\037 \037\036\037\036\037\035 7 \037\037\036\037\035 \037 \016\030\r\032\f\025\013\032\031\n\032\f \037\037\037 I met passie v \037\037\036\035\034\034\033\035\032 \020\033\035\021 \037\036\035\034\037\033\032\031\034\030 \032\035\024\034\037\023\013 \034 \007\025\037\n\035 \035\022\037\006\035\034\037\f\035\032\031\022\024\037\035\026\017 \035\035\022\037\f\035\n\026\021\004\030\037\033\031\026\034\022\035\026\ \037\003 \024\035\022\021\035\034\037\035\035\022\037\031\031\022\034\013 \032\035\022\005\037\t \032\021\n\025\031\031\034\020\016\006\031\033\033\035\022\005\037\024\026\ \017 \033\026 \036\035\f\037\004\035\037\027\027\023\037\021\022\034\013 \n\035\022\005\037\022\035\035\025\037\n\031\022\037\016\027\022\034 \025\035\034\020\005\037\037\036\035\034\033\032\035\031\030\033\027\033\030\035 \037 \037\036\035\034 \032\031\030\027\036\034\030\026 \037\036\035\036\034\033 \037 \036\035\035\034\037\033\032\035\032\037\030 \037\013\013\013 partners CEMENT 7 2023 ?1 2? CEMENT 7 20 23 26 In vloed kruip op autogene krimp W at als autogene krimp deels uit kruip bestaat? 36 Onderwaterbeton: v erbeteren van ontwerpeffi- ciënt ie door parametrisatie O nderzoek naar het effect van ont- we rpparameters en de toegevoegde waar de van staalvezelwapening in onderwaterbetonvloeren. Artikelen 6 W alking columns en vinnen in const ructie Q Residences Niet allee n de gevel is bijzonder, ook de uitgekie nde constructie spreekt t ot de verbeelding. 14 Onderz oek hergebruik pr efab beton M ogelijkheden hergebruik prefab- bet onelementen onderzocht in int ernationaal project ReCreate. 22 De juist e vragen I nterview met Constructeur van het J aar 2023 Hans de Wit en Koploper D uurzaamheid Niki Loonen. 14 36 Foto voorpagina:?Q Residences in Amsterdam, foto: Bart van Hoek i.o.v. Imd Raadgevende Ingenieurs 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 prof.dr.ir. Max Hendriks (hoofd- redacteur), ir. Maartje Dijk, ir. Paul Lagendijk, ir. Jacques Linssen, ir. René Sterken, ir. Cindy Vissering, ing. Henk Wapperom, dr.ir. Rob Wolfs Redactieraad ir. Edwin Vermeulen (voorzitter), ir. Paul Berendsen, ing. Dick Bezemer, prof.dr.ir. Jos Brouwers, ir. Henco Burggraaf, ir. Maikel Jagroep, ir. Hans Kooijman, ir. Ad van Leest, ing. Michael van Nielen PMSE, ir. Paul Oomen, ir. Dirk Peters, ir. Kees Quartel, ir. Ruud van der Rakt, ir. Hans Ramler, ir. Paul Rijpstra, ir. Dick Schaafsma, ing. Roel Schop, dr.ir. Raphaël Steenbergen, prof.dr.ir. Kim van Tittelboom, dr.ir. Rutger Vrijdaghs, prof.ir. Simon Wijte 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, Maarten Bosch Media/advies Leo Nijs, l.nijs@aeneas.nl, T 073 205 10 23 Klantenservice klantenservice@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 2023  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 cont act opnemen met de uitgever. ISSN 0008-8811 Inhoud Vakblad over betonconstructies CEMENT 7 2023 ?3 In een van onze laatste redactie- vergaderingen ging het over de populariteit van het vak con- structeur. Een lezer maakte zich hier zorgen om, aangezien er minder instroom is en er meer constructeurs stoppen met het vak. Meer dan genoeg reden om ambassadeurs van het constructeursvak in dit nummer het woord te geven. Construc- teur van het jaar Hans de Wit en koploper duurzaamheid Niki Loonen vertellen over de uitdagingen in de bouw voor constructeurs. Dat het constructeursvak heel breed en uitdagend is blijkt weer eens uit de grote variëteit van artikelen in dit nummer. Laat ik inzoomen op de reken- rubriek, waarin veel energie wordt gestoken. Niet alleen door de opstellers van de rekenvoor- beelden, maar ook door de soms wel vijf verschillende experts die een artikel reviewen en er de tijd voor nemen om verkeerde aannamen eruit te halen, en de juiste nuanceringen Instroom en uitstroom aan te brengen. Het hele proces is daarmee een bewijs van ontzettend veel liefde voor het vak van constructeur. In deze 75ste jaargang laat ik in mijn hoofdredactioneel anderen aan het woord. Dit keer Ashleigh Groos, een expo- nent van de nieuwe instroom: "Het vakblad Cement heb ik leren kennen door mijn studie, Civiele Techniek aan de Haagse Hogeschool. Tijdens deze studie werd door docenten geadvi- seerd een studentenlicentie aan te vragen. Dit heb ik destijds gedaan, maar weinig tijd geno- men om het daadwerkelijk in zijn geheel door te nemen. Tot ik tijdens mijn afstuderen ge- vraagd werd of mijn afstudeer- onderwerp niet interessant zou zijn voor een artikel in Cement. En zo geschiedde! Het is mooi dat Cement deze kans biedt aan beginnende constructeurs. Ik vind het blad een goede manier van kennis delen over beton. Er worden onderwerpen aangesneden waar ik zelf niet bij stil sta of nog niets van wist. Het is een leerzaam blad dat zeker nu in mijn aandachtsveld blijft!". Ik heb hier niets aan toe te voegen. Max Hendriks Voor reacties: cement@aeneas.nl 50 En verder 5 R ekenen aan een iconisch casinogebouw Gesponsor d artikel van Buildsoft. 5 Q uickScan voor snel inzicht in cir culaire mogelijkheden Gesponsor d artikel van Nebest. 34 M ijn koffer staat gepakt Column M aya Sule. 44 R ekenen in de praktijk 23: Opdrijv en kelder W aar moet je rekening mee houden bij ee n opdrijfberekening? 50 In het w erk gestort theatergordijn D e Swiss Life Arena in Zürich heeft de gr ootste aaneengesloten zicht- bet ongevel van Europa. 4? CEMENT 7 20 23 auteurs ir. Tana Bakal RC IMd Raadgevende Ingenieurs p. 6 ? 13 ir. Maartje Dijk Witteveen + Bos p. 44 ? 49 ir. Pim Peters RO IMd Raadgevende Ingenieurs p. 6 ? 13 ing. Niki Loonen ABT bv p. 22 ? 25 ir. Thijs Lambrechts T U/e p. 14 ? 20 ir. Maya Sule Rijkswaterstaat GPO p. 34 - 35 prof.ir. Simon Wijte TU/e en Adviesbureau Hageman p. 14 ? 20 prof.dr.ir. Klaas van Breugel TU Delft, fac. CiTG p. 26 ? 31 ir. Kirsten Hannema Freelance architectuurjournalist p. 50 ? 55 ir. Pim van Starrenburg BAM Infra Nederland p. 36 ? 42 ir. Jacques Linssen Redactie Cement / Aeneas Media p. 22 ? 25 ir. Marcel Vullings TNO p. 14 ? 20 ir. Hans de Wit Royal HaskoningDHV / Tunnel Engineering Consultants (TEC) p. 22 ? 25 Aan dit nummer van Cement werkten mee: CEMENT 7 2023 ?5 gesponsorde berichten Bouwmaterialen worden steeds schaarser en duurder. Als we onze Rijksbrede doelstel- ling 'Nederland circulair in 2050' willen bereiken, moet er iets veranderen in de manier waarop we met gebouwen en de beschik - bare voorraad aan materialen omgaan. Hergebruik van gehele gebouwen of onderdelen daar- van speelt in deze circulaire transitie een fundamentele rol. Maar hoe kom je als gebouw- beheerder erachter welke kansen voor hergebruik van gebouwen er zijn? Hoe voorkomen we grote investeringen in onderzoek zonder dat er enig zicht is op hergebruikpotentie? Om gebouw- beheerders hierbij te kunnen helpen, lanceerden Nebest, Planalogic, IMd Raadgevende Ingenieurs, IDDS, Markus BV en Building Changes op donderdag 28 september de QuickScan Circulaire Bouwstromen. QuickScan voor snel inzicht in circulaire mogelijkheden In Middelkerke in België wordt de laatste hand ge- legd aan een nieuw iconisch casinogebouw. Op een twee verdiepingen hoge sokkel, waarin onder meer het casino is gehuis- vest, staan zes verdiepingen van het torengebouw. Het is vooral deze boldervormige bovenbouw die van een afstand de aandacht trekt. Voor de uitwerking van het constructief ontwerp is gekozen voor een pragmatische mix van 2D- en 3D-rekenmodellen in func - tie van de grote constructieve vragen. "Geheel in lijn met het constructief traject dat we bij aanvang van dit project hadden uitgestippeld, hebben we met de Diamonds rekensoftware van BuildSoft afzonderlijke 3D-moe- dermodellen gebouwd voor het torengebouw, de sokkel en de parkeerkelder, waar nodig aan- gevuld met afgeleide 2D-reken- modellen. Dankzij de vele handi- ge hulpmiddelen die Diamonds biedt, konden de modellen vlot worden opgebouwd", aldus pro- jectingenieur Bruno De Maegd van het Belgische Cobe. Rekenen aan een iconisch casinogebouw WWW.CEMENTONLINE.NL /CASINOMIDDELKERKE Meer over het casinogebouw in Middelkerke en hoe Cobe het rekenprogramma Diamonds van Buildsoft heeft ingezet bij het constructief ontwerp, staat in het volledige artikel op www.cementonline.nl/casinomiddelkerke . WWW.CEMENTONLINE.NL /QUICKSCAN Meer over de mogelijkheden van de QuickScan Circulaire Bouwstromen staat in het volledige artikel op www.cementonline.nl/quickscan. Thijs Noordhoek peilt wat het publiek al aan hergebruik doet 1 Woontoren Quartz, foto: Bart van Hoek 1 6? CEMENT 7 20 23 Q Residences ligt op de hoek van de Buitenveldertselaan en de Van Nijenrodelaan in Amsterdam. Het project is opgebouwd uit twee woonblokken: Qube en Quartz (foto 2, fig. 3). Qube (de low-rise) biedt met 30,5 m en 10 bouwlagen ruimte aan 80 appartementen (10 woon- units per laag). Quartz (de high-rise) is met 73 m en 24 bouwlagen aanzienlijk hoger en bestaat uit 168 appartementen (foto 1, fig. 4). Op de begane grond en eerste verdieping bevinden zich commerciële ruimtes, fiet- senstallingen en ruime entreelobbies. De woningen voor sociale en middeldure huur beginnen vanaf de tweede verdieping. Beide woonblokken staan op een tweelaagse on- dergrondse parkeergarage. Aan de afwer- king van het maaiveld op het parkeerdek is veel aandacht besteed. Het ontwerp van het buitengebied is van de hand van Piet Ould- hof, bekend van de High Line in New York. Met deze mix aan functies, het gebruik van de openbare ruimte, het markante ontwerp en hoge esthetische kwaliteit van de gevels, draagt Q Residences bij aan de stedelijke ontwikkeling van Buitenveldert. Hoofddraagconstructie Qube Woonblok Qube heeft een oppervlak van cir ca 24 x 35,8 m 2 en een hoogte van 30,5 m. De toren is uitgevoerd in wanden-breedplaat met vloeren van 250 mm dik bij een over- spanning van 6,80 m. De wanden zijn ook 250 mm dik. In het midden van de platte- grond bevindt zich een centrale kern voor liften, trappen en installaties (fig. 3). Deze kern waarborgt de stabiliteit. Op de eerste verdieping is deels een vide gesitueerd (fig. 5). De vide kan in de toe- komst worden dichtgezet; in de belastingen is dit meegenomen. IR. TANA BAKAL RC Projectleider IMd Raadgevende Ingenieurs IR. PIM PETERS RO Raadgevend ingenieur IMd Raadgevende Ingenieursauteurs Walking columns en vinnen sieren constructie woongebouw Het nieuwe woningbouwproject Q Residences in Amsterdam Buitenveldert heeft een iconische uitstraling. Niet alleen de gevel is bijzonder, ook de uitgekiende constructie spreekt tot de verbeelding. Niet in de laatste plaats door de uitkragende ronde vloervelden waardoor open hoeken zijn ontstaan, de technische uitwerking van de prefab-betonnen balkons en vinnen, alsook de afstemming van een van de twee woongebouwen op de parkeerkelder door zogenoemde 'walking columns'. Woningbouwproject Q Residences in Amsterdam heeft iconische uitstraling CEMENT 7 2023 ?7 2 Woningbouwproject Q Residences in Amsterdam, foto: Bart van Hoek 3 Plattegrond van (a) de low-rise, Qube en (b) de high-rise, Quart, bron: Rijnboutt 4 Model van de twee torens van Q Residences PROJECTGEGEVENS project Q Residences opdrachtgever Neoo / Kroonenberg architect Studio Gang en Rijnboutt constructeur IMd Raadgevende Ingenieurs aannemer J.P. van Eesteren leverancier prefab beton Decomo 2 3 4 a b 8? CEMENT 7 20 23 uitkraging vierendeelligger Voor de constructie van dit woonblok is ge- kozen voor vier draaglijnen met wanden in langsrichting. Deze wanden liggen in de zelf- de lijn als de kolommen in de parkeergarage, waardoor geen overdrachtsconstructie nodig is. De binnenste twee draaglijnen gaan over van gesloten wanden op de woonlagen, naar kolommen vanaf de eerste verdieping naar onderen toe. Vanuit het ontwerp zijn openingen in de wanden nodig, waardoor ze over een relatief grote afstand uitkragen ten opzichte van de ondergelegen kolommen (fig. 5). Om dit op te lossen zijn deze per verdieping via lateien gekoppeld aan het middendeel van de wand. De draaglijnen in de gevels bestaan uit betonnen penanten. Deze zijn niet overal af- gesteund op de kolommen in de onderbouw. Ter plaatse van de begane grond en eerste verdieping is daarom een betonnen vieren- deelconstructie opgenomen. Rondom de toren bevinden zich balkons. In de gevels bevinden zich ter plaatse van de balkons stalen kolommen. Deze kolommen zijn niet ontworpen om de balkons te dra- gen, maar zijn enkel toegepast om de ver- vorming van de vloeren te beperken. De balkons kragen uit en zijn door middel van isokorven aan de vloeren bevestigd. De posi- tie van de bevestigingen en de deling van de balkons is in het voortraject vastgelegd. Op de balkons staan lokaal metselwerkwanden. Deze dragen af op de balkonplaten, maar zijn niet dragend. Hoofddraagconstructie Quartz Woonblok Quartz heeft een oppervlak van circa 20 x 35 m 2 en een hoogte van 73,2 m. Opvallend zijn de golvende balkons rondom met verticale vinnen. Het betonskelet, uitge- voerd in tunnelgietbouw, bestaat uit beton- wanden (d = 250 mm) en betonvloeren (d = 300 mm). De vloeroverspanningen zijn 8,3 m en 9,0 m (fig. 8). De woontoren bestaat uit vijf draaglijnen in dwarsrichting. In het midden bevindt zich een centrale kern voor liften, trappen en installaties. Deze stabiliteitskern verzorgt de stabiliteit voor wind evenwijdig aan de letterassen. De drie bouwmuren op de cijfer- assen verzorgen de stabiliteit in de andere richting (fig. 6). Met de vloerdikte van 300 mm was het mogelijk om de dragende penanten uit de hoeken van het gebouw te plaatsen en zo open ronde hoeken te creëren, rekening houdend met de diepe zware uitkragende balkons die eraan opgehangen moesten worden (foto 7). De gevels bestaan uit drie penanten die de vloeren en balkons dragen. De breedte van de penanten is uiteraard afgestemd op de gevelindeling, maar ook op de parkeer- 5 Doorsnedes Qube, ter plaatse van (a) de middelste stramienen en (b) de gevel De midden - wanden in Qube kragen door openingen uit en zijn daarom opgehangen aan lateien a b 5 CEMENT 7 2023 ?9 6 Om de dragende penanten voor Quartz af te stemmen op de rijweg in de parkeerkelder zijn zogenoemde walking columns geïntroduceerd 6 Typische plattegrond Quartz met stabiliteitswanden 7 De dragende penanten in Quartz zijn uit de hoeken geplaatst waardoor open ronde hoeken zijn gecreëerd vakken in de kelder. De dikte van de penan - ten varieert over de hoogte van 400 mm tot 250 mm, zodat deze over de volle hoogte van het gebouw dezelfde breedte konden houden. Walking columns Uitdaging voor Quartz was om de dragende penanten zonder aantasting van het gevel - beeld af te stemmen op de rijweg in de par- keerkelder, die zich exact onder de penaten be vindt. Hiervoor zijn in een van de gevels zo - genoemde walking columns geïntroduceerd, die een A-portaal vormen van de onderste kel - derverdieping tot de tweede verdiepingsvloer ( foto 9, fig. 10). Hiermee worden de grote krachten van het woonblok afgedragen naar de fundering. Er is gekozen voor een staalcon - structie in de vorm van HD-kolommen. Door de scheefstand van de benen van het A-portaal en de asymmetrische belastin- gen uit de bovenliggende penanten ontstaan spatkrachten. Deze spatkrachten worden via de vloeren naar de stabiliteitswanden geleid. Hiervoor is voldoende wapening opgenomen in de betreffende verdiepingsvloeren. Tussen de benen zijn stalen koppelbalken in de vloer opgenomen (fig. 10). In de andere gevel lopen de penanten door tot de kelderwand (fig. 8). Bouwput Voor de realisatie van de tweelaagse kelder is in het bouwteam veel afstemming geweest tussen het constructief ontwerp en de uit- voeringsmethodiek. Verschillende alterna - tieven zijn de revue gepasseerd. Vanwege risicobeheersing en bouwkosten is gekozen voor een volledig gesloten bouwkuip door middel van bodeminjectie. Vanwege de be- nodigde poeren onder de hoogbouw is de ontgravingsdiepte bepaald op NAP -10,4 m en vanuit evenwichtsbeschouwing was een waterafsluitende laag nodig op NAP -18,0 m. Om de kosten van de bouwput te beperken zijn de damwanden na gereed komen van de begane grond direct verwijderd. Hiervoor moest bij de fundering rekening worden ge- houden met de opwaartse waterdruk terwijl het gebouwgewicht nog niet aanwezig was. Rondom de hoogbouw was een stort- strook voorzien in keldervloer, kelderwan- den en kelderdek. Deze is na de realisatie van de ruwbouw van het gebouw aangestort. Hiermee kon scheurvorming in de kelder- wanden worden voorkomen. Fundering De fundering van de laagbouw is vrij traditi- oneel door palen, funderingspoeren en bal- ken gerealiseerd. Bij de hoogbouw is gekeken naar het toepassen van een paal-plaatfundering (fig. 14). Hier is een betonnen funderings- plaat van 1,5 m dikte toegepast die bij de kern is verdikt naar 2,0 m. De volledige plaat is uitgevoerd in beton sterkteklasse C50/60 en is gewapend met een combinatie van traditionele 7 10? CEMENT 7 20 23 8 Doorsnede gevels Quartz 9 Stalen walking columns vormen een A-portaal 10 Overzicht A-portaal 9 10 8 CEMENT 7 2023 ?11 wapening en staalvezels. Deze zijn voorna- melijk toegepast om de scheurwijdte in het beton te beheersen. De plaat is in SCIA berekend. In het model zijn naast de plaat ook de kelderwanden gemodelleerd, voor het bepalen van de buigwapening en om een dwarskrachttoets te kunnen doen (fig. 15). Bij de uitwerking van de plaat hebben de geotechnische adviseurs allen geadvi- seerd de beddingsconstante gelijk te stellen aan 0,00 MN/m². De grondopbouw was na- melijk niet geschikt om uit te gaan van draagkracht afvoeren via de fundering op staal. Alle belastingen worden uiteindelijk dus volledig opgenomen door de funderings- palen. Er is dus geen sprake van een paal- plaatfundering, maar een plaat op palen. In het rekenmodel zijn dan ook de langduren- de (permanent etc.) en kortdurende (wind) belastingen gecombineerd. Wanneer het maximale draagvermogen van een paal wordt bereikt, zal de plaat alleen zorgen voor de herverdeling. De verhoogde belas- ting op een paal zal zorgen voor een lagere veerstijfheid van die specifieke paal waar- door herverdeling van belastingen plaats kan vinden. In het rekenmodel zijn de veer- stijfheden van de palen lokaal gereduceerd om de herverdeling te simuleren. Balkons met vinnen Rondom de gehele vloerrand van Quartz be- vinden zich beeldbepalende balkons, samen met betonnen vinnen. Deze vinnen dragen de balkonplaten en worden met stalen op- leghandjes aan de vloeren en wanden ge- koppeld (fig. 16 en 17). Bij de ronde gevels zijn de prefab bal- kons uitkragend met de vloer verbonden. Hier is een koppelsysteem (iTens van Norm- teq) toegepast. Bij dit systeem wordt het balkon achteraf tegen de reeds gestorte vloer gespannen met voorspankabels, die 11 Detail aansluiting A-portaal op penant / tweede verdieping?12 Detail aansluiting A-portaal op eerste verdieping 13 Detail aansluiting A-portaal op fundering?14 Paal-plaatfundering hoogbouw, met dikte van de keldervloer 13 11 14 12 12? CEMENT 7 20 23 uit balkonplaten steken. In de vloer wordt hiertoe een tapse sparing gemaakt en aan de vloerrand een inkassing. Aan het balkon is een nok gemaakt waar de voorspanstren- gen uitsteken. Deze nok valt in de inkassing van de vloer. De ruimte tussen de tapse vloersparing en de nok wordt aangegoten met vezelversterkte gietmortel.Dankzij dit systeem konden de balkons achteraf worden verankerd en waren ze geen onderdeel van de ruwbouw. Het systeem zorgt er bovendien voor dat de vervormings- verschillen zoveel mogelijk worden beperkt, zodat het lijnenspel van de balkons in de gevelaanzichten doorloopt. De dikte van de balkons is vanwege esthetische redenen zo dun mogelijk gehouden en afgestemd op het koppelsysteem. Van de maatgevende verdiepingsvloer is een ontwerpberekening gemaakt om de vervorming te bepalen. De vervorming ont- staat voornamelijk door het eigengewicht van de vloeren. Om de vervormingen te minimaliseren moest de vloer tijdens de uitvoering van een toog te worden voorzien. Tot slot Het ontwerp kende een aantal uitdagingen, waaronder de tweelaagse bouwput, de ver- schillende functies die boven elkaar gesitu- eerd zijn, de grote uitkragende balkons met vinnen, tot en met de walking columns. Deze zijn in goede samenwerking binnen het bouwteam opgelost. Ten eerste door het integraal afstemmen van het bouwkundige, constructieve en installatietechnische ont- werp in een BIM-omgeving. Daarnaast is al vroeg in het ontwerp overleg geweest met de belangrijke leveranciers over uitvoerings- mogelijkheden en bouwkosten. Naast goede samenwerking tussen alle partijen en begrip voor elkaars problemen was een meeden- kende en creatieve houding van de con- structeur onontbeerlijk. 15 3D-model van de plaat en kelderwanden 16 Drie typen aansluitingen van de vinnen: tegen een wand, aan een vloer en haaks op een wand 17 Detaillering bevestiging vinnen 15 17 16 CEMENT 7 2023 ?13 Onderzoek hergebruik prefab beton In internationaal project ReCreate worden mogelijkheden onderzocht van hergebruik van prefab-betonelementen 1 Kanaalplaten die uit het Prinsenhofgebouw zijn gehesen 1 14? CEMENT 7 20 23 Betonconstructies zijn vaak veel langer in staat om de constructie- ve veiligheid te borgen dan dat het gebouw waarin ze zijn gebruikt, in stand wordt gehouden [1]. Binnen een gebouw zijn betonconstructies zeer durable (zie kader). Gelet op een wenselijk sus tainable gebruik van grondstoffen, is het noodzakelijk om bij nieuw te vervaardigen gebouwen zo veel als mogelijk gebruik te maken van reeds beschikbare constructies en constructieve elementen. Activiteiten op dit vlak vinden op veel fronten plaats, zie bijvoorbeeld [2], CB'23 en de werkgroep Hergebruik van constructieve elementen van NEN. Door een samenwerking van vier uni - versiteiten, uit Finland, Zweden, Duitsland en N ederland, en daarbij aangesloten commer - ciële partners, wordt in het door de EU ge - subsidieerde Horizon 2020 project ReCreate, onderzoek uitgevoerd naar de mogelijkheden van het hergebruiken van geprefabriceerde betonelementen in nieuwe constructies (zie https://recreate-project.eu/). De universitei - ten zijn Tampere University uit Finland, KTH uit Z weden, Brandenburgische Tech - nischhe Universität uit Duitsland en de T echnische Universiteit Eindhoven (TU/e). Naast de TU/e zijn in Nederland ook TNO, IMd Raadgevend Ingenieurs, VBI en demon- tagebedrijf Lagemaat Circulair bij dit onder- zoeksproject aangesloten. Doel van het project is om het herge- bruik van prefab-betonelementen te promo- ten en hierbij over een breedspectrum, zo wel technisch inhoudelijk als maatschappelijk, te trachten nuttige kennis te vergaren en beschikbaar te maken. Structuur van het project De activiteiten in het project zijn onderver- deeld in verschillende werkpakketen (WP). Deze werkpakketen richten zich op de tech- nisch inhoudelijke achtergronden (WP1 t/m WP5), maar ook op andere relevante zaken zoals milieuaspecten (WP6), bedrijfsmatige aspecten (WP7) en maatschappelijke vraag- stukken (WP8). Tot slot wordt communicatie rondom het project gecoördineerd in WP9 en wordt het projectmanagement gestuurd vanuit WP10 (fig. 2). Naast het uit te voeren onderzoek worden in de vier landen ook pilotprojecten (modelprojecten) uitgevoerd. Hierbij worden prefab-betonconstructies gedemonteerd en (een deel van) de daarbij verkregen elemen- ten vervolgens toegepast in een nieuw te vervaardigen constructie. In Nederland wordt het proefproject uitgevoerd door Lagemaat Circulair. Zij hebben in het afgelo- pen jaar het Prinsenhofkantoor van de pro- vincie Gelderland in Arnhem gedemonteerd. De daaruit gewonnen prefab-betonelemen- ten zijn opgeslagen bij hun werf in Heerde. Deze elementen zullen worden gebruikt voor de nieuwbouw van hun eigen kennis- centrum, dat op dit moment door cepezed wordt ontworpen en waarvoor IMd het con- structief ontwerp maakt. PROF.IR. SIMON WIJTE TU/e en Adviesbureau Hageman IR. MARCEL VULLINGS TNO IR. THIJS LAMBRECHTS T U /e auteurs Er vindt op diverse terreinen, nationaal en internationaal, onderzoek plaats naar de mogelijkheden om bestaande betonnen elementen te hergebruiken en toepassing ervan op te schalen. Zo is er ReCreate, een vierjarige internationaal project waarin onderzoek wordt gedaan en kennis wordt uitgewisseld over het hergebruik van prefab-betonconstructies. CEMENT 7 2023 ?15 WP10 Projectmanagement, technische en wetenschappelijke coördinatie en ethiek WP1 Inventarisatie van prefab -betonnen bouwsystemen WP6 Potentie van energiebesparing en behalen van klimaatdoelstellingen WP7 Exploratie, ontwikkeling van businessmodellen en cases WP8 Sociale acceptatie en beleidsmatige randvoorwaarden WP9 Kennisdeling en -verspreiding, training en communicatie WP2 Deconstructie WP3 Screening, logistiek en verwerking WP4 Kwaliteitscontrole en bewaking WP5 Ontwerp en vervaardiging ReCreate pilotprojecten in Finland, Zweden, Duitsland en Nederland Technisch inhoudelijke onderzoek Werkpakket 1 richt zich op het beschrijven van de prefab systemen die in de verschil- lende landen worden gebruikt. In Nederland is er slechts beperkt sprake van alles omvat- tende prefab systemen die op een nagenoeg identieke wijze in meerdere gebouwen zijn toegepast. In andere landen, en vooral die in het voormalige Oostblok, is dit wel het geval. Daar zijn met name woongebouwen gebouwd waarin identieke prefab-betonnen elementen zijn toegepast. Het doel van werkpakket 1 is om veel van deze systemen beschreven te krijgen. Hierbij wordt ook gekeken buiten de vier participerende landen. De demontage van constructies opge- bouwd uit prefab-betonelementen wordt beschouwd in werkpakket 2. Hierbij wordt gekeken naar methoden van demontage, maar ook naar de voorbereiding van het demontageproces. BIM-model? Bij de voorbereiding van het demontageproces is het van belang alle be- schikbare informatie over de elementen te verzamelen en te koppelen aan het betref- fende element. Hiervoor moet een marke- ring op het element worden aangebracht. Op het moment dat het element is gedemon- teerd, is namelijk niet meer eenduidig vast te stellen welke element het is. De voorberei- ding van het demontageproces en het kop- pelen van gegevens aan de elementen is bijvoorbeeld goed mogelijk door van de con- structie van het te demonteren gebouw een BIM-model te maken [3]. In dit BIM-model kan alle relevante data worden verzameld en op een digitale wijze worden verbonden met het fysieke element en zijn markering. Het gecreëerde BIM-model kan bijvoorbeeld worden geverifieerd door dit te vergelijken met een puntenwolk (pointcloud) die via een 3D-imagescan is vervaardigd (fig. 3). Het BIM-model kan vervolgens ook worden ge- bruikt om het overleg over de wijze van de- monteren en volgorde tussen constructeur en demontagebedrijf te ondersteunen, en voor de medewerkers van het demontage- bedrijf inzichtelijk te maken. Labelen? Zoals gesteld is de koppeling tus- sen het fysieke element en de beschikbare data essentieel om het element zijn con- structieve en financiële waarde te laten be- houden. Om deze koppeling te behouden moeten de elementen worden gelabeld. Dit kan op verschillende manieren. In werkpak- ket 3 worden deze verschillende technieken 2 Opzet ReCreate-onderzoek DUURZAAM / DURABLE / SUSTAINABLE In het Nederlands wordt het begrip duur- zaam zowel gebruikt om aan te geven dat iets voldoende lang in staat is om zijn functie te vervullen (durable), als om aan te geven dat om een verstandige wijze met grondstoffen, vervuiling en CO?- uitstoot wordt omgegaan (sustainable). Om het onderscheid tussen beide bete- kenissen duidelijk aan te geven, worden in dit artikel de begrippen durable en sustainable gebruikt in plaats van het begrip duurzaam. 2 16? CEMENT 7 20 23 beschouwd. Dit varieert van een label met een handgeschreven identificatie, vastge- schoten aan het element, tot en met een chip die in het element wordt aangebracht en die met een device, zoals een scanner of een smartphone die nabij het element wordt gehouden, kan worden uitgelezen. Daarnaast worden in werkpakket 3 zaken als logistiek, beoordeling van gedemonteerde elementen en herstel van beschadigingen beschouwd. Eigenschappen? In werkpakket 4 wordt nader gekeken naar de eigenschappen van het element. Daarbij is met name de be- trouwbaarheid van deze eigenschappen van belang. In dat kader zal er een groot onder- scheid zijn tussen elementen waarvan de ontwerpgegevens, zoals wapeningstekenin - gen en eventueel berekeningen, beschik - baar zijn en elementen waarvan in het ge- heel geen informatie bekend is. In het eerste geval kan worden volstaan met een beperkte verificatie van de beschikbare ge- gevens, terwijl in het tweede geval veel on - derzoek benodigd is. Daarbij is het ook van belang in welke mate de bevindingen op basis van een enkel element ook kunnen worden toegeschreven aan een ander ele- ment uit hetzelfde gebouw. Hierbij is het eenduidig en effectief labelen van de ele- menten essentieel. Ontwerp nieuwe constructie? Als al deze gegevens bekend zijn, kan de focus worden verlegd naar het ontwerpen van de nieuw te vervaardigen constructie. In werkpakket 5 wordt vanuit verschillende disciplines naar het ontwerp gekeken. Bijvoorbeeld door na te gaan hoe zo effectief mogelijk gebruik kan worden gemaakt van beschikbare prefab elementen. Het architectonisch ontwerp wordt in die zin, gelijk als bij het hergebruik van een constructie als geheel, beïnvloed door de afmetingen van de beschikbare ele- menten. Binnen het ReCreate-project wordt gewerkt aan een applicatie waarmee, op basis van een database waarin beschikbare elementen zijn beschreven, een architect en constructeur kunnen worden geholpen om te komen tot een ontwerp, waarin zo opti- maal mogelijk gebruik wordt gemaakt van beschikbare, bestaande prefab-betonele- menten. Optimaal kan zijn op basis van kos- ten, milieu-impact, constructieve veiligheid of een combinatie van deze aspecten. Een tweede aspect waarnaar wordt gekeken, is de wijze waarop bestaande ele- menten met elkaar kunnen worden ver- 3 Pointcloud van het Prinsenhofgebouw De onzekerheden over de construc- tieve weerstand van de elementen is anders dan in een nieuwbouw- situatie 3 CEMENT 7 2023 ?17 De partiële factoren, waar- mee de reken - waarde van de weerstand van de elementen moet worden bepaald, zouden moeten worden aangepast bonden, zodat voldoende constructieve sa- menhang in de constructie wordt verkregen. Het is hierbij haast evident dat wordt ge- streefd deze verbindingen eenvoudig de- monteerbaar te maken, zodat een volgend hergebruik eenvoudiger wordt. Hoewel am- bitieus, zou een soort van standaardisering hier ideaal zijn. Het beoordelen van de constructieve be- trouwbaarheid van de nieuw constructie, met (deels) bestaande elementen, is een vol- gend aspect waarnaar moet worden geke- ken. De onzekerheden over de constructieve weerstand van de elementen is anders dan in een nieuwbouwsituatie. De geometrische afmetingen zijn met een grotere betrouw- baarheid bekend. De betrouwbaarheid van de toegekende materiaaleigenschappen kan hoger of lager zijn dan het geval is bij een nieuw ontwerp. De grote onbekende kan de hoeveelheid wapening zijn. Als de oorspron- kelijke ontwerptekeningen niet bekend zijn, moet onderzoek naar de aanwezige wape- ning worden uitgevoerd. Als dit wordt ge- daan met niet-destructieve methoden, kan de betrouwbaarheid van de verkregen gege- vens beperkt zijn [5]. Dit alles maakt dat de partiële factoren, waarmee de rekenwaarde van de weerstand van de elementen moet worden bepaald, zouden moeten worden aangepast. In het kader van het project wordt onderzoek uitgevoerd naar de mate waarin de betrouwbaarheid van de diverse variabelen afwijkt van de nieuwbouwsitua- tie, en hoe dit in de partiële factoren zou moeten worden verwerkt. Onderzoek naar maatschappelijke randvoorwaarden en consequen- ties Natuurlijk moet worden aangetoond dat het hergebruik van elementen, ook als het gehele proces van demontage, transport, eventuele reparaties en tussenopslag wordt beschouwd, voor het milieu een betere oplossing is dan het vervaardigen van gehele nieu we beton- constructies. Voor deze onderbouwing worden in WP6 levenscyclusanalyses (LCA) gemaakt, waarin het gehele proces wordt beschouwd. Op basis hiervan kan het nut van het herge - bruik worden onderbouwd. Toekomstige optimalisaties van het hergebruikproces k unnen eveneens op basis van deze LCA-be - schouwingen worden uitgewerkt. Het ReCreate-project wil de ontwikke- ling versnellen van een winstgevend bedrijfs- model voor hergebruikte prefab-betonele- menten. In WP7 wordt gewerkt aan het verkrijgen van inzicht in de economische levensvatbaarheid en het marktpotentieel van secundaire betonnen elementen, door de ontwikkeling van businessmodellen, han- dels-, logistieke aspecten en innovatieve nieuwe diensten en platforms. Om een winstgevend bedrijfsmodel mogelijk te maken, moet er sprake zijn van sociale acceptatie van hergebruik van pre- fab-betonelementen en dienen wettelijke be- lemmeringen te worden wegnomen. Om vol - doende inzicht te krijgen in deze zaken, wordt in WP8 onderzoek uitgevoerd naar de manier waarop binnen de betrokken landen wettelijke barrières kunnen worden vermin- derd en het draagvlak voor toepassing kan worden vergroot. Pilotproject In de vier landen wordt een pilotproject uit- gevoerd om ervaring op te doen met het hergebruik van prefab-betonelementen. Beter is om te stellen dat in ieder land twee projecten worden uitgevoerd, namelijk één waar een bestaande constructie, die op de nominatie stond om te worden gesloopt, wordt gedemonteerd, en een tweede, waar een nieuwe constructie wordt vervaardigd met gebruik van uit het eerste project ver- kregen elementen. De pilotprojecten worden in het ReCreate-project gebruikt om data te verkrijgen voor het uit te voeren onderzoek en om meer ervaring op te doen met diverse relevante processen bij het hergebruik. Daar waar mogelijk worden nieuwe ontwikkelin- gen toegepast zowel bij het demonteren, als bij eventueel herstel en het monteren van de nieuw te creëren constructie. Demontage Prinsenhof? In Nederland is Lagemaat Circulair een zogenaamde indus- trial partner in het project. Het bedrijf is betrokken bij de twee Nederlandse pilotpro- jecten. Het heeft de demontage van het Prinsenhofgebouw in Arnhem uitgevoerd 18? CEMENT 7 20 23 [4]. Hierbij zijn veel prefab elementen ge- wonnen. Denk alleen al aan circa 6 km leng- te aan kanaalplaten. De kanaalplaatvloeren zijn in het project voorzien van een gewa- pende druklaag. Tijdens de demontage is vastgesteld dat in de uitvoering de langsvoe- gen en de druklagen tegelijkertijd zijn gestort met een relatief goed beton. Er is gekozen de elementen ter plaatse van de langsvoegen door te zagen. Omdat dit niet over de gehele dikte van de vloer mogelijk was, is vervol- gens het laatste deel van de verbinding los- gemaakt door de op te hijsen kanaalplaat ter plaatse van de vrije rand iets te liften met twee vijzels. Daarbij breekt het onderste deel van de gevulde langsvoeg en komt de kanaalplaat vrij (foto 1). De kanaalplaat en de daarin verbonden gewapende druklaag kunnen dan worden afgevoerd. Omdat de langsvoegen gevuld zijn met een relatief goed beton, is er geen sprake van onthechting van het beton in de langsvoegen en hebben de resterende kanaalplaten nu een enigszins rechte zijkant. De dragende gevelelementen zijn sand- wichelementen met een betonnen buiten- schil, een isolatielaag en het constructieve, betonnen binnenblad. Aan de binnenzijde van het binnenblad is een oplegnok aanwe- zig voor de oplegging van de kanaalplaten. Door Lagemaat is gekozen om ook de voegen bij de dragende gevelelementen los te zagen. Dit betreft zowel verticale voegen als de ho- rizontale voegen (foto 4). Een deel van de kanaalplaten is herge- bruikt bij de nieuwbouw van een sporthal aan de Middachtensingel in Arnhem. De resterende elementen zijn afgevoerd naar 4 4 Doorzagen van de horizontale voeg onder een wandelement In Nederland zijn de twee pilotprojecten de demontage van het Prinsenhof - gebouw in Arnhem en de bouw van een multifunctioneel gebouw in Heerde CEMENT 7 2023 ?19 Heerde (foto 5). In opdracht van Lagemaat Circulair heeft cepezed een ontwerp ge- maakt van een multifunctioneel gebouw, waarin onder andere kantoren en een ken- niscentrum worden gehuisvest. In het laag- bouwdeel van dit gebouw zal veel gebruik worden gemaakt van hergebruikte stalen constructie-elementen. Het acht bouwlagen hoge hoogbouwdeel wordt gemaakt met de betonelementen die uit het Prinsenhofge- bouw gekomen zijn. Hierbij worden zowel de kanaalplaten als de dragende gevelelemen- ten gebruikt. IMd Raadgevend Ingenieurs is voor dit project de verantwoordelijk con- structeur. Bij het constructief ontwerp van het gebouw gelden een aantal specifieke as- pecten voor het hergebruik van bestaande prefab-betonelementen. Hierbij kan worden gedacht aan de betrouwbaarheid van de ge- ometrische en materiaaleigenschappen en de wijze van verbinden van de verschillende elementen. Dit bijvoorbeeld om de schijf- werking van de vloeren te waarborgen. Detailonderwerpen In het kader van ReCreate worden binnen de TU/e diverse onderzoeken uitgevoerd. Hierbij wordt samengewerkt de Nederlandse en buitenlandse partners in het project. On- derwerpen die aan de orde komen zijn: de betrouwbaarheid van nieuw vervaardigde constructies waarin gebruik wordt gemaakt van hergebruikte prefab betonelementen, de wijze waarop bestaande prefab-beton - constructies kunnen worden gedemonteerd en hoe de elementen vervolgens weer con- structief met elkaar kunnen worden ver- bonden. Daarnaast wordt ook gezocht naar een manier waarop het ontwerpen van een gebouw, met gebruikmaking van beschikba- re bestaande prefab-betonelementen, kan worden ondersteund. De gedachte hierbij is dat er een database komt, waarin beschik- bare elementen zijn beschreven, en een applicatie wordt gemaakt, die snel aangeeft welke elementen beschikbaar zijn om vloe- ren en wanden van bepaalde afmetingen te vervaardigen. Resultaten Het onderzoek binnen het ReCreate-project zal zeker tot in 2025 doorlopen. Tot die tijd zullen regelmatig resultaten van deelonder- zoeken beschikbaar komen. Getracht zal worden deze resultaten met enige regelmaat in Cement te publiceren. LITERATUUR 1?Brand, S., How buildings learn, 1994. 2?Vergoossen, R, Eck, G. en Jilissen, D., Hergebruik prefab T-liggers (2) - Demonteren en aanpassing liggers voor toepassing in nieuw viaduct. Cement 2022/8. 3?Vullings, M.W.F., Wijte, S.N.M., Huuhka, S.,Guidelines for a BIM-aided pre-deconstruction audit. The ReCreate project, 2022. 4?Knuiman, M., Snoek, R., Hergebruik kanaalplaten: meer dan een technische uitdaging - Hoogwaardig hergebruik kanaalplaten belangrijk criterium bij circulaire delven Prinsenhof A, april 2021. 5?Selek, I., Wijte, S., Swinkels, M., Reliability on non-destructive testing methods by detecting the presence of reinforcement in existing concrete structures. Proceedings of the 2017 fib Symposium Maastricht, 2017. 5 Tasveld met prefab-betonelementen uit het Prinsenhofgebouw 5 20? CEMENT 7 20 23 HRC Europe NL BV 8211 AD Lelystad +31 320 727030 info@hrc-europe.com HRC T-headwapening ?? robuust en flexibel ontwerp ?? BIM tools ?? korte verankering ?? ultieme capaciteit ?? snelle installatie www.hrc-europe.nl CB-reeks Meer informatie of direct bestellen? Ga naar de shop op boekenbeton.nl Wil jij je kennis verbreden over beton? Wil jij je kennis verbreden over beton, van het materiaal tot aan de betonconstructie? Dan is de CB-reeks iets voor jou! De boeken gaan in op constructie, uitvoering, betontechnologie en duurzaamheid. De CB-reeks bestaat uit: Basiskennis Beton (CB1) Constructieleer Gewapend Beton (CB2) Constructieleer Voorgespannen Beton (CB3) Ontwerpen in Gewapend Beton (CB4) Praktische Betonkennis (CB5) 1 2 3 4 5 De juiste vragen Volgens de Constructeur van het Jaar 2023 (1) 1 Constructeur van het Jaar Hans de Wit (rechts) en Koploper Duurzaamheid Niki Loonen (links) bij de uitreiking op de Dag van de Constructeur, foto: René van den Burg 1 22? CEMENT 7 20 23 Beide heren noemden het thema innovaties in de bouw als belang- rijk aandachtspunt voor construc- teurs. Niet vreemd als je hun staat van dienst bekijkt. De rol van de constructeur op dit gebied wordt volgens hen nog wel eens onderschat, ook door de beroepsgroep zelf. Maar constructieve kennis is essentieel om in te schatten wat wel en niet verantwoord is. Loonen: "Je moet met een brede blik kij- ken naar een innovatief product of nieuwe toeppassing. Daarbij moet je je altijd realise- ren dat je niet weet wat je niet weet." Vrij snel komt de breedplaatproblematiek ter sprake, in Loonens ogen een treffend voor- beeld. Jarenlang werden breedplaatvloeren toegepast in vloeren die in twee richtingen dragen, op een manier waarvoor de vloeren eigenlijk niet waren bedoeld. In de detaille- ring is al die tijd onvoldoende rekening ge- houden met de afwijkende krachtswerking, waardoor de detaillering vaak niet voldeed. "Wij hebben daarbij met zijn allen onvol- doende opgelet, er was sprake van een tun- nelvisie. Daarvan moeten we leren. Dat we aandacht moeten besteden aan verificatie en validatie bij nieuwe toepassingen. Dat geldt bijvoorbeeld ook bij recentere innovaties als basaltwapening of geopolymeerbeton." Regelgeving: kans of belemmering Constructeurs moeten niet alleen kritisch zijn, er zou juist ook een stimulerende kracht van hun uit moeten gaan. Ze hebben immers een goed overzicht en denken in oplossingen. Wel kan regelgeving nog wel eens belemme- rend werken. De Wit: "De focus vanuit regel - geving ligt heel erg op constructieve veilig - heid, zeker in de woning- en utiliteitsbouw. Terecht natuurlijk, veiligheid is essentieel. Maar er zijn manieren om die veiligheid te waarborgen, zonder te zeer vast te houden aan de norm". Loonen aanvullend: "We rich - ten ons vaak te veel op het zetten van vinkjes zonder het einddoel voor ogen te hebben. Die cultuur is funest voor innovaties." Als voorbeeld wijst Loonen op de ROK, de Richtlijnen Ontwerp Kunstwerken van Rijkswaterstaat: "Rijkswaterstaat sluit het gebruik van het rekenen met 3D-eindige-ele- mentenmodellen uit. Zo wordt bijvoorbeeld boogwerking in een constructie genegeerd. Dat leidt vaak tot onnodig zwaar gedimensi- oneerde constructies." Iets vergelijkbaars lijkt het geval bij de ontwikkeling van Euro- pese normen. De Wit: "Je ziet het bij de ont- wikkeling van de nieuwe Eurocodes. Om één norm te krijgen, is consensus nodig. Dat re- sulteert geregeld in een bovengrens, zodat niemand van de lidstaten bezwaar maakt. Daarbij speelt ook dat conservatieve landen vaak het meeste te zeggen hebben." Maatschappelijk verantwoordelijk Van het onderwerp van innovaties is het een kleine stap naar CO?, een andere grote IR. JACQUES LINSSEN Redactie Cement / Aeneas Media auteur Op 1 juni 2023, op de Dag van de Constructeur, werd Hans de Wit van TEC uitgeroepen tot Constructeur van het Jaar. Een prestigieuze onderscheiding, waarmee hij een jaar lang optreedt als ambassadeur van het constructeursvak. Bij diezelfde gelegenheid kreeg Niki Loonen van ABT een eervolle vermelding als 'koploper duurzaamheid'. We vroegen beiden wat in hun ogen de belangrijkste uitdagingen zijn in de bouw, voor constructeurs in het bijzonder. CEMENT 7 2023 ?23 uitdaging waar constructeurs zich meer mee zouden mogen bemoeien. In 2030 moet de uitstoot met 55% zijn teruggedrongen ten opzichte van 1990. Om dat waar te maken zijn innovaties keihard nodig. Loonen: "Dit probleem wordt nog steeds onderschat. Het probleem is echt enorm. Er sterven mensen door de CO?-uitstoot, dat realiseert niet ie- dereen zich. Maatschappelijk gezien heeft de bouw een grote verantwoordelijkheid. Maar ook juridisch zou dit nog wel eens groot kunnen worden. Want wat als organi- saties rechtszaken gaan aanspannen tegen bouwplannen. Je ziet wat procederen op het gebied van stikstof heeft gedaan." Er moet volgens Loonen dan ook snel een eis komen ten aanzien van de materiaalgebonden CO?- emissies. Die moet voor gebouwen worden beperkt tot bijvoorbeeld maximaal 250 kg CO?-eq./m². De constructeur heeft voldoende in zijn gereedschapskist om het verschil te kunnen maken. Loonen: "Probeer slimmer en zuiniger te ontwerpen. Als ik een gebouw zie met kolommen op de bovenste verdie- ping in dezelfde doorsnede als de onderste, vraag ik me af: waarom? Door aan dat soort dingen meer aandacht te besteden, kan op een vrij eenvoudige manier materiaal wor- den bespaard." Om zuiniger te bouwen moeten we ook meer kijken naar bestaande constructies. Daar kunnen we volgens De Wit meer van leren. "Neem de Limfjordstunnel. Ondanks wat schades, presteert die na al die jaren nog steeds prima. We kunnen veel leren van hoe corrosie van wapening zich al dan niet ont- wikkelt. Die informatie zou je kunnen ge- bruiken bij andere constructies, wat de CO?- footprint zeker ten goede zou kunnen komen. Misschien moeten we wel wat coulanter zijn, daar waar dat aantoonbaar kan." Ook ten aanzien van levensduur moe- ten we ons afvragen of we op de goede weg zijn. De Wit: "In sommige projecten wordt nu al een levensuur van 150 jaar geëist. Dat heeft zijn weerslag op het gebruik van materialen. Maar zo ver kunnen we helemaal niet in de toekomst kijken. Wie zegt mij dat constructies tegen die tijd om andere redenen niet meer voldoen aan het doel waarvoor ze zijn gerea - liseerd, of simpelweg niet meer nodig zijn?" Het zijn ingewikkelde dilemma's: nu bouwen met overcapaciteit zodat de toekomstwaarde wordt vergroot, of juist zuinig bouwen om op korte termijn de CO?-uitstoot te reduceren. De Wit: "Dit soort vragen zijn niet eenvoudig te beantwoorden, maar we moeten ze wel be- spreekbaar maken. En een goed advies van ons als ingenieurs is daarbij essentieel." 2 Eerste stort voor de Femernbelttunnel, die wordt gebouwd met de zinktunneltechniek, bij uitstek het specialisme van Hans de Wit, foto: Femern A/S "We richten ons vaak te veel op het zetten van vinkjes zonder het einddoel voor ogen te hebben. Die cultuur is funest voor innovaties" WIE IS HANS DE WIT? Hans de Wit is managing director van Tunnel Engineering Consultants (TEC), een samenwerkingsverband tussen Royal HaskoningDHV en Witteveen+Bos. De Wit heeft meegewerkt aan een groot scala aan toonaangevende projecten, alle met grote maatschappelijke rele- vantie. Bekende voorbeelden zijn de Hongkong-Zhuhai-Macau-brug/tunnel, de langste zeebrug ter wereld, de Noord/ Zuidlijn in Amsterdam en ? momenteel in uitvoering ? de Femernbelttunnel, tussen Denemarken en Duitsland. Deze laatste wordt de langste tunnel die is gebouwd met de zinktunneltechniek, bij uitstek het specialisme van De Wit. Namens TEC gaat De Wit zich de komende tijd inzetten voor een groot renovatieprogramma van zeven Zuid-Hollandse tunnels. De Wit is een graag geziene spreker op internationale congressen en doceert aan de TU Delft en internationaal.. 2 24? CEMENT 7 20 23 Serie columns Over de rol van de constructeur bij deze uit- dagingen zijn De Wit en Loonen het wel eens. Die is groter dan vaak wordt aangeno- men. De beroepsgroep zou die rol steviger moeten pakken. Om te beginnen dingen in twijfel durven trekken en de juiste vragen stellen. En als het nodig is ook op de rem trappen, een streep durven trekken. Uiter- aard is de constructeur niet de enige die zich moet bekommeren om deze uitdaging. Het zijn stuk voor stuk ketenvraagstukken. Ook de opdrachtgever moet zich thema's als innovatie en CO? aantrekken. Het begint im- mers al bij de juiste uitvraag. Het zijn onderwerpen die De Wit en Loonen aan het hart gaan. Dat geldt voor meer the- ma's. Denk aan samenwerking, kwaliteit, digitalisering, creativiteit en veiligheid. Beide heren zijn daar nog lang niet over uitgepraat. Graag doen ze daar het komende jaar hun zeg je over, als ambassadeurs van het vak. Ook in Cement: vanaf komend nummer star- ten we met een serie columns onder de titel 'Volgens de Constructeur van het Jaar'. 3 Niki Loonen was nauw betrokken bij de ontwikkeling van een CO 2-vriendelijk hybride betonmengsel voor Voorbij Prefab, foto: Voorbij Prefab 3 CONSTRUCTEUR VAN HET JAAR Meer over de verkiezing Constructeur van het jaar, die plaatsvond tijdens de Dag van de Constructeur op 1 juni 2023, staat in het bericht Hans de Wit gekozen tot Constructeur van het Jaar 2023. NIKI LOONEN Hoewel hij er wel voor is opge- leid, is Niki Loonen geen typi- sche constructeur; hij is eigenlijk nooit als constructief ontwerper betrokken bij projecten. Wel houdt hij zich binnen ABT als senior adviseur veel bezig met het materiaal beton, specifiek met de fenomenen krimp en scheurvorming. Zowel om scha- des te voorkomen als om scha- des de beoordelen. Dit speelt onder meer bij bedrijfsvloeren. Ook heeft Loonen in de afgelo- pen jaren veel kennis opge- bouwd over de interactie tussen de ondergrond en een gebouw. Op het gebied van duurzaam- heid is Loonen zeer actief. Zo was hij nauw betrokken bij de ontwikkeling van een CO?- vriendelijk hybride betonmeng- sel voor Voorbij Prefab. En als docent bij de Betonver- eniging draagt hij zijn kennis over duurzaamheid over aan anderen. "Misschien moeten we wel wat coulanter zijn, daar waar dat aantoon- baar kan" CEMENT 7 2023 ?25 Sinds hogesterktebeton op steeds grotere schaal wordt toegepast, is autogene krimp van beton een onderwerp van discussie. Niet dat men vóór die tijd niet wist van het bestaan van autogene krimp, maar het fenomeen werd verwaarloosbaar klein geacht. Voor uitdrogingkrimp lag dat anders. In beton- voorschriften is uitvoerig beschreven hoe uitdrogingskrimp kan worden bepaald als functie van de mengselsamenstelling van het beton, de afmetingen van een betonele- ment en de omgevingscondities. Voor de grootte van de uitdrogings- krimp speelt met name de water-cement- factor (wcf ) een grote rol. Hoe lager de water-cementfactor, hoe kleiner de uitdro- gingskrimp. Een lage water-cementfactor resulteert ook in een hogere sterkte en lagere porositeit van het beton. Dat laatste komt vooral de levensduur ten goede. Maar de prijs die voor al deze voordelen van hoge- sterktebeton moet worden betaald, is een grote autogene krimp. Hierdoor worden be- tonmengsels scheurgevoelig, met name in de verhardingsfase. Verwaarlozen van de autogene krimp kan dan ook niet langer. Re- cente versies van betonvoorschriften geven ook waarden voor de autogene krimp. Nu is het meestal zo dat voorschriften rekenregels bevatten die gebaseerd zijn op algemeen aanvaarde, geconsolideerde kennis. Maar in alle eerlijkheid moet worden gezegd dat de kennis over autogene krimp het stadium van geconsolideerde kennis nog niet heeft bereikt. Vanuit materiaalkundig oogpunt be- staan er vragen over de aard en grootte van autogene krimp. En voor de constructeur zijn er vragen over de wijze waarop autoge- ne krimp in berekeningen moet worden meegenomen. In dit artikel wordt nader op deze vragen ingegaan. PROF.DR.IR. KLAAS VAN BREUGEL TU Delft, fac. CiTG auteur Invloed kruip op autogene krimp Er gaat steeds meer aandacht uit naar autogene krimp van beton. Dit fenomeen speelt met name bij betonmengsels met een lage water-cementfactor een grote rol. Vanuit materiaalkundig oogpunt zijn de aard en grootte van autogene krimp echter nog steeds aanleiding voor discussie en onderzoek. En voor de constructeur zijn er nog vragen over de wijze waarop autogene krimp in berekeningen moet worden meegenomen. Kruip blijkt hierbij niet te onderschatten. Wat als autogene krimp deels uit kruip bestaat? 26? CEMENT 7 20 23 Autogene krimp: het fenomeen Autogene krimp is een vorm van krimp die plaatsvindt in verhardende cementsteen zonder dat daarbij vochtuitwisseling met de omgeving plaatsvindt. Daarin onderscheidt autogene krimp zich van uitdrogingskrimp. Bij uitdrogingskrimp staat het uitdrogende beton vocht af aan de omgeving. Als gevolg daarvan daalt de relatieve vochtigheid in het poriesysteem van de cementsteen. Bij auto- gene krimp is ook sprake van een daling van de relatieve vochtigheid in het poriesysteem, maar deze daling is nu het gevolg van ver- bruik van water voor de reactie van het ce- ment met water, ofwel het hydratatieproces.De reactieproducten hebben een klei- ner volume dan het gezamenlijke volume van het cement en het water waaruit de re- actieproducten zijn ontstaan. Deze volume- afname wordt chemische krimp genoemd. Deze chemische krimp manifesteert zich in de vroege fase van het verhardingsproces als een volumeafname van de verse, nog plastische cementsteen. Met voortschrijden van het hydratatieproces wordt langzaam een microstructuur opgebouwd. Naarmate de microstructuur sterker en stijver wordt, zal deze zich verzetten tegen volumeafname door chemische krimp. Vanaf dat moment manifesteert de chemische krimp zich als lege poriën in de cementsteen en droogt het beton langzaam uit. Het nog aanwezige wa- ter trekt zich terug in de kleine poriën van de cementsteen, terwijl de grote poriën langzaam leeg raken en de relatieve vochtig- heid (RV) in de poriën steeds verder daalt. Een willekeurige fase in het verhardingspro- ces is schematisch weergegeven in figuur 1. Bij daling van de relatieve vochtigheid in het poriesysteem wordt een mechanisme in wer - king gezet dat leidt tot autogene krimp. Dit mechanisme behelst het ontstaan en toene - men van capillaire spanning ( ?cap) in het po- riewater. In feite is dit hetzelfde mechanisme dat v erantwoordelijk is voor uitdrogings - krimp. Het verschil met uitdrogingskrimp is dat daarbij een uitdr ogingsfront zich vanaf het betonoppervlak langzaam naar binnen beweegt, terwijl bij autogene krimp de uitdro - ging gelijkmatig over de hele betondoorsnede optr eedt. Een ander verschil tussen autogene krimp en uitdrogingskrimp betreft de snel - heid waarmee het uitdrogingsproces plaats - vindt. Afhankelijk van de grootte van de door - snede van een betonelement, kan een uitdr ogingsproces jaren duren en vindt het uitdrogen plaats in het zo goed als volledig verharde materiaal. Bij autogene krimp, daarentegen, is het uitdrogingsproces direct gekoppeld aan het verhardingsproces. Als het verhardingsproces stopt of uiterst langzaam verloopt, dan zal verdere daling van de RV door zelfuitdroging verwaarloosbaar klein worden of volledig tot stilstand komen. Het krimpmechanisme nader beschouwd Het poriesysteem van cementsteen kunnen wij ons voorstellen als een netwerk van onderling verbonden uiterst dunne buisjes ( fig. 1). Water dat zich in dit porienetwerk bevindt zal zich terugtrekken in de kleinste poriën. Op het scheidings vlak tussen lege en met water gevulde poriën vormt zich een me - niscus. In een evenwichtstoestand is er een v aste relatie tussen de relatieve vochtigheid in de lege poriën, de oppervlaktespanning van het water ?, de poriediameter D van de groot- ste nog met water gevulde porie en de span - ning in het capillaire poriewater ?cap. Voor de capillaire spanning geldt bij benadering: apc D = () () () () w ap el S 12 1 3 c S E K ?? = ?????? ( ) () ( ) cr el \f\f t t = () () () () () () 1.\b5 n d \f1 t t w t t c ?? ??= + ???? ?? ?? ?? (1) In de gr ondmechanica wordt een dergelijke capillaire spanning ook wel zuigspanning genoemd. Bij voortschrijden van de hydrata - tie neemt de hoeveelheid water in het porie- systeem af, daalt de relatieve vochtigheid, 1 1 Schematische weergave van uitdrogend capillair porienetwerk in verhardende cementsteen. Water trekt zich terug in kleine capillaire poriën. water-cement mengsel: t = 0 volledig verzadigd: S w = 1 poriestructuur: t > 0 verzadigingsgraad: S w < 1 CEMENT 7 2023 ?27 trekt het nog aanwezige water zich verder terug in de kleinere poriën en neemt de ca- pillaire spanning in het poriewater toe. Door de zuigspanning in het capillaire water wordt de ruimtelijke microstructuur waarin het water zich bevindt onder druk gezet. On- der invloed van de opgewekte drukspanning zal het microstructuurskelet willen krimpen. Het is deze krimp die, per definitie, autogene krimp wordt genoemd. Hoe groot deze autogene krimp is hangt af van de weerstand die de microstructuur tegen de drijvende krimpkracht kan mobili - seren. Deze weerstand wordt bepaald door de elasticiteitsmodulus van de cementsteen E( ?) op het tijdstip dat de capillaire spanning op de microstructuur aangrijpt. De grootte van de drijvende kracht die tot autogene krimp leidt, wordt, naast de ca- pillaire spanning ?cap, ook bepaald door de verzadingsgraad S w(?) van de cementsteen. Bentz et al. (1998) stellen voor om de resulte- rende krimprek ?el(?) te berekenen met de formule: apc D = () () () () w ap el S 12 1 3 c S E K ?? = ?????? ( ) () ( ) cr el \f\f t t = () () () () () () 1.\b5 n d \f1 t t w t t c ?? ??= + ???? ?? ?? ?? (2) w aarin v de Poisson constante is en K s de bulk modulus van het microstructuurskelet (zie ook Lu [1]). De verzadigingsgraad S w(?), de capillaire spanning ?cap(?) en de elasticiteitsmodulus E( ?) zijn functies van de hydratatiegraad ?. Dit betekent dat bij voortschrijden van het hydratatieproces de berekening van de krimprek ?el(?) stapsgewijs moet plaatsvin- den met steeds aangepaste waarden voor de grootheden in formule (2). Schematisch is dit rekenproces weergegeven in figuur 2. De berekening begint met het bepalen van het verloop van het hydratatieproces. In het schema wordt hiervoor het numerieke simulatieprogramma HYMOSTRUC gebruikt. Met dit programma worden de hydratie- graad ? en de verzadingsgraad S w(?) bere- kend. De relatieve vochtigheid en de capil - laire spanning kunnen daarna worden bepaald als functie van de hydratatiegraad (Van Breugel [9]; Peng [7]), respectievelijk met formule (1). De E-modulus in formule (2) kan worden berekend als functie van de druksterke (indien bekend uit metingen) of als functie van de hydratatiegraad. Het schema van figuur 2 is door Lu [1] ge- bruikt voor het bepalen van de autogene krimp van verschillende betonmengsels. Het eindresultaat van een van zijn bereke- ningen is weergegeven in figuur 2f, links onder in het schema. Het betreft de autogene 2 Rekenschema voor bepalen capillaire spanning ? cap(a). Hydratatieproces berekend met simulatieprogramma HYMOSTRUC (2a). Autogene krimp in 2f betreft mengsel van Zhang et al [10] In de praktijk blijkt dat nadat het hydratatie- proces is gestopt, de autogene krimp toch toeneemt 2 28? CEMENT 7 20 23 -160 -140 -120 -100-80 -60 -40 -20 0 0 714 2128 autogene krimp [?] tijd [dagen] 

o

?
o

?

r

?
?
}
P

v
}
?
?
?
Z
?
]
v
l

P
 D


?
?
?

r

?
?
}
P

v
}
?
?
?
Z
?
]
v
l

P


o

?
?
]
?

Z


v



o

?
?
}
P

v

l
?
]
u
?
l
?
?
]
?


v



o

?
?
}
P

v

l
?
]
u
?


?

l

v



?
?
}
P

v

l
?
]
u
?
P

u

?

v

?
?
}
P

v

l
?
]
u
? krimp van een betonmengsel met wcf = 0,3 en een volumeaandeel aan toeslagmateriaal van 71%. Behalve de krimp, berekend met formule (2), is in figuur 2f ook de autogene krimp weergegeven gemeten door Zhang et al. [10]. Duidelijk is dat de berekende krimp- rek de gemeten autogene krimp ver onder- schat. De reden voor deze onderschatting is het verschijnsel kruip. Het kruipaandeel in autogene krimp In het voorgaande is ervan uitgegaan dat de grootheden, die bepalend zijn voor de ont- wikkeling van de autogene krimp, functies zijn van de hydratatiegraad. Dit impliceert dat, als het hydratatieproces stopt, de auto- gene krimp ook niet verder zal toenemen. In de praktijk blijkt echter keer op keer dat ook nadat het hydratatieproces (zo goed als) gestopt is, de autogene krimp toch toeneemt. De oorzaak hiervan is kruip. Kruip is ook de reden dat al in de vroege fase van de ver- harding de 'elastische' krimp, berekend met formule (2), de gemeten autogene krimp onderschat. Al in de jaren 40 van de vorige eeuw wees Davis [3] erop dat een gemeten krimprek ook een kruipaandeel bevat. In de jaren 60 en 90 kwamen Powers [4] en Person [5] tot eenzelfde conclusie. Dit mag ons eigenlijk niet verbazen. Immers, elk materiaal dat door een belasting onder spanning wordt gebracht, zal, naast een elastische vervorming, ook een tijdsafhan- kelijke (kruip)vervorming ondergaan. In een stapsgewijs rekenproces laat het kruipaandeel ? ?cr(t,?), dat hoort bij een elas- tisch krimpincrement ? ?el(?) , zich bereke- nen met de formule (zie ook [1]): apc D = () () () () w ap el S 12 1 3 c S E K ?? = ?????? ( ) () ( ) cr el \f\f t t = () () () () () () 1.\b5 n d \f1 t t w t t c ?? ??= + ???? ?? ?? ?? (3) w aarin ?(( t, ?) de kruipfactor is. Voor verhardend beton kan een kruipfactor worden toegepast, waarin het effect van het verhardingsproces op de grootte van de kruip wordt meegenomen [8]: apc D = () () () () w ap el S 12 1 3 c S E K ?? = ?????? ( ) () ( ) cr el \f\f t t = () () () () () () 1.\b5 n d \f1 t t w t t c ?? ??= + ???? ?? ???? (4) w aarin ?(?) en ?(t) staan voor de hydrata- tiegraad op het tijdstip ? waarop het elasti- sche rekincrement ontstaat en ?(t) de hy- dratatiegraad op het tijdstip t waarop men de kruiprek wil weten. De factoren d en n zijn constanten, waarvoor bij benadering geldt d = 0,35 en n = 0,3. Met formule (4) is het kruipaandeel van de autogene krimp berekend van het in figuur 2f beschouwde mengsel. Figuur 3 toont het resultaat. Het totaal van het elastische aan- deel en het kruipaandeel van de autogene krimp komt heel goed overeen met de g eme- ten autogene krimp. Voor het beschouwde mengsel is het kruipaandeel van de autogene krimp nauwelijks kleiner dan het elastische aandeel. Vergelijkbaar goede resultaten vond Lu voor betonmengsels met hoogoven- 3 3 Gemeten en berekende autogene krimp van Portlandcement beton. Water-cement factor 0,3. Volumeaandeel toeslag: 71%. Metingen: Zhang et al. [10] (Naar Lu [1]) Het verhinderde kruipaandeel van de autogene krimp zal geen spanningen genereren CEMENT 7 2023 ?29 4 4 Vervorming van een cilinderwand belast door de voorspanbelasti