C.U.R.-commissie E1Arbeidseconomie bijbetonconstructies (V)*StabiliteitsconstructiesU.D.C. 624.012.4:331.01Betonconstructies : arbeidseconomie*De eerste vier bijdragen in deze artike-lenreeks zijn achtereenvolgens versche-nen in Cement XVII (1965) nr. 8; Ce-ment XVII (1965) nr. 9; Cement XVIII(1966) nr. 12, met rectificatie in CementXIX (1967) nr. 5; en Cement XX (1968)nrs. 3 en 4.1Het secretariaat van CUR-commissie E 1is gevestigd in het Bouwcentrum, Wee-na 700, Rotterdam.2De benodigde statische berekeningen zijnuitgevoerd door Meconi N.V. te 's-Gra-venhageVijfde en laatste aflevering in een artikelenreeks verzorgd door CUR-commissie E 1 '), inge-steld voor onderzoek op het gebied van de economie bij betonconstructies. In deze arti-kelenreeks worden gegevens gepubliceerd met het doel de toepassing van economischeoverwegingen bij het ontwerpen en uitvoeren van betonconstructies te stimuleren.In deze bijdrage worden de resultaten behandeld van een beknopt economisch onderzoekvan enkele varianten van stabiliteitsconstructies voor beton-skeletconstructies met 6-12verdiepingen.1. Aanleiding en opzet van het onderzoekIn de praktijk staat vrij weinig algemene informatie ter beschikking omtrent een economischverantwoorde keuze van de stabiliteitsconstructie bij gewapend-betonskeletten. Bij gebou-wen van slechts enkele bouwlagen speelt dit probleem uiteraard in geringere mate dan bijhoogbouw. De commissie heeft gemeend zich bij het onderhavige onderzoek te kunnenbeperken tot de vergelijking van enkele meest voorkomende typen van stabiliteitsvoorzie-ningen bij gebouwen van ca. 6 tot 12 bouwlagen.De strekking van het onderzoek is bewust beperkt tot het aangeven van enkele indicatiesomtrent de invloed op de bouwkosten, de manuren en de bouwtijd door de varianten vande stabiliteitsconstructies.Hoewel het aanvankelijk in de bedoeling lag de stabiliteitsconstructies te vergelijken voorskeletten van resp. 6, 8, 10 en 12 bouwlagen, is het door de commissie achteraf niet nood-zakelijk geacht alle berekeningen voor elk van deze hoogten uit te voeren.W?l zijn de materiaal-hoeveelheden hiervoor berekend2), doch de bepaling van het aantalmanuren en de bouwtijd is slechts uitgevoerd voor een skelet met 10 bouwlagen. Hierbijkwamen namelijk reeds duidelijk gegevens naar voren, zodat voor het aangeven van debeoogde indicaties geen verdere berekeningen nodig werden geacht.Er zijn bij het onderzoek drie typen stabiliteitsconstructies, uitgevoerd in gewapend beton,onderscheiden, te weten:A. stijve portalen in langs- en dwarsrichting van het gebouw, gecombineerd met gemetseldeschachten voor de liften (zie fig. 1a);B. schijven in langs- en dwarsrichting van het gebouw, eveneens gecombineerd met gemetseldeschachten voor de liften (zie fig. 1b);C liftschachten in gewapend beton (zie fig. 1c).Een beknopt onderzoek naar de toepassing van diverse typen van stabiliteitsconstructies bijgewapend-betonskeletten heeft geleid tot bovengenoemde keuze van drie typen.2. Enkele uitgangspunten (zie ook fig. 1)Daar de berekeningen uiteraard slechts een vergelijkend karakter behoeven te hebben, isuitgegaan van een aantal gesimplificeerde basisgegevens.SkeletconstructieVoor de basisvorm van het skelet is uitgegaan van een nuttige belasting, inclusief vloeraf-werking en binnenwanden, van 500 kgf/m2. Het constructietype bestaat alleen uit balken,3,60 m h.o.h., in dwarsrichting, geen randbalken; de vloerdikte bedraagt 12 cm, terwijl voor-zieningen voor trappen, sparingen e.d. worden verwaarloosd.Hoofdafmetingen: in de breedterichting 2 travee?n van 7,20 m (3 kolommen) en in lengte-richting 14 travee?n van 3,60 m; hierdoor ontstaat dus een plattegrond met een breedtemaatvan 14,40 m en een lengtemaat van 50,40 m.Het skelet wordt ingeklemd gedacht op maaiveld-hoogte in de fundering. Voor de stabiliteits-berekeningen zijn de voorschriften van de drie grote gemeenten van kracht (hoge wind be-lasting, c.q. 1 ?% regel).Voor de statische berekeningen is verder aangehouden:? betonkwaliteit K 300;? staalkwaliteit QR 42.Cement XX (1968) nr. 10 386Cement XX (1968) nr. 10 387Fig. 1a t/m 1c geeft de benodigde stabiliteitsvoorzieningen weer voor een gebouw met 10woonlagen. In de figuren 2, 3 en 4 zijn de wijzigingen in de benodigde stabiliteitsvoorzienin-gen weergegeven voor een gebouw van resp. 6, 8 en 12 bouwlagen.Cement XX (1968) nr. 10 388Stabiliteitsconstructiesa. Portalen in langs- en dwarsrichting (type A, fig. 1a)De portalen in dwarsrichting worden gevormd door de dwarsbalken en de drie kolommen3,60 m h.o.h.; de portalen in langsrichting worden gevormd door een middenbalk in langs-richting en de middenkolommen.De portalen zijn berekend met op alle bouwlagen gelijkblijvende kolom- en balkdoorsneden.Liftschachten in metselwerk.b. Schijven in langs- en dwarsrichting (type B, fig. 1b)In de beide kopwanden van het skelet een schijf in dwarsrichting en halverwege een schijfin langsrichting.Kolommen, balken en schijven zijn over de volle hoogte van het gebouw van gelijke af-metingen,Liftschachten in metselwerk.c. Liftschachten in gewapend beton (type C, fig. 1c)Halverwege het gebouw liftschachten met langs- en dwarswanden; het aantal schachten ende schachtafmetingen zijn in principe gerelateerd aan de benodigde liftcapaciteit, uitgaandevan de normale personeelsbezetting van een kantoorgebouw, rekening houdend met het aan-tal bouwlagen.De schachtdoorsneden, kolommen en balken zijn over de volle hoogte van het gebouw vangelijke afmetingen.Studieprogramma1. Statische berekening van de benodigde betonafmetingen en hoeveelheden wapeningsstaal'van de verschillende stabiliteitsconstructies bij een bouwhoogte van resp. 6, 8, 10 en 12bouwlagen.Bepaling van de hoeveelheden bekisting bij de verschillende varianten.2. Globale analyse van de uitvoeringsorganisatie bij de drie typen stabiliteitsconstructies, uit-gaande van een bouwhoogte van 10 bouwlagen. Bij elk van de varianten zijn die uitvoerings-methoden gekozen, die op grond Van de ervaring de gunstigste economische resultatengeven.3. Aan de hand van de resultaten van 1. en 2. volgt de bepaling van de totale bouwkosten,gespecificeerd in materiaalkosten, loonkosten (aantal manuren) en tijdgebonden kosten(bouwtijd). Hierbij is bij de varianten A en C rekening gehouden met de benodigde te metse-len liftschachten.3. ResultatenHoeveelheden beton, bekisting en wapeningsstaalIn tabel I is een overzicht gegeven van de uit de berekeningen gevonden hoeveelheden betonen bekisting. De hoeveelheden zijn aangegeven per bouwlaag en ter vergelijking omgerekendin indexcijfers.Aan de hand van deze gegevens is het volgende af te leiden:? verhoudingsgewijs zijn de verschillen in hoeveelheden beton en bekisting bij gebouwen met6-12 bouwlagen voor de betrokken stabiliteitsconstructies praktisch gelijk: bij 'schijven' isde invloed van de bouwhoogte op de hoeveelheden bekisting het geringst;? stabiliteitsconstructies met 'schijven' zijn onverdeeld gunstiger ten aanzien van de hoeveel-heden beton en bekisting dan constructies met 'portalen' of 'schachten';? stabiliteitsconstructies met 'portalen' zijn ten aanzien van de betonhoeveelheden ongunstigerdan constructies met 'schachten';? omgekeerd zijn constructies met 'schachten' ten aanzien van de bekistingshoeveelheden on-gunstiger dan die met 'portalen'.De hoeveelheden wapeningsstaal zijn alleen berekend voor de verder uitgewerkte variantenbij het gebouw met 10 bouwlagen.De gevonden hoeveelheden hiervan zijn weergegeven in tabel II.Vergelijkbare bouwkostenVoor de bepaling van de kostenverschillen ten gevolge van de betrokken stabiliteitsconstruc-ties bij een gebouw van 10 bouwlagen (zie fig. 1a t/m 1c) werden de volgende kostenelemen-ten opgenomen:Tabel 1Analyse van verschillen in hoeveelhedenbeton en bekisting bij verschillende stabi-liteitsconstructiesaantalbouw-lagentype A type type(met portalen) (met schijven) (met schachten)hoeveelheden per bouwlaagbetonm3bekistingm2verh.bet./bekistingbetonm3bekistingm2verh.bet./bekistingbetonm3bekistingm2verh.bet./bekisting6 202 1492 1/7,4 180 1475 1/8,2 181 1481 1/8,2index 112 101 106 100 100 118 100 100 1188 208 1513 1/7,3 185 1488 :1/8,5 192 1572 1/8,2index 116 103 104 103 101 116 106 106 11810 216 1535 1/7,1 193 1500 1/7,8 199 1619 1/8,2index 120 104 102 107 102 112 110 110 11812 224 1555 1/7 201 1513 1/7,5 204 1642 1/8,1index 124 106 100 112 102 108 113 112 116Cement XX (1968) nr. 10 389Tabel IIHoeveelheden wapeningsstaal (in tonnen)voor de typen , en bij een gebouwmet 10 woonlagenstabiliteits-constructiekolommen balken vloeren wanden totaaltype A 32,4 134,6 35,6 ? 202,6type 30,8 28,6 40,8 57,4 157,6type 31,9 30,9 39,4 53,4 155,61Zie ook publikatie nr. IV (Cement XX(1968) nr. 3 en 4).1. loonkosten - voor bekistingen,voor betonstorten ca.,voor vlechtwerk van wapeningsstaal,voor stelwerk voor metselwerk (bij stabiliteitsconstructietypen A en B),voor metselen en opperen (bij stabiliteitsconstructietypen A en B);2. afschrijvingskosten - voor bekistingen,voor profiel- en stelhout voor metselwerk;3. materiaalkosten - voor beton,voor wapeningsstaal ca.,voor metselwerk (bij stabiliteitsconstructietypen A en B);4. tijdgebonden kosten.Ad 1. LoonkostenDe loonkosten werden bepaald met behulp van gedifferentieerde tijdnormen, ontleend aanarbeidstechnische waarnemingen. De gehanteerde normen zijn optimale normen, exclusieforganisatieverliezen en in de praktijk normaal optredende kostenverhogende externe invloe-den (zie ook de opmerkingen in het navolgende inzake routine-, resp. serie-effect).Ad 2. Afschrijvingskosten.De afschrijvingskosten werden gedetailleerd berekend, gebaseerd op gebruiksfrequenties.Deze gebruiksfrequenties worden in hoge mate be?nvloed door het al dan niet regelmatigkarakter van het project.De basis van het onderhavige studieproject vertoont een zelden voorkomende grote repetitie.Ad 3. MateriaalkostenDe materiaalkosten werden bepaald met behulp van uitgetrokken hoeveelheden en momen-teel gangbare prijzen.Ad 4. Tijdgebonden kostenTer bepaling van deze kosten, werd hiervan een gespecificeerde berekening gemaakt.Deze kosten bestaan uit:? huurwaarde van het materieel;? personeelskosten leiding van het werk;? personeelskosten vast personeel van het werk;? verzekeringen;? diverse verstrekkingen personeel en toezicht;? renteverlies;? algemene kosten;? ondernemingsbeloning en bedrijfsrisico.Teneinde het totale bedrag aan tijdgebonden kosten per variant te bepalen, werd van elkevariant een gedetailleerd organisatieschema 1) opgesteld) waaruit de theoretische bouwtijdwerd bepaald.Daar het zwaartepunt van de berekeningen op het bepalen van de kostenverschillen ligt,werden alleen die kosten in de berekeningen betrokken, die bij de diverse systemen zoudenvari?ren.Deze kosten kunnen vari?ren ten gevolge van:? afwijkende hoeveelheden? ofwel afwijkende tijdnormen? ofwel afwijkende bouwtijdenDe onderstaande kosten, resp. kosteninvloeden werden derhalve niet in de vergelijkingen op-genomen:? de fundering van het gebouw;? de inrichting van het bouwterrein;? de transportkosten alsmede de kosten voor laden en lossen;? de energiekosten voor. machines en verlichting;? het opruimen en schoonhouden van gebouw en terrein;? eventueel precario;? inwerktoeslagen op de loonkosten, omdat de gehanteerde tijdnormen van toepassing zijn naverkregen routine van de handwerkers;? daar deze routine aanvankelijk ontbreekt en de organisatie pas na enige tijd wrijvingsloos envolgens de organisatieschema's zal verlopen (routinevorming van de leiding en op tijd ver-strekken van de gegevens), zal de werkelijke bouwtijd langer zijn dan de theoretische. Detijdgebonden kosten zullen daardoor rechtevenredig toenemen.De afstemverliezen tussen de ploegen arbeiders zijn evenmin verwerkt. Op de invloed hier-van wordt nog nader teruggekomen.Zoals reeds eerder werd vermeld, zijn de uitvoeringsmethoden van de drie systemen zo ge-Cement XX (1968) nr. 10 390kozen, dat deze op grond van de ervaring voor elk van de systemen tot het meest gunstigeresultaat leiden.Enkele belangrijke gegevens over deze uitvoeringsmethode zijn:systeem A (portalen):traditionele bekisting met stalen stempels en zonder prefab-wapening;systeem (schijven):verdiepinghoge prefab-bekistingsschotten en prefab-wapening voor de wanden; overigenstraditionele bekisting met stalen stempels en zonder prefab-wapening;systeem C (liftschachten in gewapend beton):verdiepinghoge prefab-bekistingselementen voor de schachten die gelijktijdig met de onder-liggende vloer worden gesteld en zonder prefab-wapening; overigens traditionele bekistingmet stalen stempels en zonder prefab-wapening.In tabel III is een overzicht weergegeven van de resultaten van de berekende kosten-elemen-ten.Van de totale kostenverschillen zijn ook de indexcijfers aangegeven. Hieruit blijkt duidelijk,dat de vergelijkbare bouwkosten bij systeem (gewapend betonnen liftschachten) hethoogst uitkomen.Een belangrijk kosten-element vormen in dit verband de tijdgebonden kosten, die worden be-?nvloed door de bouwtijd. Deze invloed wordt in de praktijk nog belangrijker dan uit dezeberekeningen blijkt. De afstemveriiezen, die immers buiten beschouwing zijn gelaten (ziehiervoor), be?nvloeden naast de loonkosten ook weer de bouwtijd en hierdoor de tijdgebon-den kosten.Aangezien de liftpartijen in gewapend beton, de afstemveriiezen meer in de hand werken danbij het systeem met portalen of schijven het geval is, is te verwachten dat in werkelijkheidde nadelige kostenverschillen ten aanzien van systeem nog groter zullen zijn. Ook systeemis ten aanzien van de organisatie kwetsbaarder dan systeem A, zodat het kostenverschilhiertussen in de praktijk mogelijk wat meer genivelleerd wordt.Tabel IIIOverzicht van de vergelijkbare bouwkos-ten in guldenssysteem(portalen)systeem(schijven)systeem(liftschachten ingew. beton)Loonkostenkolommenwandenbalken en vloer loonkosten36 11520 970129 760186 845 30 35248 67095 104174 126 32 06045 54598 113175 718Afsehr. bekist.kolommenwandenbalken en vloer afschr. kist c.a.6 48040047 56854 448 6 43012 75042 80961 989 7 58021 61043 11572 305Materialenkolommenwandenbalken en vloer materialen49 15520 000170 090239 245 40 50058 165102 502201 167 42 06542 495102 952187 512Tijdgebondenkosten205 000 205 000 268 000rel. kostenindexcijferf 685 538107f 642 282100f 703 535110Fig. 5Grafisch overzicht van de resultaten uittabel IIICement XX (1968) nr. 10391Samenvatting en conclusiesOm de verschillen in bouwkosten van een aantal stabiliteitssystemen te bepalen, zijn vergelij-kende berekeningen gemaakt.De resultaten hiervan hebben betrekking op een gebouw met 10 bouwlagen voor de stabili-teitssystemen:A. dwars- en langsportalen (gemetselde liftschachten)B. schijven in langs- en dwarsrichting van het gebouw (gemetselde liftschachten)liftschachten in gewapend beton.Tabel IVVerhouding van de bouwkostenvan de drie systemenindexcijfersbouwkostensysteem 107systeem 100systeem 110Voor de vergelijkingen is uitgegaan van een eenvoudig betonskelet met een breedte van14,40 m en een lengte van 50,40 m. De afmetingen van een aantallen liftschachten zijn be-paald op basis van een berekening van de benodigde liftcapaciteit bij gebruik als kantoormet een normale personeelsbezetting. Bij de varianten A en zijn de liftschachten In metsel-werk gedacht en in de kosten-vergelijkingen verwerkt.Uit de berekende resultaten blijkt dat de bouwkosten van de drie onderzochte systemen zichals volgt verhouden (zie tabel IV).Het resultaat geeft aan dat gewapend betonnen liftschachten, die veelvuldig voor stabiliteits-constructies worden toegepast, belangrijk duurder zijn dan de andere systemen, waarbij hetsysteem (schijven) het voordeligst uitkomt.Ten aanzien van systeem zal het effect in de praktijk nog versterkt worden door de nietmeeberekende afstemverliezen, welke zowel de loonkosten en tijdgebonden kosten nadeligbe?nvloeden.Bij gebouwen met minder bouwlagen wordt verwacht dat de ongunstige resultaten van degewapend betonnen liftschachten geringer zullen worden (minder en kleinere liften). Tevensgeldt dat uit statische overwegingen bij lagere gebouwen de importantie van de stabiliteits-constructies minder groot wordt, terwijl bij hogere gebouwen het omgekeerde het geval zalzijn.De commissie acht de resultaten echter duidelijk genoeg, om ten aanzien van de keuze vande stabiliteitsconstructie bij gewapend-betonskeletten, een economische vergelijking tussende verschillende mogelijkheden sterk aan te bevelen.De indruk bestaat dat in de praktijk bij het kiezen van gewapend betonnen schachten vaakeen te voorbarige beslissing wordt genomen.STUVO-prijsvraagvoor het ontwerp vaneen sporthalHet bestuur van de STUVO, Studievereniging tot ontwikkeling van het voorgespannen beton(onderdeel van de Betonverenlging), nodigt ter gelegenheid van het 20-jarig bestaan van devereniging constructeurs, architecten en andere belangstellenden uit deel te nemen aan eenprijsvraag voor het ontwerpen van een sporthal.De STUVO is een vereniging met ongeveer 80 leden uit overheidskringen en bedrijfsleven,die zich sinds de oprichting in 1949 intensief heeft beziggehouden met de theoretische enpraktische ontwikkeling van het voorgespannen beton.Het doel van de prijsvraag is, de bijzondere constructieve mogelijkheden, alsmede de estheti-sche en economisch aantrekkelijke aspecten, speciaal van het voorgespannen beton in hetdaglicht te stellen, ofschoon uiteraard de gelijktijdige toepassing van gewapend beton enandere materialen is toegestaan.De volgende prijzen worden uitgeloofd: een eerste prijs van f 8000,--, een tweede prijs van 5000,-- en een derde prijs van f 2000,--.De jury bestaat uit de heren:ir.W.J. van den Boogaard, raadgevend ingenieur te RotterdamE.Kupers, gemeentelijk inspecteur voor de lichamelijke opvoeding te Amsterdamir.F.W. de Vlaming, b.i., architect te AmsterdamHet prijsvraagprogramma is goedgekeurd door de Permanente Prijsvraag Commissie, inge-steld door de Bond van Nederlandse Architecten (B.N.A.).De termijn van inzending sluit op 31 januari 1969.Het prijsvraagprogramma is vanaf 1 oktober 1968 verkrijgbaar. Het kan worden aangevraagdbij het secretariaat van de STUVO, Zeekant 35, Scheveningen, onder gelijktijdige storting vanf 5,-- op de rekening van de STUVO bij de Alphense Bank te Alphen aan den Rijn, postgiro6471, onder vermelding: 'Prijsvraag sporthal'.Cement XX (1968) nr. 10 392