ir.J.J.M.Font Freiderapporteurwerkgroep 'Design Philosophy',FIP-commissie 'Prefabricage'Ontwerpfilosofiegeprefabriceerde gebouwenResultaten van een in Nederlanden Belgi?voorbereide enqu?tevoor de FIP-commissie 'Prefabricage'InleidingBinnen de FIP-commissie voor prefabricagefunctioneert een werkgroep, die zich bezig-houdt met 'Design Philosophy'. Door dezewerkgroep is in aansluiting op de reeds inFIP-verband gehouden enqu?tes over gepre-fabriceerde ??n verdiepingsgebouwen enbruggen begin 1978, een aanzet gegeven totde enqu?te over geprefabriceerde gebouwenmet 2 en meer verdiepingen.Het doel hiervan is het opstellen van eentechnisch rapport, waarin de meest voorko-mende constructies zullen worden beschre-ven. Ook wordtdaarinde relatie gelegd tussende bestemming van het gebouwen het toege-paste geprefabriceerdesysteem.De werkgroep, in haar werkzaamheden ge-steund door een financi?le bijdrage van Stu-pr?, de mogelijkheid van technische hulpdoor TH-Delft, alsmede de grote inzet vanhaar leden, rekent het derhalve tot haar taak tebeschrijven op welke (goede) wijze de ver-schillende gebouwtypen in geprefabriceerdbeton kunnen worden ontworpen. Het is nietondenkbaar dat het voor te bereiden rapportte zijner tijd zal uitmonden in FIP richtlijnen.Zover is het voorlopig nog niet.In de commissie hebben zitting: 1r.I.J.Barthel,ir.J.J.M.Font Freide (rapporteur), dr.ir.G.Huy-ghe, Ir.J.G. Kraus, ing.M.H.W.Peters, ing.J.P.Straman, (secretaris), Dipl.-lng.J.N.JAVam-bersky (voorzitter).De commissie heeft inmiddels een enqu?tevoorbereid ter verspreiding in de FIP-Ianden,die moet leiden tot de noodzakelijke informa-ties omtrent de onderlinge verschillen in dediverse landen inzake ontwerpfilosofie enbouwomstandigheden. Om deze enqu?te opzijn doeltreffendheid te toetsen, is deze ineerste instantie verspreid in Belgi? en Neder-land. De resultaten zijn in enigszins verkortevorm weergegeven in dit artikel.Kantoorgebouw uitgevoerd met plattelangsbalken, opgelegd op lage consoles, voorde vloeren zijn holle kanaalplaten toegepastCement XXXII (1980) nr. 12Hierbij dient echter opgemerkt te worden, datde tendensen en aanbevelingen, die slechtsuit Belgi? en Nederland afkomstig zijn, alsvoorlopig moeten worden gezien.Afhankelijk van de resultaten van de interna-tionale enqu?te zijn wijzigingen hierin nietuitgesloten.ResponsDe vragenformulieren werden toegezondenaan aannemingsbedrijven, ingenieursbu-reaus, fabrikanten en architecten. In totaalontving de commissie 77 bruikbaar ingevuldeformulieren terug. Hiervan kwamen er 23 uitBelgi? en 54 uit Nederland. De toegezondeninformatie omvatte 202 gebouwen, waarvan72 in Belgi? en 130 in ons land.Verder kan worden opgemerkt dat 1/3 van derespons afkomstig was van architecten eningenieursbureaus en 2/3 van aannemings-bedrijven en fabrikanten.De enqu?te werd in 1979 uitgevoerd. Bij deuitwerking van de verstrekte gegevens is eenschatting gemaakt van de mogelijke afwij-king, die de werkelijkheid kan hebben tenopzichte van de enqu?teresultaten. Voor de790vermelde percentages in het hiernavolgendewordt daarom steeds het interval aangege-ven.De vraagstelling en antwoordenAlgemeenEr is gevraagd naar de functie van het ge-bouw. Er kon gekozen worden uit: parkeerga-rage, fabriek, winkelen supermarkt, sociaalgebouw zoals museum, school e.d., kantoor-gebouw, laboratorium of ziekenhuis.Uit de respons is naar voren gekomen, datprefabricage het meest wordt toegepast inwoongebouwen (44 - 56% van de prefab-gebouwen) en kantoorgebouwen (13-43%).Betreffende de datering van de uitvoeringbleek dat alle beschreven bouwwerken tus-sen 1970 en 1980 zijn uitgevoerd.AfmetingenDe vraag naar de afmetingen leverde (uiter-aard) een gevarieerd antwoord op. Deenqu?-tebetrof middelhoge en hoge gebouwen; bijde besproken projecten in de woningbouwlag het aantal verdiepingen tussen 7 en 13; inde kantoorgebouwen tussen 2 en 11. Opval-lend was het aantal gebouwen met stramien-Kantoorgebouw in 's-Grevenheqe :voorbeeld van dragende gevelelementenfoto's: Theo Wusten, Rijswijk (Z-H)maten,die niet Waren gebaseerd opeen stan-daardmoduul (42 tot 54%).De moduulmaat van 600 mm vormde de basisvoor 34 tot 46% van de gebouwen; de moduul-maat van 1,2 m was aangehouden voor 13 tot23%.HoofddraagsysteemTen aanzien van de vraag naar het hoofd-draagsysteem, blijkt dat woningen bijna uit-sluitend werden gebouwd overeenkomstighet systeem van dragende dwarswanden, dieloodrecht op delangsgevels staan. Dit sys-teem beperkte zich overigens tot wo-ningbouw.Bij kantoren bestond het hoofddraagsysteemuit dragende gevelelementen (25 tot 43%),gecombineerde systemen (32 tot 52%) en hetbalkensysteem waarbij de balken evenwijdigaan de langsgevels lopen (11 tot 27%).StabiliteitDe stabiliteit bleek volgens de antwoordenhoofdzakelijk te worden gewaarborgd doorwanden.Bijkantoren werd de stabiliteit in langsrich-ting ook wel door dragende gevelelementenverzorgd (10 tot 20%).Bij geprefabriceerdegebouwenmoeten voor-zieningen worden getroffen om horizontalebelastingen via de schijfwerking van de vloer-constructies naar de stabiliteitsvoorzienin-gen af te voeren. Bijwoningen geschieddedatveelal door het lassen vanwapening (inclusiefoverlappingslassen) (51 tot 67%) of door hetopsluiten van de vloeren met behulp van ge-wapende of voorgespannen trekbanden (32tot Bijna nooit werd er een druklaagtoegepast.Bij kantoren werd de schijfwerking op ver-schillende manieren verkregen: door toepas-sing van een druklaag (15tot31 %), lassen vanwapening, aan elkaar lassen van ingebeton-neerde stalen onderdelen, aanbrengen vaneen trekband (23tot 41%), in hetwerk gestortevloeren (15 tot 31%) en met behulp van ge-combineerde systemen (9 tot 23%). Opge-rnerkt kan worden dat bij kantoren in 56 tot74% van de gevallen zonder druklaag werdgewerkt.Het gekozen systeem bleek afhankelijk vanhet toegepaste vloertype. Bij TT-vloeren werdnog in meerderheid met druklagen gewerkt,ofschoon in enkele gevallen ook gelaste sta-len platen werden gebruikt. Bij kanaalvloerendaarentegen kwam een druklaag veel mindervoor; hierging de voorkeur uit naar het lassenvan wapening en naar trekbanden. Hetzelfdegeldt voor massieve vloerplaten.Gebruikte elementenBij de vraag naar de gebruikte elementen,wordt een onderscheid gemaakt in vloeren,balken, frames, wanden, balkonplaten, trap-pen en gevelelementen.Vloeren. Er werden in hoofdzaak standaard-elementen. In het geval van massieve vloerenwas er in de helft van de gevallen sprake vanstandaardelementen. Bij de in de enqu?te be-trokken woongebouwen kwamen alleen mas-sieve vloeren (65-80%) en kanaalplaatvloeren(20-35%) voor. Bij de kantoorgebouwen is deverdeling als volgt: TT-vloeren (35-57%), ka-naalplaten (13-31%) en rnassievevloeren (10-30%). In deze volgorde neemt ook de gemid-delde overspanning af.54%30%). In deze volgorde neemt ook de gemid-delde overspanning af.De nuttigevloerbelastingen, die bij debereke-ning worden aangehouden, zijn in figuur 1 inbeeld gebracht.Balken. Bij balken kwamen niet-standaard-elementen vaker voor (20-40%). Zij warenmeestal rechthoekig van vorm met een grote-re hoogtedan breedte, maar het tegenoverge-stelde komt ook voor.Bij kantoren werden in 40-60% van de geval-len geen balken gebruikt. In de woningbouwkwamen nagenoeg geen balken voor.Kolommen. Deze waren in 43-63% van degevallen geen standaardelementen en wer-den bij geprefabriceerde gebouwen voor 4-13% in het werk gestort. Zij waren voor 80-95% rechthoekig, waarbij vierkante kolom-men duidelijk minder voorkomen dan recht-hoekige.In ongeveer de helft van de gevallen lopengeprefabriceerde kolommen over twee ofmeer verdiepingen door.Frames. Bij 58-66% van de kantoorgebouwenkwamen geprefabriceerde elernenten voor inde vorm van TT-frames, H-frames of kaderele-menten. Meestal was er dan geen sprake vanstandaardelementen.Wanden. In kantoren werd nog een grootper-centage van de wanden in het werk gestort(40-75%). Bij woningen werd de meerderheidgeprefabriceerd (92-100%).Balkonp/aten. Deze werden in hoofdzaak ge-prefabriceerd.72%1Nuttige vloerbelastingen die bij berekeningenworden aangehoudenCement XXXII (1980) nr. 121,5algemeen7916,5 >6.5kN/mkantoren12%6,5 6,5 2,5 3,5woningenKantoorgebouw in Sittard _ voorbeeld vanniet-dragende gevelelementenTrappen. Trappen werden nog vaak in hetwerk gestort, bij kantoren gebeurde dat in37-61 % van de gevallen.Gevelelementen. Wanneer bij kantoren ge-velelementen werden toegepast, waren dezevoor 60-86% dragend uitgevoerd. Dit is bij55-75% van de geprefabriceerde kantoorge-bouwen het geval.Verschillen tussen Nederland en Belgi?Er zijn in wezen geen verschillen geconsta-teerd tussen Belgische en Nederlandse bouw-wijzen. Wel is gebleken dat in Belgi? de toe-passing van dragende gevelelementen in ge-prefabriceerde kantoren veel groter is100% tegenover 20-45% in Nederland). In ver-band daarmee valt het te begrijpen, dat in Bel-gi? bij geprefabriceerde kantoren veel minderbalkenvloeren werden toegepast (17-41%tegenover 62-86% in Nederland)Geprefabriceerde parkeergarage in's-Gravenhage, de stabiliteit wordt in ditgebouw ontleend aan geprefabriceerdewandenCement XXXII (1980) nr. 12Een ander verschil is dat in Belgi?, teneindede schijfwerking van de vloeren te verzekeren,minder gebruik wordt gemaakt van een druk-laag en meer van trekbanden. Toepassing vaneen druklaag: in Belgi? minder dan 10%, inNederland 30 tot 58%. Toepassing van trek-banden: in Belgi? 65-73%, in Nederland min-der dan 18%.ConclusiesIn het voorgaande werd hoofdzakelijk gewe-zen op kantoorgebouwen en woningen. Overandere typen gebouwen kan op grond van deenqu?te weinig worden vermeld. Wel verto-nen scholen, ziekenhuizen, universiteitsge-bouwen en laboratoria overeenkomsten metkantoorgebouwen en hetzelfde kan wordenvermeld van verzorgingshuizen, studenten-792flats en hotels met betrekking tot woongebou-wen.Als algemene conclusie mag gelden, dat hetbouwen met geprefabriceerde elementennauwelijks meer wordt beperkt door de hoog-te van het gebouw. De afmetingen van gebou-wenzijn (gelukkig) verschillend als gevolg vanterreinafmeting en verscheidenheid in ge-bruikseisen.De enqu?teresultaten onderstrepen dat bijeen goed prefabontwerp de stabiliteit wordtverzorgd door in de fundering ingeklemdestabiliserende elementen, zijnde:? kolommen (voor lagere gebouwen), of? schijven, zoals wanden of schijven die ge-vormd worden door dragende geveIelemen-ten (kaderelementen).Hieromheen wordt dan de overige constructiemin of meer los op elkaar gestapeld.Stabiliteitsvoorziening door portalen met stij-ve knoopverbindingen (frames) betekenenveel te ingewikkelde verbindingen, ze gevenoponthoud en zijn niet verantwoord.Helaas laat de modulaire co?rdinatie in Belgi?en Nederland nog veel te wensen over, of-schoon maatafspraken, zoals bekend, een po-sitieve invloed hebben op de kostprijs.WoongebouwenMeer dan bij elk ander type gebouw wordengeprefabriceerde woongebouwen in groteaantallen gereal iseerd. Ook spelen bij het pro-gramma van eisen de landelijke regels envoorschriften een grote rol. Dit komt ondermeer tot uiting door grotere uniformiteit inverdiepingshoogte en vloerbelasting.Opgemerkt werd reeds, dat het hoofddraag-systeem bijna altijd wordt gevormd door wo-ningscheidende wanden, waarop de massieveof gestandaardiseerde kanaalplaten dragen.De vlakke onderkant van deze vloeren brengthet voordeel mee dat geen verdere afwerkingnodig is.Eenvoud is er evenzeer ten aanzien van destabiliteit, die zowel in langs-als dwars-richting wordt verzorgd door de wanden. Om-Geheel geprefabriceerd kantoorgebouw inRijswijk, ook de kernen zijn uitgeprefabriceerde elementen opgebouwd.dat de vloerplaten de onderlinge verbindingvan de stabiliteitswanden vormen, behoeftgeen druklaag te worden toegepast om deschijfwerking te verzekeren. Slechts een een-voudige wapeningsconstructie ter plaatse vande voegen tussen de platen is voldoende.In woongebouwen worden in de regel ook detrappen en balkonplatengeprefabriceerd.Tendensen bij woongebouwenUit de enqu?te komen geen duidelijke ontwik-kelingen naar voren die bij de conclusies eenextrapolatie zouden rechtvaardigen. Het isverder niet aan de commissie voorspellingente doen ten aanzien van veranderingen in dearchitectuuropvattingenin de komende jaren.Ofschoon deze wel een grote invloed zullenhebben op afmetingen en verschijningsvorm,zijn de technische principes hiervan in minde-re mate afhankelijk.KantoorgebouwenIn tegenstelling tot woongebouwen betrefthet hier veel meer individuele, ??nmalige ge-bouwen, met verschillen ten aanzien van ver-diepingshoogte, vloerbelasting en systemenvoor de draagconstructie.Bij de keuze van het hoofddraagsysteemspeelt ook het leidingverloop een belangrijkerol. De stabiliteitselementen in de vorm vanwanden of kernen blijken nog dikwijls in hetwerk te worden gestort. Vermoedelijk wordtdit veroorzaakt door kleine seriegrootte,zwaar belaste verbindingen en gebrek aan er-varing.Het percentage kernen (en wanden) dat welgeprefabriceerd wordt, bewijst echter dat ker-nen wel degelijk geprefabriceerd kunnen wor-den.Aan de schijfwerking van de vloeren wordenhogere eisen gesteld wanneer de horizontalebelasting over grotere afstanden moet wor-den afgevoerd.Wanneer geen druklaag wordt toegepast,dient men zich te realiseren, dat de schijfwer-king bij aaneengeschakelde elementen nogniet volledig bekend is. In zulke gevallen kun-nen bijvoorbeeld zodanige randvoorwaardenworden gecre?erd dat nagenoeg de situatieals bij woongebouwen ontstaat.Geprefabriceerde kolommen zijn in 30-35%van de gevallen hoger dan ??n verdieping ensoms zelfs drie verdiepingen hoog. Die ko-lom lengte moet het resultaat zijn van het af-Cement XXXII (1980) nr. 12wegen van kraancapaciteit, stelhandelingen,mogelijkheden tot maatvast schoren, snel-heid van montage, aantal verbindingen, trans-portmogelijkheden e.d.Frames en kaderelementen worden meestalbeperkt tot ??n verdieping vanwege de be-grenzingendie worden gesteld door gewicht,afmetingen en speciale detaillering met hetoog op transport.Ofschoon onderdelen als balkonplaten en ge-velelementen dikwijls worden geprefabri-ceerd,is dat bij trappen veel minder het geval,enerzijds waarschijnlijk door gebrek aan se-riegrootte, anderzijds door de voorkeur vanarchitecten voor een eigen vormgeving vantrappen.Tendensen bij kantoorgebouwenBij het aangeven van mogelijke tendensen bijde constructieve opzet van toekomstige kan-toorgebouwen (hierbij vooruitlopend op denog te houden internationale enqu?te) wor-den hier twee geprefabriceeerde systemenonder de aandacht gebracht.Type 1Balken evenwijdig aan de gevel. Vloerbelas-ting 3,5 ? 4,5 kN/m2.Verdiepingshoogte ca. 3,5 rn, 6 ? 8 verd iepi n-gen.De kolommen zullen veelal over 2 tot 3 ver-diepingen ineens worden geprefabriceerd.Doordat de kolommen doorgaan over meer-dere verdiepingen zullen de balken op con-soles worden opgelegd. Hierbij worden dekransconsoles steeds meer toegepast.De verbindingen tussen balken en kolom-men worden scharnierend uitgevoerd.De vloerplaten zijn kanaalplaten die eenruimte van 6 of 7,2 m overspannen. Dit vloer-type is een economische oplossing met hetvoordeel van een vlakke onderkant.Door het streven om steeds meer van hetgebouw te prefabriceren en door resultatenvoortvloeiende uit lopende studies, zullendruklagen waarschijnlijk achterwege kun-nen blijven. De meest eenvoudige manier om793dan de schijfwerking van de vloeren te waar-borgen is een trekband van gewapend beton.Mogelijk spelen ook de nieuwe ontwtkkelin-gen in voorgespannen beton (VZA) hier eenrol.Ter beperking van de verdiepingshoogte zuI-len veelal platte balken worden toegepast.De trappen zullen worden geprefabriceerd.De stabiliteit wordt verzorgd door wanden ofkernen. De kernen kunnen worden geprefa-briceerd als aan bepaalde voorwaarden isvoldaan.Type 2Dragende gevelelementen in beton waaropde vloerplaten rechtstreeks zijn opgelegd,eventueel gecombineerd met een balk even-wijdig aan de gevel in het midden van hetgebouw.Deze gevelelementen zullen waarschijnlijk??n verdieping hoog zijn, daar bij meerdereverdiepingen, ten gevolge van de krachtentijdens transport en montage, de voor dezeelementen karakteristieke minimale beton-afmetingen niet meer toereikend zijn.De vloeren zullen bestaan uit kanaalplaat-vloeren zonder druklaag. De stabiliteit zalworden ontleend aan de dragende geveIele-menten.AanbevelingenDe toepassing van prefabricage wordt bevor-derd door:? het vermijden van ter plaatse gestorte druk-lagen;? fabricage van kolommen met een lengte van2 tot 3 verdiepingen;? het toepassen van console-opleggingen;? het streven naar grotere repetitie met ele-mentengewichten van zoveel mogelijk 10ton;? het standaardiseren van verdiepingshoogteen trappen;? het aanhouden van stramienmaten in veel-vouden van 600 mm;? overwegen om ook de stabiliteitsvoorzie-ningen zoveel mogelijk te prefabriceren.