolein Heijmans, m.heijmans@ aeneas.nl. Onze partners CEMENTONLINE Meer informatie over deze bedrijven en over het partner schap staat op www.cementonline.nl/partners. Cement wordt mede mogelijk gemaakt door:  partners CEMENT 8 2020 ?1 2? CEMENT 8 2020 48 Krommingsdruk nader beschouwd De invloed van het verloop van voorspankabels en de ligging in de omhullingsbuis. 64 Wie zijn de Constructeur en het Talent van het Jaar? In gesprek met Arjan Habraken en Marijn Bruurs. 68 Duurzaamheid: de constructeur heeft invloed! De transitie naar duurzaam materiaalgebruik brengt het vak van de constructeur in beweging. Artikelen 6 Uitkraging op uitkraging Door de vorm en grote uitkragende balkons, is woontoren Belvedère een opvallende verschijning. 14 Horecalandmark hangt boven de markt Bijzondere aspecten van het casco van Merckt in Groningen zijn de seismische en akoestische knip. 28 Optimaliseren kernconstructies Toelichting van het optimaliseren van kernconstructies met Generative Design aan de hand van een case. 6 28 Foto voorpagina:?Taizhou Contemporary Art Museum, China (foto: Tian Fangfang) COLOFON Cement, vakblad over betonconstructies, is hét vakblad van en voor constructeurs en verschijnt 8 keer per jaar. Het vakblad is een onderdeel van het kennisplatform Cement, een uitgave van Aeneas Media bv in opdracht van het Cement&BetonCentrum. Uitgave Aeneas Media bv, Veemarktkade 8, Ruimte 4121, 5222 AE 's-Hertogenbosch T 073 205 10 10, www.aeneas.nl Redactie dr.ir. Dick Hordijk (hoofdredacteur), ir. Paul Lagendijk, ir. Marloes van Loenhout, ir. Jacques Linssen, ir. René Sterken, ir. Cindy Vissering, ing. Henk Wapperom, dr.ir. Rob Wolfs Redactieraad ir. Edwin Vermeulen (voorzitter), ing. Dick Bezemer, prof.dr.ir. Jos Brouwers, ir. Maikel Jagroep, ir. Stijn Joosten, ir. Ad van Leest, dr.ir. Mantijn van Leeuwen, ing. Michael van Nielen PMSE, ir. Paul Oomen, ir. Dirk Peters, ir. Ton Pielken rood, ir. Kees Quartel, ir. Hans Ramler, ir. Luc Rens, ir. Paul Rijpstra, prof.dr.ir. Theo Salet, ir. Dick Schaafsma, ing. Roel Schop,  dr.ir. Raphaël Steenbergen, prof.dr.ir. Kim van Tittelboom, dr.ir. Rutger Vrijdagh, ing. Henk ter Welle, ing. Jan van der Windt Uitgever / vakredacteur ir. Jacques Linssen j.linssen@aeneas.nl, T 073 205 10 22 Planning en coördinatie Hanneke Schaap h.schaap@aeneas.nl, T 073 205 10 19 Eindredactie Hanneke Schaap Ontwerp Twin Media bv, Miranda van Agthoven Vormgeving Twin Media bv, Joyce Dekker Media-advies Leo Nijs, l.nijs@aeneas.nl, T 073  205 10 23 Klantenservice abonnementen@aeneas.nl, T 073 205 10 10 Website www.cementonline.nl Overname artikelen Overname van artikelen en illustraties is alleen toegestaan na schriftelijke toestemming. Lidmaatschappen 2020  Kijk voor meer informatie over onze lidmaatschappen op www.cementonline.nl/lidworden of neem contact op via abonnementen@aeneas.nl of 073 205 10 10. Voorwaarden Je vindt onze algemene voor- waarden op www.cementonline.nl/algemene- publicatievoorwaarden Hoewel de grootst mogelijke zorg wordt besteed aan de inhoud van het blad, zijn redactie en uitgever van Cement niet aansprakelijk voor de gevolgen, van welke aard ook, van handelingen en/of beslissingen gebaseerd op de informatie in deze uitgave. Niet altijd kunnen rechthebbenden van gebruikt beeldmateriaal worden achterhaald. Belang- hebbenden kunnen contact opnemen met de uitgever. ISSN 0008-8811 Inhoud Vakblad over betonconstructies CEMENT 8 2020 ?3 Met de titel 'Duurzaam veilig!' besteedde ik in mijn eerste voor- woord dit jaar aandacht aan con- structieve veiligheid. Ik wees erop dat we er al heel lang mee bezig zijn, dat het nog steeds niet goed zit en dat er nu echt successen moeten komen. Onlangs pleitte de Onderzoeksraad voor Veiligheid (OVV) voor een soort APK voor grote publieke gebouwen. Gaat dat de noodzakelijke kentering brengen? Een parallel lijkt te worden getrokken met de periodieke keuring bij auto's, maar er is toch wel een duidelijk verschil. Bij auto's is het primair de achteruitgang van veiligheid als gevolg van tijd en gebruik, terwijl we er niet aan twijfelen of dat in orde was bij aflevering van de nieuwe auto. Bij incidenten met gebouwen echter, is het probleem dat ze door ontwerp en/of uitvoeringsfouten al niet goed zijn bij oplevering. En ja, mogelijk dat gedurende de levens­ duur er indicaties (beter) zichtbaar worden die op die fouten wijzen. Maar primair zal de aandacht er toch op gericht moeten zijn dat de gebouwen bij oplevering goed en dus constructief veilig zijn. Vele factoren kunnen bijdragen aan een constructief veilig gebouw bij oplevering en één ervan is dat APK constructeurs en aannemers beschikken over voldoende, rele­ vante en goede kennis. Een zeer belangrijke pijler daarbij is het onderwijs (regulier en postacade­ misch), en met de kennisdeling in Cement en de archieffunctie van Cementonline, hopen wij daar ook een steentje aan bij te dragen. Ik zou zeggen, kijk zelf welk stukje kennis je uit deze editie van Cement weer kunt halen. Mis ­ schien over het optimaliseren van kernconstructies of over het kabelverloop bij voorgespannen constructies. Maar wellicht dat informatie over hoe collega's een uitdagende constructie met uit ­ kragingen en grote balkons heb­ ben aangepakt, je kan helpen. Laat ik duidelijk zijn. Ik denk zeker dat het goed is om grote publieke gebouwen regelmatig aan een grondige inspectie te onderwer­ pen. Maar het mag de aandacht voor de noodzaak om er alles aan te doen fouten bij het ontwerp en de bouw te voorkomen niet verminderen. Maar laat ik positief afsluiten in deze bizarre corona­ tijd, die velen van ons leed en overlast bezorgt. Het advies van de OVV zet de urgentie van aan­ dacht voor constructieve veilig­ heid weer eens goed op de kaart en nu ook bij gebouweigenaren. Laten we hopen dat we in 2021 snel naar een coronavrije situatie toe gaan en we de veiligheid van onze nieuwe en bestaande con­ structies nog weer beter in de hand hebben. Veel leesplezier! Dick Hordijk Voor reacties: d.hordijk@cementonline.nl 38 En verder 5 Waterdichte centering met Modula DUO betonconussen Gesponsord bericht van Hakron. 24 Kunstmatige Intelligentie: kans of 'fuik'? Column Sander den Blanken. 26 De jonge constructeur Liesette la Gasse over de ont­ wikkeling van een Verkeers­ belastingmodel voor bruggen. 38 Interview Peter de Vries In gesprek met Peter de Vries, technisch voorlichter en deskundig betontechnoloog bij ENCI. 58 De kracht van imperfectie Schoonheidsfoutjes in het beton van het Taizhou Contemporary Art Museum in China geven het gebouw karakter. 4? CEMENT 8 2020 auteurs Birgit Barten Aeneas Media p. 64 ? 67 ir. Jacques Linssen Aeneas Media / redactie Cement p. 38 ? 47 ir. Marijn Bruurs Witteveen+Bos p. 64 ? 67 ing. Anne Renkema Dijkhuis ingenieurs p. 14 ? 23 ir. Monique Haenen Advies- en Ingenieurs- bureau Van de Laar p. 6 ? 13 ir. Lonneke van Haalen ABT p. 68 ? 72 ing. Marcel Vlaar Arcadis Nederland p. 48 ? 56 ir. Theo van Wageningen Dijkhuis ingenieurs p. 14 ? 23 ir.ing Sander den Blanken BAM Infra Nederland p. 24 ? 25 Dietmar van Loon, BSEng Arcadis p. 28 ? 36 ir. Lisette la Gasse TNO p. 26 ? 27 Michael van Telgen, MSc. Arcadis p. 28 ? 36 ir. Kirsten Hannema Freelance architectuurjournalist p. 58 ? 63 ir. Arjan Habraken SIDStudio p. 64 ? 67 ing. Peter de Vries, FICT ENCI p. 38 ? 47 ing. Theo van Wolfswinkel ABT p. 68 ? 72 Aan dit nummer van Cement werkten mee: CEMENT 8 2020 ?5 gesponsord bericht Voor het maken van water- dichte verloren centeringen levert Hakron de Modula betonconussen. Het systeem bestaat uit een stalen kern voor­ zien van een opzetstuk van vezel­ beton dat de dekking waarborgt. Het geheel wordt in de bekisting bevestigd. Aan de buitenzijde van de conus wordt een center­ pen ingeschroefd die met volg­ platen en vleugelmoeren of plaatvleugelmoeren de bekisting opsluit en de betondruk opvangt. Eventueel is aan de centerpen een waterkering bevestigd (UFO), die zorgt voor een betere water­ dichtheid. Aan het assortiment is nu de Modula DUO toegevoegd. Deze variant is geschikt voor dunnere wanden, bestaat uit één geheel en wordt exact op maat geleverd. Hiermee worden tijd en dus arbeidskosten bespaard. Waterdichte centering met de Modula DUO betonconussen WWW.CEMENT ONLINE.NL /HAKRON_MODULA Meer over de Modula en de Modula DUO betonconussen staat in een gesponsord artikel op www.cementonline.nl/Hakron_Modula. De Hakron Modula DUO centering HRC Europe NL BV 8211 AD Lelystad +31 320 727030 www.hrc-europe.com HRC T-headed reinforcement ?? allows for robust and flexible design ?? shortest anchorage of ultimate capacity ?? speeds up construction process ?? BIM tools Uitkraging op uitkraging Woontoren Belvedère wordt naar boven toe steeds breder Bij het binnenrijden van Hilversum door de Amaliatunnel is woontoren Belvedère niet te missen. Door zijn vorm ? met een smalle basis die naar boven toe steeds breder wordt ? en dankzij de grote uitkragende balkons, is het een opvallende verschijning. 6? CEMENT 8 2020 1 2 De 34 m hoge Belvedèretoren is gebouwd op een kavel in de oksel van Oostereind en Van Linschoten - laan, aan een van de invalsroutes aan de oostkant van Hilversum. Deze kavel heeft een driehoekige vorm en een totaaloppervlak van 3000 m². Slechts een klein deel daarvan, namelijk 450 m², kon worden bebouwd als gevolg van vereiste minimale afstand tot de erfgrens en de aan - wezigheid van een hoofdwaterleiding en een riolering (fig. 2). Met dit kleine bebouwbare oppervlak waren slechts vier appartementen op de begane grond mogelijk. Bij de maxi - maal toegestane bouwhoogte van 11 verdie- pingen zouden 44 appartementen kunnen worden gerealiseerd. Dit appartementen - complex was financieel echter pas haalbaar bij ten minste 55 wooneenheden. Dit gege - ven, in combinatie met de hoge grondprijs, waren belangrijke randvoorwaarden die aan de basis lagen van het markante ontwerp: een kleine footprint en naar boven toe steeds verder uitkragende verdiepingsvloeren. Met dit ontwerp kon niet alleen het gewenste aantal appartementen worden gerealiseerd, ook de wens van de opdrachtgever om de appartementen in verschillende grootte aan te kunnen bieden kon zo worden ingevuld (fig. 3). PROJECTGEGEVENS project Belvedère opdrachtgever Novaform Vastgoedontwikkelaars architect René van Zuuk Architects constructeur Advies- en Ingenieursbureau Van de Laaraannemer Lokhorst Bouw en Ontwikkelingoplevering eind 2017 1 Woontoren Belvedère wordt naar boven toe steeds breder, foto: Base Photography 2 Kavel met ligging waterleiding en riool CEMENT 8 2020 ?7 merk B1-Rmerk B2-R Iedere keer wanneer het gebouw een sprong maakt, is dat er een van 1,6 m. Dit gebeurt in totaal vier keer, wat de totale uitkraging aan alle vier de zijden op 6,4 m brengt (fig. 4). Wanneer ook de uitkragende balkons hier nog bij worden opgeteld, ontstaat een uit- kraging van 9,6 m. De appartementen in de woontoren zijn overhoeks geplaatst, zodat ieder apparte- ment twee oriëntatierichtingen heeft (fig. 3). Dit geeft een hoge mate van flexibiliteit bij het indelen van de plattegronden en zorgt er tevens voor dat iedere bewoner een balkon heeft dat door de zon kan worden bereikt. Constructieve opzet De hoofddraagconstructie van het gebouw bestaat uit zes in het werk gestorte beton - wanden, drie in elke richting (fig. 5). Het zijn deze wanden die uitkragen. De vloeren De totale uitkraging bedraagt 6,4 m aan alle vier de zijden 3 Plattegrond van de tiende verdieping IR. MONIQUE HAENEN projectleider / constructief ontwerper Advies- en Ingenieursbureau Van de Laar auteur ? uitgevoerd als breedplaatvloeren ? dragen van wand naar wand en kragen op zichzelf niet uit. Wel zorgen de vloeren voor de hori - zontale krachtsoverdracht tussen de tegen - over elkaar gelegen wanden. Daartoe zijn trekbanden in de vorm van wapening in de vloeren aangebracht (fig. 5 en 6). Om zoveel mogelijk plattegronden in de woningen te kunnen realiseren, zijn op veel plaatsen openingen in de dragende wanden ontworpen. De metselwerk buitenschil hangt per verdieping met geveldragers aan de vloer- randen. Ter plaatse van de overstekken zijn panelen met steenstrips aan de onderzijde van de vloeren bevestigd. Prefab balkons De appartementen zijn ontworpen met bal - kons tot 6,3 x 3,2 m². Deze zijn uitgevoerd in prefab beton. De dieptemaat van 3,2 m 8? CEMENT 8 2020 3 1+DO merk B2-/ :: : : : : 9- 2WrDSSeQKXLV 71WrDSSeQKXLV 72 2 3 DIJeZ YORer merk B1-/ : merk B-R :: : : : : : 12 KRRJ O  ..9: .. 9: .. 12 KRRJ O 129: 12 KRRJ O 12 .. 9: 12 KRRJ O  .. 9: .. 9: ..9: 4 Dwarsdoorsnede van het gebouw was te groot om de balkons als uitkragende plaat aan de vloerrand te realiseren. Dit zou leiden tot te grote krachten in deze vloerrand. Niet alleen zouden de momenten en vervormingen hier zeer groot worden, ook het ophangen van de reactiekrachten uit de vloer in de betonwanden waar de verdieping uitkraagt, was niet meer goed mogelijk. In plaats daarvan zijn de zijwan -den van de balkons gebruikt als dragende elementen. Deze wanden zijn door middel van isokorven als uitkragende wandliggers aan de betonwanden en ?penanten van de hoofddraagconstructie opgehangen (door- dat zowel in de gevel- als in de middenwan - den raam en deursparingen aanwezig zijn, is op die plaatsen sprake van penanten, fig. 4 en 7). De balkonplaat van 215 mm dik overspant op die manier de 6,3 m van zij- wand naar zijwand. Constructief gezien zijn de balkons losgehouden van de vloer. De penanten waaraan de zijwanden van de balkons zijn bevestigd, zijn behoor- lijk slank wat leidde tot een extra uitdaging bij de verankering van de isokorven. De reactiekrachten uit het balkon hebben daardoor zware, dichte wapening tot CEMENT 8 2020 ?9 4 5 6 7 5 Dragende wanden 6 Principe van het evenwicht in de constructie 7 Stalen juk voor het opnemen van de stortbelasting van de uitkragende wanden gevolg. De penanten zijn 1:1 uitgetekend om er zeker van te zijn dat alle wapening en isokorfstaven met de juiste buigstralen en dekkingen in de penant konden worden opgenomen. Door het betonmengsel aan te passen naar een hoge sterkte met een fijne korrel, konden de penanten in de door de architect gewenste slanke vorm worden uitgevoerd. De wanden en penanten van de kelder tot aan de 3e verdiepingsvloer zijn uitgevoerd in C53/65, daarboven is alles uitgevoerd in C35/45, met uitzondering van de kleine penanten waar balkons aan han - gen. Deze zijn ook in C53/65 gestort. Fundering Doordat Hilversum op de zandgronden van de Utrechtse Heuvelrug ligt, hoefden geen funderingspalen te worden aangebracht. Op het zandpakket is op 4 m diepte een betonplaat van 1 m dik aangebracht ? onder de toren zit een eenlaagse kelder met bergingen. De sterkteklasse van deze keldervloer is C35/45 en hij bevat 120 ton wapeningsstaal (foto 8). Er is een bereke- ning gemaakt van de benodigde krimpwa - pening. Hiervoor wordt een aanzienlijk deel van het basisnet Ø25-150 gebruikt. Op 10? CEMENT 8 2020 8 9 de plaatsen waar de grote dwarskrachten in de vloer optreden is tevens beugelwape- ning opgenomen. In de rekenmodellen zijn naast de windbelastingen ook de situaties belast-on - belast meegenomen. Ook het feit dat de wanden niet exact symmetrisch zijn, leidt tot een excentriciteit op het systeem. Dit vertaalt zich in lokaal hogere beton- en grondspanningen. De grote van de funde- ringsplaat is zodanig gekozen dat grond - spanningen en horizontale verplaatsingen van het gebouw aan de top binnen de daar- aan gestelde eisen blijven. De funderings- plaat is 1,5 m breder dan de footprint van het gebouw. In een van de oksels van het gebouw is ook gelijk een funderingsplaat gestort voor de torenkraan. Voor de aannemer was de aanleg van deze fundering een behoorlijke uitdaging. Vanwege de aanwezigheid van een betonnen waterleiding, een riolering en een doorgaande weg vlak langs de bouwkavel (fig. 2) kon de bouwput name- lijk niet overal worden uitgegraven met een talud. Plaatselijk was een grondkering nodig. Deze grondkering moest met be- hulp van een trillingsvrije methode wor- den aangebracht, omdat trillingen zouden kunnen leiden tot onacceptabele zettingen voor de hoofdwaterleiding. Bovendien moest de grondkering als verloren worden beschouwd, omdat het verwijderen ervan ook weer zou kunnen leiden tot onaccepta - bele zettingen. Daarom is aan twee zijden gewerkt met een CSM-wand (foto 8). Dit is een wand die in het werk wordt gemaakt door de harde zandige grondslag te ver- snijden en te vermengen met een cement- mix. Ten behoeve van voldoende constructie­ hoogte zijn de zijwanden van de balkons gebruikt als dragende elementen 8 Uitvoering keldervloer in de bouwput met aan twee zijden een CSM-wand 9 Spanningen in een van de wanden in y-richting CEMENT 8 2020 ?11 10 11 Berekening Om de dragende betonconstructie van de vierzijdig uitkragende toren te berekenen is het eindige-elementenprogramma AxisVM gebruikt. Hoewel het gebouw op het eerste oog symmetrisch lijkt, is dit ten gevolge van de diverse sparingen en asymmetrisch geplaatste balkons niet het geval. Om de berekening van de bovenbouw inzichtelijk te houden, is het model geknipt in twee losse modellen, namelijk de wanden in de x-richting en de wanden in de y-richting (fig. 9). In deze modellen zijn ook de vloer- schijven gemodelleerd, die de wanden aan elkaar koppelen (fig. 10). Op deze manier kon de stijfheid, de verdeling van de belas- tingen over de verschillende wanden en de horizontale vervorming worden bepaald. Het effect van de koppeling van de twee systemen op de stijfheid van het ge- heel is niet meegenomen. Wel is in een aantal vereenvoudigde modellen bepaald welke gevolgen het samenwerken van de wanden in de cijferassen en letterassen heeft. Uit deze modellen blijkt dat de ver- vorming van de wanden ten gevolge van de koppeling met ongeveer 40% afneemt. Het totale gebouw is dus aanzienlijk stijver dan uit de berekening blijkt. Dit komt doordat in werkelijkheid de wanden gaan samenwerken omdat ze aan elkaar vast zijn gestort. De doorsnede waar beide wanden elkaar raken is gecontroleerd op de afschuiving die er doorheen moet. Beide afzonderlijke wanden zijn vervolgens gewapend alsof de koppeling er niet is, wat voor de wanden een veilige aanname is. Vervolgens is nader ingezoomd op de verschillende spanningen in de wanden om de wapening te bepalen. Hierbij is reke- ning gehouden met de 120 minuten brand - werendheidseis. Uitvoering Tot en met de wanden op de tweede verdie- ping was het in de uitvoering een kwestie van traditioneel stapelen van betonwanden met daarop de breedplaatvloeren. Maar vanaf ongeveer peil +10 m beginnen de wanden uit te kragen. Rondom de toren is een steigerconstructie mee opgetrokken die steeds de stortbelasting van een boven - gelegen verdiepingsvloer en het eigen ge- wicht van één laag prefab balkons kan dragen (foto 11). Deze steigerconstructie kon echter de hoge stortbelasting uit de uikkragende wanden niet dragen. Daarom zijn in iedere betonwand onder de uitkra - gingen stalen jukken gemonteerd, bevestigd via stekankers aan de wand (fig. 7). Deze jukken dragen de stortbelasting van de uit- kragende wanden en de daarop dragende verdiepingsvloeren. Gedurende de bouw Stalen jukken dragen de stort­ belasting van de uitkragende wanden en de daarop dragende ver­ diepingsvloeren 10 Model van de wanden in één richting, gekoppeld aan vloerschijven 11 Het gebouw in de steigers, bron: Armonta Steigerbouw 12? CEMENT 8 2020 12 zijn de jukken bij iedere nieuw te maken uitkraging mee naar boven verplaatst. Omdat de uitkragende betonwanden tijdens de uitvoering de stortbelasting van de bovenliggende wanden en vloeren moe- ten kunnen dragen, treden tijdens de uit- voering andere krachten op dan in de eindsituatie. Per stap in de uitvoering is hiervan een beschouwing gemaakt en waar nodig is wapening in de wanden toegevoegd. Er zijn eisen gesteld aan de minimale beton - sterkte van de wanden in de verschillende uitvoeringsfasen. Voor de aannemer is een werkvolgorde uitgeschreven waarin per fase is aangegeven wat de betonsterkte zou moeten zijn voordat verder mocht worden gebouwd. Dit is door de aannemer samen met de betoncentrale gemonitord. Op een enkele plaats zijn zelfs wandsparingen tijdelijk dicht gestort om op die manier de capaciteit van de wandschijven te verhogen en daarmee meer snelheid in de uitvoering mogelijk te maken. Betonprijs Het resultaat mag er zijn. Sinds 2017 pronkt er bij binnenkomst van Hilversum vanuit het oosten een heel bijzondere woontoren. Dat was ook de mening van de jury van de Betonprijs 2019, die het project tot winnaar in de categorie woningbouw heeft uitgeroepen. 12 Dankzij het markante ontwerp met een kleine footprint en naar boven toe steeds verder uitkragende verdiepingsvloeren, is woontoren Belvedère een opvallende verschijning, foto: Lisanne Redegeld CEMENT 8 2020 ?13 1 Horecalandmark hangt boven de markt Merckt, beeldbepalend op de Grote Markt in Groningen 1 Het nieuwe gebouw Merckt in Groningen, foto: Danny Brix / Pandomo Makelaars In hartje Groningen, aan de Grote Markt, wordt de laatste hand gelegd aan het project Merckt. Met de diverse invulling met horeca en luxe appartementen, faciliteert het nieuwe gebouw de verbinding tussen mensen. Een van de meest bijzondere aspecten van het casco zijn de seismische en akoestische knip. Deze vallen geheel weg achter de sierlijke gevelelementen. 14? CEMENT 8 2020 2 Het nieuwe gebouw Merckt ligt op de hoek van de Oostzijde van de Grote, op de plek van het vroe- gere pand Grote Markt 33. Het is pal tegen het rijksmonument aan de Poele- straat 8 aangebouwd. De naam van het ge- bouw is geïnspireerd op de naam die de Grote Markt in de 19e eeuw had: 'Breede Merckt'. Het gebouw is het sluitstuk van de zogenoemde Oostwand van de Grote Markt. In de afgelopen jaren heeft deze Oostwand een metamorfose ondergaan: de nieuwbouw van studentenvereniging Vindicat is in 2014 opgeleverd, Merckt opent begin 2021 zijn deuren en het Westcord Hotel wordt komend voorjaar opgevelerd (fig. 3). Op dat moment zijn alle gebouwen van de wederopbouw na de tweede wereldoorlog aan deze zijde vervangen. Geschiedenis In de nadagen van de Tweede Wereldoorlog in Nederland, in april 1945, werd de binnen - stad van Groningen hevig toegetakeld: in totaal werden ongeveer 270 gebouwen ver- woest of raakten beschadigd. Grote branden waren het gevolg van de hevige beschietingen. Grote delen van de Grote Markt, Waagstraat, Guldenstraat en de Oude Ebbingestraat ver- dwenen in het puin. Met de verwoesting van grote delen van de binnenstad stond het stadsbestuur na de bevrijding voor de taak Groningen een nieuw stadshart te geven. Daarbij werd niet gekozen voor reconstructie van de oor- spronkelijke situatie, maar voor een plan met de allure van de nieuwe tijd. In 1949 leverde architect en stedenbouwer Granpré Molière het plan dat in de daarop volgende jaren grotendeels is gerealiseerd. Ten opzichte van de oorspronkelijke situatie werden de gevelwanden aan de noordzijde van de Grote Markt in geringe mate en aan de oostzijde sterk teruggelegd. De Martinitoren kwam daardoor vanuit de Oosterstraat geheel in het zicht. De smalle entree naar de Oude Ebbingestraat werd verbreed en de Kreupelstraat en het Kwin - kenplein werden aangelegd. In de nieuwe situatie zijn de gebouwen aan de oostzijde van de Grote Markt, waar- onder Merckt, meer naar het westen ge- plaatst, richting het stadhuis. Daarmee is de rooilijn van voor de Tweede Wereldoorlog hersteld (fig. 4). Dit heeft geresulteerd in een intiemere beleving van het marktplein. Programma Merckt is een 25 m hoog gebouw met een dubbellaagse kelder eronder (fig. 3). Deze kelder was in de ontwerpfase aanvankelijk 6 m diep, maar omdat de wanden van de bouwput vanwege de waterdichtheid heel diep de grond in moesten, werd een extra hoge ondergrondse kelderlaag mogelijk. Hierdoor kon er naast bergingen en instal - latieruimtes ook horeca worden onderge- bracht met een volledige bierbrouwerij. Vanwege de hoogte die beschikbaar is door vides, kunnen installatieonderdelen met een grote hoogte worden geplaatst. De begane grond wordt ook ingevuld met horeca. Op de 1e tot en met de 5e ver- dieping liggen woningen. De 6e laag wordt gedeeltelijk ingenomen door horeca, een rooftopbar met serre. En gedeeltelijk door het penthouse, een woning van 180 m² en een dakterras van circa 100 m². In de kern bevinden zich de liften en de trappen. Ondanks de relatief beperkte totale ING. ANNE RENKEMA constructeur / projectleider Dijkhuis ingenieurs auteurs IR. THEO VAN WAGENINGEN adviseur / directeur Dijkhuis ingenieurs 2 3D-impressie casco Merckt PROJECTGEGEVENS project Merckt Groningen opdrachtgever MWPO architect Powerhouse Company Rotterdam hoofdaannemer Plegt Vos hoofdconstructeur Dijkhuis ingenieurs constructief seismische advies Zonneveld Ingenieurs geotechnische advisering Fugro leverancier sandwichelementen, prefab sierbogen en dakranden Hibex leverancier sliders Vilton leverancier en adviseur geluiddempers CDM adviseur bouwfysica Peutz CEMENT 8 2020 ?15 3 4 situatie 1920 situatie 2007 situatie 2020 hoogte van het gebouw, voorziet het ontwerp in maar liefst 11 niveaus en een dak (fig. 6). De totale hoogte is bijna 35 m, maar bijna 10 m daarvan zit in de grond. Een van de meest bijzondere aspecten van het casco is de seismische en akoestische knip in het gebouw. Bijzonder zijn verder de dragende sandwichgevelelementen, met de speciale vormen en witte gevelstenen. In deze elementen komen bij uitstek uitstraling en constructie samen. Aardbevingsbestendigheid Merckt bevindt zich in de invloedssfeer van door gaswinning geïnduceerde aardbe- vingen. Op basis van de NPR 9998 versie december 2015, zijn er maatregelen genomen om een aardbevingsbestendig gebouw te realiseren. Voor een compact en stijf appartemen - tengebouw als Merckt, is het toepassen van 'base isolation' een geëigende oplossing. Het is met deze oplossing niet nodig de construc- tie zwaar over te dimensioneren, waardoor de architectuur en schaarse ruimte niet worden geraakt. De belastingen uit de aard - bevingen worden hierdoor aanmerkelijk gereduceerd, doordat onderbouw en boven - bouw los van elkaar kunnen bewegen door toepassing van zogenoemde 'sliders' (fig. 7a en foto 7b). Sliders bestaan uit twee roest- vaste stalen glijschalen met daartussen een met teflon beklede 'puck'. De sliders worden bij voorkeur zo laag mogelijk in het gebouw geplaatst, bijvoorbeeld op het beganegrondniveau. Er is in dit geval echter voor gekozen om, ter voorkoming van een complexe aansluiting op het maaiveld - niveau, het sliderniveau te realiseren tussen de horeca en de woonverdiepingen. Hierdoor kon de seismische ontkoppeling worden ge- combineerd met de eveneens noodzakelijke akoestische ontkoppeling. Het constructieve seismische advies is verzorgd door Zonneveld ingenieurs. Zonneveld heeft de NLTH-analyse gedaan (Nonlinear Time History) en de resultaten zijn door Dijkhuis ingenieurs toegepast in de sterkteberekeningen (zie verder kader 'Taakverdeling'). Stabiliteit Boven het sliderniveau wordt de stabiliteit verzorgd door de woningscheidende wan - 3 Plattegrond oostwand Grote Markt 4 Ontwikkeling Oostwand op de Grote Markt Onderbouw en bovenbouw kunnen los van elkaar bewegen door toepassing van zogenoemde 'sliders' 16? CEMENT 8 2020 5 6 den en de kernwanden (liftput en trappen- huis), samen met schijfwerking van de vloe- ren. Onder het sliderniveau tot de begane grond wordt de stabiliteit verzorgd door de kernwanden, de wand die tegen de bestaan - de bebouwing van Poelestraat 8 aanligt en een schoorconstructie van stalen buispro- fielen (windbok) (fig. 8). Vanaf beganegrondniveau en dieper vormt de kelder een stijve betonnen doos. De vloeren in de kelder fungeren bovendien als stempels voor de kelderwanden. Schoorconstructie op de begane grond? Het voorste deel van de begane grond (het deel van de begane grond aan Grote Marktzijde en aan de Poelestraatzijde, links in fig. 6) is een 'open' casco, een vrij indeelbare ruimte. In de ontwerpfase is in eerste instantie on - derzocht of de stabiliteit van de onderbouw kon worden ontleend aan de kern en de wand tegen Poelestraat 8. Omdat dit gezien de grootte van de aardbevingsbelasting niet in voldoende mate kon, is een schoorcon - structie toegevoegd, opgebouwd uit stalen 5 Nieuwbouw in het oude centrum 6 3D-impressie doorsnede casco Merckt TAAKVERDELING De seismische analyse is gedaan door Zonneveld ingenieurs. De NLTH­ analyse leverde de input voor de constructieve vervolgberekeningen. De algemene werkwijze die is aan­ gehouden voor de dragende en stabiliserende elementen van het casco is als volgt: 1. statische ontwerpberekening, gewichts­ en stabiliteitsberekening door Dijkhuis; 2. aangeven van dimensies van de constructiedelen en de wapening in de betononderdelen aan de hand van het statische ontwerp van de constructie door Dijkhuis; 3. controle door Zonneveld van de casco­onderdelen op de krachts­ werking ten gevolge van seismiciteit; 4. aanvulling op dimensies (eventueel) en op de wapening van de casco­ onderdelen; 5. opgave aan de verschillende leveranciers door Dijkhuis; 6. controle van de aangeleverde uitvoeringsstukken door Zonneveld / Dijkhuis. CEMENT 8 2020 ?17 7a 7b 8 Op de begane grond is een schoorconstruc­ tie toegevoegd, opgebouwd uit stalen buis profielen 7 Onderbouw en bovenbouw kunnen door sliders los van elkaar bewegen 8 Model entresolniveau met onder meer kern, kolommen en stalen windbok buisprofielen (drie kolommen en twee dia - gonalen, fig. 9). De kolommen zijn voorzien van een dwarskrachtnok, bij de buitenste kolommen aan de bovenzijde en bij de mid - delste aan de onderzijde. Deze constructie is aangebracht tus- sen de begane grond en het sliderniveau. De kolomvoeten zijn met ingestorte ankers verbonden aan de betonconstructie. Aan de bovenzijde zijn draadeinden aangebracht, die zijn ingestort in de betonconstructie. De buizen zijn voorzien van een brandwerende coating. Horizontale draagstructuur De dakvloer is een betonvloer van 250 mm dik (70 mm breedplaat met 180 mm druk- laag). In de dakvloer zijn stalen liggers in de vloer gestort, zodat een vrij indeelbare ruim - te mogelijk was met voornamelijk dragende kolommen in plaats van wanden. In de dak - vloer zijn diverse leidingen geïntegreerd, die de stalen liggers kruisen. Hiervoor zijn aan - passingen aan de stalen liggers gedaan. Het gedeelte van het dak van de horeca is volledig gedilateerd (akoestische ontkoppeling) ten opzichte van het dak van het penthouse. ARCHITECT POWERHOUSE COMPANY OVER MERCKT Hoewel nieuwbouw, past het ontwerp van Merckt toch heel goed in zijn omgeving. Om de overgang van nieuwbouw naar het oude centrum zo naadloos mogelijk te maken, maakt het gebruik van een kleuren­ en materialenpalet dat weloverwogen is afgestemd met dat van het oude stadscentrum (fig. 5). De lichtbruine baksteen van het middendeel voegt zich in de kleurstelling van Vindicat en is een ware afsluiting van de Oostwand. Dit wordt des te meer geaccentueerd door de ranke bogen van Merckt die subtiel verwijzen naar welbekende bogen van de Martinitoren en het stadhuis. De materialisatie van de plint bestaat uit een elegante combinatie van prefab­betonelementen met messing details. Het beton maakt dat het gebouw een schakel vormt tussen het verleden en de toekomst, elemen­ ten die ook in het ontwerp van Vindicat duidelijk te herkennen zijn. Doordat de plint zich aansluit op de schouderhoogte van de omliggende panden, landt het gebouw en wordt de Oostwand afgemaakt. 18? CEMENT 8 2020 9a 9b 9 3D-impressie (a) en rekenschema (b) windbok 10 Seismische en akoestische knip, sliders De 6e verdiepingsvloer is een betonvloer van 290 mm dik (70 mm breedplaat met 220 mm druklaag. Het penthouse bevindt zich op deze vloer, als een 'vrijstaande' woning op het gebouw. Daarnaast is er een horecagedeelte, de rooftopbar met een 'ca - briodak' dat in zijn geheel kan worden open geschoven. Ten behoeve van akoestische iso- latie is het vloerdeel van het horecagedeelte voorzien van een drukvaste isolatie waarop een gewapende druklaag is gestort. De 5e tot en met de 1e verdiepingsvloe- ren zijn betonvloeren van 290 mm dik en 210 mm dik ter plaatse van de doorgestorte buitenruimtes (breedplaat 70 mm en druk- laag respectievelijk 220 mm en 140 mm). De 1e verdiepingsvloer is voorzien van een balkenframe, bestaande uit in de vloer geïntegreerde betonbalken (800 x 400/500 mm 2). Onder deze balken bevinden zich de sliders, 31 stuks in totaal (fig. 10 en 11). De sliders zijn opgesteld op een 'funderingslaag', een tussenvloer met erop een betonnen balkenframe. Met de dimensionering van de beton - constructie is gerekend met de excentrici - teiten die de sliders bij een aardbevings- situatie mogelijk maken. De te rekenen ver- plaatsing van het gebouw op het niveau van de sliders bedraagt circa 60 mm. De beton - balken van het frame zijn ontworpen met de verticale krachten en optredende excentri - citeiten. Tussen de sliders en de onderkant van de 1e verdieping zijn ook akoestische ontkoppelingen geplaatst, de zogenaamde 'akoestische lagers'. De entresolvloer is gemaakt met een staalconstructie en daartussen houten bal - klagen en plaatmateriaal. De staalconstruc- tie is deels met trekstangen opgehangen aan de bovengelegen tussenvloer op het sliderni - veau. Hiertoe zijn in deze vloer stalen balken ingestort. Verder is de entresolvloer afge- steund op de kernwanden, de windbok en de kolommen in de gevel. De begane grond, dit is het feitelijke kelderdek, is gemaakt van betonvloeren van 290 mm dik (breedplaatvloeren) op een frame van betonbalken. De betonbalken zijn gemaakt met prefab balkbodems van 600 x 600 mm 2, inclusief vloerhoogte. 10a 10b CEMENT 8 2020 ?19 11 12 11 Doorsnede 1e verdiepingsvloer met sliders 12 Horizontale doorsnede sandwich gevelelement De 1e keldervloer (niveau -1) is een betonvloer van 250 mm dik op een frame van betonbal - ken. De balkafmetingen (inclusief vloer- hoogte) zijn hier 800 mm breed en 400 mm hoog. De 2e keldervloer (niveau -2) vormt het laagste niveau. Deze vloer is samen met de kelderwanden tevens de fundering van het gebouw. De vloer is een in het werk gestorte vloer van 1000 mm dik. Ter plaatse van de kern is de vloer 600 mm dik. De vloer onder de kern heeft tijdens de bouw tevens dienst gedaan als fundering voor de torenkraan, die vanwege de beperkt beschikbare ruimte voor de bouwplaats was opgesteld in de liftput. Verticale draagstructuur De dakvloer wordt gedragen door de kern - wanden, kalkzandsteen scheidingswanden tussen horeca en penthouse, en stalen ko- lommen die achter de terugliggende gevel - puien zijn geplaatst. De kolommen en de scheidingswanden zijn op de onderliggende 6e verdiepingsvloer geplaatst, deels halver- wege de overspanning, deels boven de draaglijnen (wanden) onder deze 6e verdie- pingsvloer. Deze kolommen zijn voorzien van akoestische ontkoppeling door deze op te stellen op 'akoestische lagers'. Dit zijn blokken opgebouwd uit elastomeer en stalen platen. De specifieke eigenschappen en dimensies van deze lagers volgen uit de optredende verticale belastingen. De 6e tot en met 2e verdiepingsvloer worden rondom ondersteund door dragende gevels, woningscheidende wanden (beton - wanden met dikte 250 mm) en de kernwan - den (holle wanden met dikte 300 mm). De dragende gevels zijn prefab sandwichbeton- elementen met een dragend binnenblad, dik 250 mm (fig. 12). Het buitenblad is ook van beton. Hierin zijn gevelstenen in de fabriek meegestort. De dikte loopt in schuine hoe- ken af van de penanten / liggers naar de kozijnen (foto 13). Het balkenframe van de sliders op de 1e verdiepingsvloer wordt rondom onder- steund door prefab-betonkolommen in de gevels (350 x 520 mm 2) die op een afstand van circa 2,1 m van elkaar staan. Het frame wordt verder tevens ondersteund door de wanden van de kern, de stalen windbok en de lange wand tegen de bestaande bebou - wing van de Poelestraat. De begane grond en het 1e kelderni - veau worden rondom ondersteund door de kelderwanden en in het midden door prefab-betonkolommen (Ø500 mm) en de kernwanden. Het 2e kelderniveau is op staal gefun - deerd. De ondergrond bestaat uit vastgepakt zand. Het gebouw is namelijk geplaatst boven de laatste uitloper van de Hondsrug, een door de ijstijd ontstane stuwwal van zandlagen. Bouwput Voor de bouwput zijn zogenoemde MIP-pane- len toegepast. Dit is een systeem waarbij be- staande grond ter plekke wordt vermengd met grout (Mixed In Place), met behulp van een triple-avegaar (drie avegaren naast el - kaar). Vervolgens zijn over de hele verticale lengte staalprofielen HEA360 in de wand ge- plaatst op een afstand van h.o.h. 1,1 m. Deze profielen zorgen voor de sterkte van de wand. Met Plaxis zijn de bouwput en de om - liggende grond gemodelleerd. De MIP-wand is tot in de waterkerende keileemlaag ge- bracht tot een diepte van 17 m minus maai - veld. Daarmee is de bouwput waterdicht en is er geen gevaar voor opbarsten. De fundering van de naastgelegen pand Poelestraat 8 bestaat deels uit een kel - der op staal en deels uit een gemetselde strokenfundering op staal. De bestaande kelderwand van het oorspronkelijke gebouw (Grote Markt 33) tegen Poelestraat 8 is ge- handhaafd. Direct hier tegenaan is bouw - putwand aangebracht. De monumentale belending bleef daarmee stabiel. De bouwputwanden worden tijdens het ontgraven op drie niveaus op elkaar af 20? CEMENT 8 2020 13 14 13 Kistwerk dragende sandwich gevelelementen 14 Ontgraving bouwput De sliders zijn opgesteld op een 'funderingslaag', een tussenvloer met erop een betonnen balkenframe CEMENT 8 2020 ?21 15 gesteund met tijdelijke stempelramen (foto 14). De fundering van Poelstraat 8 is daardoor op zijn plek gehouden en vervormingen van de omgeving zijn geminimaliseerd. De bouw - putwand is aan de binnenkant voorzien van een extra constructieve betonwand. De kel - dervloeren en de beganegrondvloer nemen de functie van de stempelramen over. Door Fugro is een monitoringsplan opgesteld voor beheersing van de grondwaterstanden en de zettingen van de omgeving. Constructieve uitwerking bijzondere onderdelen In het volgende deel worden enkele bijzon - dere onderdelen nader toegelicht. Hangende liftschacht? Er zijn twee liftschach - ten in het gebouw, een voor de appartementen (woonlagen) en een voor de horecaruimten. Omdat de liftschachten door het sliderniveau gaan, moest hier een oplossing worden ge- vonden voor de aardbevingbestendigheid. Om die reden zijn beide liftconstructies op- gehangen aan de 1e verdiepingsvloer boven de sliders en rondom vrijgehouden van de onderliggende constructies. Ten behoeve van deze ophanging zijn circa 15,5 m hoge stalen kooiconstructies gemaakt (fig. 15), die met lijmankers aan de betonconstructie van de 1e verdieping zijn bevestigd. Op deze ma - nier kan de constructie de verplaatsingen tijdens een aardbeving volgen en blijft de overgang over de horizontale knip van de liftconstructie intact. Hoewel de liftinstalla - tie bij grote verplaatsingen in veiligheid - stand zal schakelen, blijft de geleiding van onder tot boven een doorgaand geheel. Koppeling sierbogen? De gevel over de onderste twee lagen is ingevuld met prefab betonnen sierbogen. Deze sierbogen zijn voor de dragende kolommen geplaatst en buigen terug van het gebouw af. De prefab elementen worden verticaal op de fundering geplaatst en zijn aan de bovenzijde horizon - De liftconstructie is opgehangen aan de 1e ver­ diepingsvloer en rondom vrij­ gehouden van de onderliggende constructies 15 3D-impressie en rekenschema's hangende liftkooien 22? CEMENT 8 2020 16a 16b 16 Doorsnede (a) en detail (b) sierboog en koppeling taal gekoppeld aan het casco. De koppeling is gerealiseerd onder de seismische knip in het gebouw. Hiertoe zijn stalen jukken ge- maakt (UNP profielen, hoekstalen en plaat- staal) die met ingestorte ankers aan de fun - dering van de sliders zijn bevestigd. Het achteraf installeren van ankers was in de zeer zwaar gewapende betonconstructie niet mogelijk. De boogelementen zijn in de afbouw - fase geplaatst. Ze konden niet worden gehe- sen en verticaal worden geplaatst, maar moesten 'onder' het gebouw worden gescho- ven (fig. 16). Met een speciaal vervaardigde 'contramal' op een vorkheftruck zijn ze op de juiste positie gemonteerd. De maatgevende horizontale belastin - gen volgden uit de horizontale versnelling en vergrotingsfactoren als gevolg van een aard - beving. Daarop zijn de bevestigingen statisch berekend en gedimensioneerd. Datzelfde gold voor vele andere secundaire construc- tieve onderdelen. Beelbepalend Het bouwen in de binnenstad, met de zeer beperkte ruimte naast een rijksmonument, levert altijd de nodige uitdagingen op. Met het realiseren van Merckt was uitzonderlijk veel planning en werkvoorbereiding gemoeid. Iedere vraag tijdens ontwerp en uitvoering moest uitvoerig worden overwogen en be- schouwd. De constructie is complex en kende geen standaard antwoorden op ver- zoeken om aanpassingen of toevoegingen. In het gebouw is niet of nauwelijks sprake van repetitie in plattegrond of doorsnede: elke cm 2 is anders. Het resultaat is een beeldbepalend gebouw op een bijzondere plek in de binnenstad van Groningen. CEMENT 8 2020 ?23 24? CEMENT 8 2020 column Kunstmatige Intelligentie (KI), of Artificiële Intelligentie (AI), is aan veel tafels onderwerp van gesprek. Met sprankelende voorbeelden, zoals de afwijking in de kleur van Heinekenbier of juist de bedreigende voorbeelden, zoals het algoritmefuik van YouTube. Zelden lees ik over de unieke toepassingen en de kansen die het biedt in onze bouw­ en infrastructuursector. Ik moet toegeven dat ik hierover zelf ook nauwelijks communiceer, terwijl wij inmiddels allerlei toepassingen ken­ nen. Onderzoeksuniversiteit MIT investeert fors in een nieuwe leergang, waarbij AI een kernvak is van alle opleidingen. Dat betekent dat over vijf jaar niet alleen wiskundigen op de arbeidsmarkt komen met AI­kennis en ­ervaring, maar dat vanuit alle opleidingsrichtingen mensen weten hoe je AI kunt gebruiken. Om deze reden wil ik in deze column graag stilstaan bij enkele toepassingen en bij wat dit betekent voor onze toekomst. Expertise blijft noodzakelijk Een specifieke toepassing van AI die zich in onze sector steeds verder uitbreidt, is de zogenoemde Expertsysteemmethode. Deze methode is gebaseerd op bestaande kennis van menselijke experts en bestaande data, en werkt op basis van vooraf ingevoerde basisregels. In sommige gevallen worden deze basisregels afgeleid uit trainingsdata door middel van machine learning. Angst is achterhaald Er bestaat enige angst voor AI en die is terug te voeren tot een rapport van Oxford University uit 2013, waarin onderzoekers voorspelden dat de helft van alle werknemers vervangbaar zou worden. Die voorspelling is inmiddels achterhaald. Vier jaar na de eerste studie kwam dezelfde vakgroep in 2017 met een nieuwe analyse. AI neemt bepaalde taken over en dus niet zo zeer banen. Door AI kunnen mensen zich meer richten op andere of nieuwe taken met andere vaardigheden, zoals originaliteit en de competentie om conclusies te trekken op grond van data. Van wetenschap naar praktijk Een vroeg wetenschappelijke onderzoek naar de voorspelling van de betonsterkte (op basis van parameters zoals de betonmix, grootte, vorm, uithardingstechniek en omstandigheden) toonde al aan dat je door de toepassing van AI de nauwkeurigheid van de voorspelling vele malen kunt verbeteren. Het bedrijf Converge borduurde hierop voort en heeft het eerste commerciële zelflerende systeem gebouwd om het verhardings­ proces van beton te voorspellen. Hiervoor is een enorme hoeveelheid aan technische data over betonverharding geanalyseerd. Deze 'strength prediction engine' is door Converge ontwikkeld in samenwerking met BAM en is succesvol toegepast bij de uitbreiding van London City Airport. Patroonherkenning Andere toepassingen zien wij terug bij met name inspecties, naar analo­ gie van gezichtsherkenning. Mooi voorbeeld is Sobolt, het bedrijf dat Kunst matige Intelligentie Kans of 'fuik'? Ir.ing. S.M. (Sander) den Blanken RO?(47) studeerde Civiele Techniek aan de TU Delft. Hij heeft meer dan twintig jaar ervaring bij diverse ingenieurs- bureaus, waaronder Arcadis, Ingenieurs- bureau Gemeente Amsterdam en Arup. Sinds maart 2019 is Den Blanken managing director van BAM Infraconsult en sinds augustus 2020 statutair directeur van BAM Infra Assetmanagement. Samen met Dorien Staal, statutair directeur van Voorbij Prefab, neemt hij gedurende een jaar de column in Cement voor zijn rekening. Wil je reageren op deze column, stuur dan een email naar cement@aeneas.nl. CEMENT 8 2020 ?25 samen met Movares werkt aan de ontwikkeling van een deep learning bruginspectie­applicatie. De algoritmische analyse van dronebeelden, die is getraind door input van experts, biedt nauwkeurige rapportage van defecten en schades. Hierbij passen zij circa 80% kunstmatige intelligentie en 20% menselijke intelligentie toe. Dit leidt tot significant lagere kosten en een hogere betrouwbaarheid. Het maakt een tijdige besluitvorming over noodzakelijk onderhoud en eventuele reparatie mogelijk. Een ideaal scenario voor beheerders van bruggen, sluizen en tunnels. 'Speld in de hooiberg' is vindbaar Het analyseren van de toestand van bestaande betonnen bruggen vergt de verwerking van veel ongestructureerde data, waarbij met name de 'afwijkende' data interessant is. De zogenaamde 'speld in een hooiberg' is alleen structureel vindbaar met behulp van algoritmes. Zoektechnieken die al zijn toegepast bij het analyseren van herkenning van asfaltschade, de inspectie van geleiderails en nu dus ook bij viaducten. Hierbij maak je gebruik van 'open source' algoritmes, die worden aangepast voor speci­ fieke ontwikkeldoeleinden. De kennis die in de hoofden zit van mensen, wordt vertaald naar datasets en beslisregels. Een goed voorbeeld is hoe een inspecteur kijkt naar een scheur in een betonconstructie. Waar let hij op? Hoe beoordeelt hij het schadepatroon? Deze impliciete beoordeling moet worden verwerkt in het algoritme. Dit moet leiden tot het zichtbaar maken van het patroon en het vaststellen van de afwijking in de dataset. De uitdaging zit er vooral in om de vertaalslag te maken van de kennis en ervaring naar data en beslisregels. Omarmen is het devies Het is niet de vraag of we iets met AI willen, maar hoe we het omarmen in onze sector. We hebben veel domeinkennis. De kunst is om dit te ver­ binden met AI­ technologie en ­data. De wijze waarop we inspecties uit ­ voeren is al in transitie naar een datagedreven vorm. Als we een parallel trekken, kunnen we deze aanpak ook vertalen naar onder andere het monitoren van bouwplaatsen, het dragen van Persoonlijke Beschermings Middelen (PBM's) en het ontwerpen van (prefab) viaducten. De mogelijk ­ heden zijn legio. De crux zit in het omarmen van deze nieuwe wijze van denken en het samen in gang zetten van deze verandering. Naast de businessmogelijkheden is er ook een wereld te winnen om betere besluiten te nemen op basis van interpretatie van data. Hiermee kunnen we de menselijke factor bij het 'ontkennen' van eerder gemaakte foutieve inschattingen beter herkennen. Ook kunnen we het voorspellend karakter van investeringen vergroten. AI kan ondersteunen zowel aan de faalkos­ tenkant als aan de onderhoudskostenkant om te komen tot betere beslui­ ten, met een positief effect op onze schaarse middelen en een positief businessresultaat. In tijden van crisis gloort er dus hoop als we in staat zijn kunstmatige intelligentie te omarmen, elkaar te wijzen op de mogelijkhe­ den en eventuele valkuilen samen te voorkomen.? "De zogenaamde 'speld in een hooiberg' is alleen structureel vindbaar met behulp van algoritmes" "Het is niet de vraag of we iets met AI willen, maar hoe we het omarmen in onze sector" 26? CEMENT 8 2020 Hoe heb je de overgang tussen studie en werk ervaren? Mijn afstudeerproject heb ik op dezelfde afdeling bij TNO gedaan als waar ik nu werk, Structural Reliability. Dit maakte de overgang natuurlijk relatief gemakkelijk: ik kende de mensen, de manier van werken en het type projecten. Wel merkte ik dat ik het werken in projecten zelf toch heel anders vond dan tijdens pro­ jecten voor mijn studie. Omdat je een project nu (meestal) voor een klant doet, voelde ik een hogere druk. Je wilt toch iets goeds afleveren en je merkt dat je nog zoveel moet leren wanneer je van de universiteit afkomt. Deze overgang werd wel een stuk makkelijker ge­ maakt door mijn collega's. Zij gaven me gelijk veel vertrou­ wen en waren ook altijd bereid om bij vragen te helpen. Mijn mentor bij TNO, Wietske van Kanten, speelde hierin ook een grote rol. Het geeft daarnaast ook snel vertrouwen als je je eigen onderzoek kunt presen­ teren bij de klant en je als ex ­ pert op jouw vakgebied wordt gezien. Dat vind ik nog steeds een van de leukste dingen van mijn werk. Zou je jezelf liever als specialist of allrounder willen doorontwikkelen? Ik wil mij zeker verder blijven ontwikkelen als specialist, in mijn geval op het gebied van betrouwbaarheid van con­ structies en probabilistische analyses. Daarnaast vind ik het leuk om dit voor zo divers mogelijke typen constructies te doen. Zo leer ik elke keer weer een heel nieuw toepassingsge­ bied kennen. Of het nou gaat om waterbouwkundige con­ structies, bruggen, gebouwen of pijpleidingen, het zijn alle­ maal civiele constructies, maar steeds weer totaal anders. Wat zeg je als je op feest - jes wordt gevraagd wat voor werk je doet? Ik maak er meestal van dat ik reken aan constructies, zoals bruggen, gebouwen en water­ "In mijn team is de verdeling tussen mannen en vrouwen zelfs ongeveer 50/50" In deze rubriek maken we kennis met jonge constructeur Liesette la Gasse. Ze deelt haar mening over het vak en belicht een van haar eerste projecten, de ontwikkeling van een verkeers­ belastingmodel voor bruggen in het onderliggende wegennet. keringen, om te bepalen of deze voldoende veilig zijn om in gebruik te blijven. Nog vaak genoeg krijg ik dan de reactie: 'Zo, dat doen vast niet veel vrouwen'. Dit vind ik jammer, want ik werk juist met heel veel vrouwen. In mijn team is de verdeling tussen mannen en vrouwen zelfs ongeveer 50/50. Ook tijdens mijn studie waren we met behoorlijk wat dames. Als ik sommige gastdocenten mocht geloven, is dat aantal de afgelopen decennia be­ hoorlijk gegroeid. Tijdens mijn studie heb ik ook regel­ matig voorlichting gegeven over technische studies aan meisjes op middelbare scho­ len. Het zou mooi zijn als het in de toekomst een stuk normaler wordt gevonden voor meisjes om voor een technisch vak te kiezen. IR. LIESETTE LA GASSE leeftijd 28 jaar opleiding TU Delft, Civiele Techniek, Structural Mechanics afstudeerproject Betrouwbaarheids- analyse van hoogbouw bij dynamisch gedrag onder windbelasting werkgever TNO functie onderzoeker Structural Reliability werkzaam sinds september 2017 baan gekregen door afstuderen belangrijk bij ontwikkeling senior onderzoekers Structural Reliability en mentor Wietske van Kanten eerste project Verkeersbelastingmodel bruggen onderliggend wegennet rol bij eerste project junior onderzoeker Mijn mening de jonge constructeur Deze rubriek is tot stand gekomen in samenwerking met YouCon, de vereniging van en voor jonge constructeurs. CEMENT 8 2020 ?27 (a)?Frequentieverdeling voertuiggewichten voor de ongefilterde (grijs) en gefilterde dataset met verkeersbelastingmetingen zonder jaarontheffingen (zwart) (b) Frequentieverdeling met en gefitte verdelingsfuncties voertuiggewichten zonder jaarontheffingen Mijn project Mijn rol Verkeersbelastingmodel voor bruggen Het 'Verkeersbelastingmodel voor brug­ gen in het onderliggend wegennet' was een van de eerste projecten waar ik bij TNO bij betrokken werd. In dit project stond een vraag centraal van een aantal decentrale overheden, zoals de gemeen­ tes Rotterdam en Amsterdam. Zij gaven aan dat de destijds geldende regelgeving voor verkeersbelasting bij de beoordeling van bestaande bruggen en viaducten vaak leidt tot een veiligheidsniveau dat rekenkundig onvoldoende is. Voor het ontwerp van wegverkeersbruggen moet voor de verkeersbelasting uit worden gegaan van de modellen uit EN 1991­ 2. Deze modellen zijn gebaseerd op metin­ gen op een van de meest zwaarbelaste locaties binnen Europa en dienden ook als basis bij de beoordeling van bestaan­ de constructies in wegen van gemeentes en provincies. Het vermoeden bestond daarom dat meerdere constructies onveilig werden bevonden, terwijl ze wel voldoen als rekening wordt gehouden met een verkeersbelasting die meer recht doet aan het werkelijke verkeer op die wegen. Veel van de wegen die in het be­ heer zijn bij decentrale overheden, mo­ gen niet belast worden door voertuigen met een jaarontheffing (dit zijn voertui­ gen met een voertuiggewicht van meer dan 50 ton, of 60 ton voor kraavoer­ tuigen). In het uitgevoerde onderzoek in opdracht van gemeente Rotterdam zijn we daarom nagegaan wat het effect is van het niet meenemen van dit soort voertuigen op de ontwerpverkeersbelas­ ting. Dit project heeft uiteindelijk geleid tot een aanvullend achtergronddocu­ ment bij NEN 8700 en NEN 8701 met een aangepast LM1­ en LM2­belastingmodel. Voor gemeente Amsterdam hebben we dit model vervolgens uitgebreid met een verkeersbelastingmodel voor 'onbedoeld gebruik' van voet ­ en fietspaden op brug­ gen in het onderliggend wegennet. Deze brugdelen zijn vaak lichter ontworpen, maar worden bij uitzondering ? en op sommige locaties zelfs regelmatig ? wel bereden door zwaardere voertuigen, zoals uitwijkend verkeer ten gevolge van een noodgeval. Om hier uit te gaan van dezelfde verkeers­ belasting als bij de hoofdrijbaan, is echter te conservatief. Daarom hebben we hiervoor, op een vergelijkbare manier als hiervoor beschreven, een aangepast model afgeleid. Snel veel verantwoordelijkheid Ik werd in een latere fase bij het project betrokken, toen ik startte bij TNO. Het was mijn eerste project, dus ik heb voor­ al veel van de gestarte analy ­ ses afgerond en tot een eind­ resultaat verwerkt. Dit heeft uiteindelijk geleid tot het ge­ noemde achtergronddocument voor NEN 8700 en NEN 8701. Dit project heb ik in nauw con­ tact met de betrokken senior onderzoekers uitgevoerd. Ik heb hierbij veel geleerd over verkeersbelastingen op brug­ gen, belastingmetingen en probabilistische modellen die uiteindelijk achter de normen zitten. Bij het project voor 'onbedoeld gebruik' was ik daarentegen vanaf het begin af aan betrokken. Hierbij heb ik eerst met collega's gepro­ beerd om de vraagstelling duidelijk te krijgen en heb ik meegedacht over het plan van aanpak in afstemming met de klant. Ten slotte heb ik samen met een collega de analyses uitgevoerd. Er vond tussentijds natuurlijk steeds afstemming plaats met de betrokken senior onder zoeker, maar ik kreeg snel veel ver­ antwoordelijkheid. 1 Verdelingsfuncties van het voertuiggewicht voor het rijkswegennet (full database) en onderliggend wegennet (reduced database) Het complete TNO­ rapport TNO­ 2017­R10614 'Verkeersbelastingmodel voor wegverkeersbruggen in het onderliggend wegennet zonder jaar­ ontheffingen' is te lezen op Cementonline.nl. de jonge constructeur De koppeling tussen parametrische software en rekensoftware wordt steeds verder doorontwikkeld en er komen steeds meer interessante nieuwe tools op de markt. Hierdoor is constructief parametrisch ontwerpen en optimaliseren breed inzetbaar, bijvoorbeeld voor het berekenen en optimaliseren van kernconstructies in de SO­ en VO­ontwerpfasen. Optimaliseren kernconstructies Toelichting van het optimaliseren met Generative Design aan de hand van een case 28? CEMENT 8 2020 Computational design is een nieuwe en tegelijkertijd essentiële ontwerptechniek in de gereed - schapskist van de constructeur. Voor constructeurs is de weg hierheen voor- namelijk het kunnen koppelen van het para - metrisch model met het constructief ontwerp. Hoewel dit al een flinke stap is, komen de grootste voordelen pas ná het nemen van die stap. Met name de mogelijkheid om construc- ties geheel of gedeeltelijk te optimaliseren op geautomatiseerde wijze, geeft flinke bijkomen - de voordelen. Maar ook het leveren van een integraal ontwerp, waarbij het parametrisch model als de basis van het ontwerp wordt genomen, is onderdeel van onze toekomstige werkwijze. Hiermee wordt het constructief advies, samen met ontwerp-, duurzaam - heids-, bouwfysische en installatietechnische adviezen constant afgestemd en is het voor de klant inzichtelijker wat de gevolgen zijn van de ontwerpkeuzes. De constante verbetering van het ontwerpproces en resultaat vormt de reden waarom we willen ? en moeten ? ontwerpen met computational design. Autodesk Generative Design Een handige manier om met Dynamo gege- nereerde modellen snel te analyseren, is met behulp van Autodesk Generative Design (voorheen: Project Refinery). Dit is een ana - lysetool waarmee optimalisaties, randomiza - tion studies en cross product studies kunnen worden gemaakt. Deze gratis te gebruiken tool neemt de noodzaak weg om zelf een optimalisatie-algoritme te schrijven. Zonder kennis te hebben over de complexe wiskun - dige berekeningen die bij optimalisaties op de achtergrond worden gemaakt, is de ge- bruiker met deze tool in staat ontwerpen te verbeteren. Dankzij de koppeling met RFEM (via DynamoStructural, zie kader 'Ontwik - kelingen binnen Arcadis'), kunnen con - structieve berekeningsresultaten ook wor- den gebruikt in de optimalisatie (fig. 1). Dit zijn de gebruikelijke numerieke resultaten, zoals de uitkomsten van vervormings-, of sterkteberekeningen. Generative Design kan resultaten minimaliseren of maximaliseren, maar ook resultaten binnen een bereik van waarden houden ? handig bijvoorbeeld voor unity checks. Generative Design optimaliseert door de controle over het Dynamo model over te nemen en meermaals andere invoer- parameters in de graph te kiezen, mits bin - nen de gestelde design space. De graph wordt vervolgens afgespeeld en de resultaten wor- den onthouden. Door op slimme wijze de volgende set parameters te kiezen, wordt na een aantal analyses een optimum gevonden op het pareto frontier. Optimaliseren met Generative Design kan deels plaatsvinden zonder aanwezigheid van de ontwerper, omdat meekijken tijdens het berekenen vaak niet noodzakelijk is. De resulterende set geoptimaliseerde resul - ONTWIKKELINGEN BINNEN ARCADIS Als Autodesk ­partner maakt Arcadis gebruik van Dynamo, net als het bekendere Grasshopper een parametrisch modelle­ ringsprogramma. Omdat deze software wordt ontwikkeld met steun van Autodesk is de integratie met Revit erg goed, wat voordelen biedt voor het BIM­proces. Het nadeel is echter dat er geen 'out ­of­the­ box' koppelingsmogelijkheden zijn met de diverse constructieve rekenprogramma's. Om die reden koppelen we zelf construc ­ tieve software aan Dynamo, met behulp van een zelf ontwikkelde Dynamo plug­in die we de werknaam 'DynamoStructural' hebben gegeven. Dit begon met een kop­ peling met het rekenprogramma Dlubal RFEM (zie artikel 'Parametrisch model gekoppeld aan rekenprogramma' uit Cement 2018/6), en inmiddels is er ook een koppeling met CSI Etabs. Plannen zijn in de maak om dit ook voor Robot Structural Analysis te doen, mogelijk in samenwerking met Autodesk. Ook wordt er gesproken over het koppelen van Plaxis. Het voordeel van één koppeling voor alle programma's ligt in de mogelijkheid om hetzelfde para­ metrische model zowel in Nederland als elders in de wereld te gebruiken. MICHAEL VAN TELGEN, MSC. design automation specialist en constructeur Arcadis auteurs DIETMAR VAN LOON, BSENG teamleider / adviseur Arcadis OPMERKING VOORAF In dit artikel worden specifieke begrippen en tools benoemd. Deze worden in twee kaders toegelicht. CEMENT 8 2020 ?29 1 1 Overzicht workflow tussen Generative Design, Dynamo en RFEM via DynamoStructural. De gebruiker stelt vooraf Dynamo graph op en definieert de design space TOOLS CSI Etabs constructieve rekensoftware Dlubal RFEM constructieve rekensoftware Dynamo parametrische software gelinkt aan Autodesk ­software DynamoStructural door Arcadis in­house ontwikkelde software voor het koppelen van Dynamo met RFEM Generative Design (voorheen Project Refinery) generative design software Grasshopper parametrische software gelinkt aan Rhinoceros3D Karamba3D geïntegreerde analyse­ en engineering tool voor Grasshopper Plaxis geotechnische rekensoftware Revit BIM­software (Autodesk) Rhinoceros3D CAD/modelleer­software Robot Structural Analysis constructieve rekensoftware (Autodesk) taten moeten wel altijd door de ontwerper worden beoordeeld. Bovendien is de kwali - teit van de optimalisatie sterk afhankelijk van de kwaliteit van het parametrisch model. Het is dus niet zo dat Generative Design een ervaren ontwerper kan vervangen. Wel kan het een ervaren ontwerper aanvullen. Stabiliteitskernen Computational design en de mogelijkheid om optimalisaties te maken bieden interessante kansen bij het ontwerpen van hoogbouw. Om dit te onderzoeken, werd besloten een Dynamo-model voor stabiliteitskernen te ontwikkelen, waarmee informatie over de kern wordt vergaard. Voor dit Dynamo- model is het constructieve ontwerpproces in kaart gebracht en vervolgens is het model gekoppeld aan RFEM met behulp van Dyna - moStructural. De analyses die hiermee wor- den gemaakt zijn gedetailleerd en er is veel minder giswerk nodig. Doordat er in een vroeg ontwerpstadium meer zekerheid is over het ontwerp, kunnen kleinere marges worden aanhouden, wat ten goede komt aan de kwaliteit van het ontwerp, bijvoorbeeld doordat wandafmetingen kleiner kunnen zijn of omdat er minder palen nodig zijn. Omdat het wenselijk is de EEM-bereke- ningen te verifiëren met een analytische be- schouwing en omdat de uitgangspunten voor het ontwerp toch al in het Dynamo-model worden vastgelegd, wordt ook een analytische principeberekening gemaakt in hetzelfde Dynamo-model. Dit geeft de ontwerper meer houvast tijdens het ontwerpproces en geeft bovendien de mogelijkheid om eerste in - schattingen te maken van het kernontwerp zonder gelijk in de EEM-sommen te duiken. Het uitgangspunt bij constructieve optimali - satie van stabiliteitskernen is bijna altijd een principeontwerp van de kern, vormgegeven o