prof.dr.ir.arch.J.Delrue, ir.arch.J.Apers, ir.arch.V.Croes, ir.arch.R.De Lathouwer, ir.arch.F. De Troyer en ir.arch.D.RoelandtsKatholieke Universiteit Leuven, afdeling Ar-chitectuurStructurelebetonelementenvoor woningen in opensysteembouw {lil1Variatiebeperking door systematischepaneelopeningenOnderzoek onder promotorschap van IC-IB(I nterindustri?le studiegroep voor de bouw-nijverheid), medegesubsidieerd door hetIWONL (Instituut tot aanmoediging van hetWetenschappelijk Onderzoek in Nijverheiden Landbouw), uitgevoerd aan de afdelingArchitectuur van de Katholieke Universiteitvan Leuven, met medewerking van het WTCB(Wetenschappelijk en Technisch Centrumvoor het Bouwbedrijf).Het rapport wordt uitgegeven door IC-IB,Lombardstraat 24, bus 6, 1000 BrusselInleidingWordt uiteindelijk geopteerd om het ont"werp uit te voeren met prefab-betonelemen-ten, dan is er in de fase na schetsontwerpmeer informatie over deze produkten nodig.Het doel van de elementencatalogus is dezeinformatie te bieden aan ontwerpers, aanne-mers en producenten. De catalogus bestaatuit twee delen:~ een algemene inleiding,~ een deel waarin de verschillende produ"centen hun produkten op uniforme fichesvoorstellen.ELEMENTENCATALOGUSEen 'elementencatalogus van betonelemen-ten voor woningbouw' is dus slechts eenonderdeel van een meer globale elementen"catalogus, waarin alle bouwelementen zou-den worden voorgesteld, dit wil zeggen zo"wel afbouwmaterialen (o.a. schrijnwerk, lei-dingen en sanitair), als structuurmaterialen,zowel structuurelementen in beton als in an-dere materialen (o.a. hout en staal), zowelelementen voor woningen als voor anderegebouwen (o.a. industriehallen, hospitalenen scholen).In die algemene inleiding dienen de volgen-de drie aspecten te worden behandeld: destructuur van elke fiche, de ordening van deverschillende elementenfiches en de princi-pes van maatafstemming tussen de elemen-ten.De elementencatalogus van betonelemen-ten voor woningbouw (zoals deze als bijlagebij het onderzoekrapport is bijgevoegd) om-vat enkel een voorstel voor het eerste inlei-dende deel van de elementencatalogus.De voorstellen voor een typefiche en vooreen structuur voor het geheel konden vrijeenvoudig op basis van de bestaande gege-vens worden geformuleerd. Een algemeenkader om maatafspraken te maken, dat vol-doende was uitgewerkt, ontbrak echter.Daarom werd op dit aspect vrij uitvoerig in-gegaan. Er werd gezocht op welke maniereen ontwerp dat voldoet aan de richtlijnenHet"aldus ontstane ontwerp geeftbij aanbe-steding de prefab-panelenbouw een re?lekans om competitief te zijn, naast anderemogelijke uitvoeringstechnieken (gietbouwin systeembekistingen, gerationaliseerdetraditionele technieken e.d.).Ontwerpprocedure? De eerste grondplannen worden geschetstop een raster van 30 x 30 cm.? In deze schetsen worden de wandschijvendie dragend zullen zijn, aangeduid. Bij dekeuze hiervan dient alle variatie uit oogpuntvan gebruik maximaallosgemaakttewordenvan deze sector-begrenzende wandpanelen.De sectoren worden, waar nodig, aangepastaan een 60 x 60 cm raster.? De woningen worden onderling gescha-keld en/of gestapeld tot de gewenste stede-bouwkundige fragmenten (straat, plein,steeg, plek e.d.). Dewoningscheidendewan-den worden hierbij als ankerloze spouwmu-ren uitgevoerd.? De te voorziene openingen in de panelenworden geplaatst volgens het 30 x 30 crnraster. Een lijst van panelen wordt, met hetoog op een verdere standaardisatie, beoor-deeldopdevariatie in hetprojectzelf(fig. 1).? Uitwerking van de variatie en opstellen vande voorontwerpplannen.a. De indelingsvarianten voor de vastgestel-de structuur worden uitgewerkt en ge?va-lueerd. Zowel de keuze van de inbouwwan-den als van de natte uitrusting en leidingenzijn hier belangrijk (fig. 2).b. De gevelvariaties worden bestudeerd watbetreft vorm en materialen (fig. 3).? Het dossier voor de prijsaanvraag kan wor-den samengesteld, eventueel aan de handvan een prestatiebestek.DESIGN GUlDEInleidingIn de design guide worden richtlijnen gefor-muleerd die het mogelijk makeneen ontwerpuit te werken zodat het economisch uit tevoeren is in prefab-betonpanelen. Bij hetop-stellen van deze richtlijnen werd getracht dearchitectonische mogelijkheden van dezetechniek maximaal te benutten.De design guide bestaat uit twee delen:1. Als basis worden de volgende werkhypo-thesen en denkmodellen toegelicht: opensysteembouw, maatordening, structuur/in-bouwen sector. Deze begrippen werden ver-duidelijkt in het eerste artikel.2. Daarna wordt een plausibele ontwerp-procedure geschetst, een mogelijke ge-dachtengang om hetontwerpproces te door-lopen. Deze wordt in het volgende samenge-vat.;::IX .J'(6x\Dit is het tweede en laatste deel van eenartikel waarin verslag wordt uitgebracht vaneen onderzoek' dat als doel had na te gaanhoe geprefabriceerde dragende wand- envloerelementen in beton kunnen passen ineen open bouwsysteem voor woningbouw.In dit deel worden de twee documentenwaarin de praktische besluiten van hetonderzoek werden samengebracht, kortweergegeven. Het eerste document (de 'de-sign guide') richt zich naar de eerste fasenvan het ontwerp, het tweede document (de'elementen-catalogus') richt zich naar pro-ducenten, aannemers en naar hen die hetontwerp uitwerken tot in het detail.!lXCement XXXIII (1981) nr. 8 5342Variatiebeperking door het verzelfstandigenvan de 'natte uitrusting'3Verschillende afbouwmogelijkheden voorsystematisch? paneelopeningenvan de design guide het beste kan wordenopgesplitst in panelen, zodanig dat er zoweinig mogelijk variatie ontstaat en dat debekistingen zo eenvoudig mogelijk zijn. Deelementencatalogus bevat het resultaat vandit optimaliseringswerk; voor een ver-antwoording hiervan wordt verwezen naarhet rapport. De hoofdlijnen van deze maat-en plaatsafspraken worden in een volgendeparagraaf besproken.Het tweede deel van de elementencatalogus- de fiches per producent - moet dus nogworden ingevuld. Wel werd als voorbeeldaangegeven hoe twee fictieve producenten(??n van wanden en ??n van vloerplaten) eenbepaald assortimentproduktenkunnen aan-bieden dat slechts een fragment is van hetgamma dat volgens de algemene maataf-spraken is toegelaten.Geselecteerde maat- en plaatsafsprakenDe twee resterende problemen na schets-ontwerpNa de maatafspraken, toegelicht in de designguide en gehanteerd bij het schetsontwerp,dienen nog twee soorten problemen opge-lost te worden om de exacte maten te bepa-len. Ze zijn fundamenteel verschillend en wezullen ze verder noemen: het probleem vanVARIATIt:.de voeg en het probleem van de bouwknoop.Om het onderscheid hiertussen duidelijk testellen, wordt het begrip 'omhullende vaneen element' ge'introduceerd.Elke praktische produktiewijze heeft maat-afwijkingen ten opzichte van de gesteldenorm tot gevolg, bijelk uitzetten van referen"tielijnen op de bouwplaats ontstaan er afwij-kingen en ook het plaatsen van deelementengebeurt met een zekere fout. Daarenbovenkunnen elementen gedurende hun levens-duur maatveranderingen ondergaan onderinvloed van hun omgeving (krachtswerkin-gen, temperatuurschommelingen e.d.}.ln devoeg tussen de elementen moeten al deze/1"-f'~ODUKTIE.maatvariaties kunnen worden opgevangen.Deze voeg mag ook niet te groot zijn omdatvoJg en voegmateriaal ervoor dienen te zor-gen dat de prestaties van de wand (zoalsvochtdichtheid, akoestische isolatie enoverbrengen van krachten) zo goed mogelijkworden voortgezet. De maat en vorm van devoeg hangen dus af van een groot aantalfactoren. Het begrip 'omhullende' maakt hetmogel ijk de globale maten van de elementente bespreken, vooraleer de precieze beslis-singen over maat en vorm van de voeg geno-men zijn. Een omhullende wordt gedefi-nieerd als een theoretisch volume rond eenbouwelement, waarin aan elke zijde van hetelement een halve voeg is ge?ncorporeerd.Cement XXXIII (1981) nr. 8 5354Bouwelementen en hun omhullendeDe hoofdeigenschap van deze omhullendenis dat ze steeds tegen elkaar worden ge-dacht bij elke verbinding (fig. 4).Om de lengtematen van dezeomhullendentebeperken, kan worden gesteld hiervoorslechts veelvouden van een multimoduul teaanvaarden. In dat geval zal spoedig blijkendat het in de meeste ontwerpen onmogelijk isal de lengtematen een veelvoud temaken vandeze multimoduul. Op bepaalde knooppun"ten, waar elementen uit verschillende rich-tingen aansluiten, zal de lengtemaat van deomhullende van een element afwijken vaneen veelvoud van de multimoduul om reke-ning te houden met de dikte van een anderelement. We zullen verder bondig zeggen:De omhullende van elk paneel datdusbij hetdoorlopen van debuitenkring in uurwerkwij-zerszin volgt op een opening is (n x 60 cm) +15 cm (fig. 7).Voor het plaatsen van de binnenwanden be-schikt men over een beperkte vrijheid. Menkan om het even waar beginnen met eenpaneel dat aansluit op een buitenwand (15:2cm voorbij een rasterknooppunt)en dat,evenals de buitenwanden, d??rloopt tot 15:2cm voorbij het rasterpunt bij de volgendeknoop. Er kan worden opgemerkt dat voorelke kring die gesloten wordt, de paneelom-hullende (n x 60 cm) - 15 cm is, dus 15 cmkorter dan normaal. Deze panelen zijngearceerd in figuur 8.In verticale snede bevindt de paneelomhul-lende zich in de 260 cm strook. Voorvloerpla-ten zijn de omhullenden voldoende nauw-keurig gesitueerd door de plaatsingsregelsvan de design guide.In de elementencatalogus worden nog nade-re afspraken gemaakt voorhet buitenspouw-blad van een sandwichpaneel: hoekoplos-singen, oplossen vloerzone en raamaansla-nen aan het volgende knooppunt. De buiten-kring wordt doorlopen volgens de zin van deuurwerkwijzers. AI de paneelomhullendenzijn dus n x 60 cm (fig. 6). Dit alles geldt vooreen gesloten buitenkring. Indien niet de vol?ledige buitengevel is opgebouwd uit struc-tuurelementen van beton, wordt in eersteinstantie gedaan alsof er wel een geslotenbuitenkring zou zijn. Daarna worden de on-gewenste panelen verwijderd. De omhullen-de van de panelen die volgen op de verwij-derde panelen beginnen dan 15 cm eerder.In horizontale snede mag dus worden veron-dersteld dat de structuur axiaal is gesitueerdop het 60 x 60 cm raster (fig. 5). Eerst wordende panelen van de buitenkring geplaatst. Erwordt begonnen bij een willekeurig knoop-punt. De omhullende van elk paneel begintop 15:2 cm voorbij hetsnijpuntvan de raster-lijnen. Elke paneelomhullende loopt doortot15:2 cm voorbij het snijpunt van de rasterlij-De gekozen oplossingen voor de bouwkno-penIn het volgende wordt samengevat welkeplaatsingsafspraken voor de omhullendenvan de beschouwde elementen werden uit-gekozen omwille van hun eenvoud. Hierbijdient te worden opgemerkt dat slechts ??ndikte voor de omhullende van debetonele-menten werd toegelaten, om de variatie om?wille van de bouwknoop te beperken. Eenhele reeks beschouwingen (oplegging vanvloeren, voegprofilering, akoestische pres-taties, noodzaak van kettingwapeningen te-gen het gevaar van voortschrijdende instor-ting, moduleren van de afbouw) hebben er-toe geleid een dikte van 15cm voordeomhul-lende van een wandelement te kiezen. Detotale vloerdikte, ter plaatse van de opleg,werd op 20 cm vastgesteld.omwille van de 'bouwknoop'. Door het kie-zen vaneen ander raster (bijvoorbeeld stro-ken raster in plaats van lijnenraster) of vanandere plaatsingsregels ten opzichte vaneen raster (bijvoorbeeld rakend in plaats vanaxiaal) komen deze afwijkingen omwille vande bouwknoop op andere plaatsen voor ofworden ze eventueel doorgespeeld naareenandere groep elementen.bouwelementenomhullender----', Jo5Situering van betonwandpanelen op hetraster6Gesloten buitenkring in voorkeurszin7Open bU?tenkring in voorkeurszin8S?tuering van structurele binnenwanden tenopzichte van het rasterCement XXXIII (1981) nr. 8 5369Polyvalente kop en diepe voeg van eenbetonelement; horizontale doorsnede90--1't:'+----+'t-"-+-.J6_. --'- -j-gen. Ookdeomhullendenvan ramen,deurenen trapgaten zijn voldoende gedefinieerddoor de design guide.De gekozen oplossingen voor de voegenOm de exacte afmetingen van de beschouw-de betonelementen te kennen, dienen nuenkel nog beslissingen over de voegen teworden genomen.Op twee manieren werdenafspraken hierover geformuleerd:~ voor bepaalde voegen werden vorm enmaten precies omschreven;~ voor andere voegen werden de prestatiesdie worden ge?ist omschreven.Deze laatste oplossing werd verkozen in diegevallen waar het een voeg betreft tussenelementen die praktisch gezien toch doordezelfde producent zullen worden geleverd.Voorbeelden hiervan zijn: de voeg tussen 2vloerplaten, de voeg tussendebuitenspouw-bladen van 2 sandwichpanelen.Een voorbeeld van een gedetailleerde be-schrijving van een voeg levertonsdeaanslui-ting tussen twee of meer wandpanelen. Deomhullenden zoals :ze eerder beschrevenwerden, zijn op verschillende manieren teverbinden: lijmen, vastlassen van ingestorteplaatjes, OlZstorten met beton e.d. Deze laat-ste techniek werd verkozen door de meesteproducenten, waarbij werd geopteerd vooreen vertande voeg. Een dergelijke voeg kande globale stabiliteit verzekeren zonder datwachtstaven aan de paneel uiteinden nood-zakelijkzijn. Deze wachtstaven hinderen im-mers sterk het be- en ontkisten. Figuur 9 en10 geven een horizontale en een verticalesnede door deze voeg. Daaruit blijkt dat detheoretische afstand tussen de elementen 2x V2 cm is. Elk paneel begint met een diepevoeg, tenzij het na een opening in de (bui-ten)kring komt. In dat laatste geval is het 14cm (theoretische maat) langer en steeds af-10Polyvalente kop en diepe voeg van eenbetonelement; verticale doorsnedeCement XXXIII (1981) nr.8gewerkt zonder speciale voegvertanding.Elk paneel eindigt met 0, 1, 2 of 3 ondiepevoegen, afhankelijk van het aantal panelendat verder aansluit. Zo men wenstis het mo-gelijk steeds 3 ondiepevoegen te voorzien endeze achteraf te dichten als er geen paneelaansluit.De noodzakelijke bekistingsvormenHet gevolg van al deze afspraken is dat menkan komen tot eenvoudig om te bouwen be-kistingen. Op die manierkunnenzondergro-te kosten elementen geproduceerd wordenvoor zeer gevarieerde ontwerpen.In deze paragraaf worden enkel de bekis-tingsvormen voor binnenmuren besproken;voor andere elementen wordt verwezen naarhet onderzoekrapport met de bijbehorendedocumenten.Om deze bekistingsvormen te beschrijven,537projecteren we het verticale structuur- eninbouwraster op de bekistingswand (fig. 11).De boven- en onderrand zijn vlak en bevin"den zich steeds op dezelfde plaats: V2 cmbinnen de bovenste en onderste rasterlijn.Voor de beginrand van een paneel zijn ertwee mogelijkheden: ofwel is deze vlak, of-wel heeft hij een diepe voeg. Als de rand vlakis, bevindt hij zich steeds op 7 cm voor deeerste rasterlijn; als de beginrand een diepevoeg heeft, kan hij gevormd worden dooreeninlegstuk(fig. 12a). Detweebeginvormendiemogelijk zijn, worden weergegeven door fi"guur 12b.Voor de eindrand zijn er 9 verschillende vor-men mogelijk die elk om de 60 cm kunnenvoorkomen. AI deze eindvormen kunnenworden verkregen door ervoor te zorgen dateen vlak bekistingsprofiel om de 60 cm kanworden ingesteld, steeds 7 cm voorbij eenDETAIL B---=r-I7-~ -+Z-o I I I I I I I I I I0 I I I I I I I I I II 0 I I I I I I I I II 0 I I I I I I II I I I I I I I I I II I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I-- I I I-- I I I I I~-+- ---,-- --,-- --,-- --,-- -.,-- --.,-.- --.,-- --.,--I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I II I I I I I I I I I II I I I I I I I I I II I I I I I I I I I II I I I I I I I I I II I I I I I I I I I II I I I I I I I I I II I I I I I I I I I II I: I I I I I I I I-- --l-- I-,-- -- -- --j-- --j-- I---l-- --+--__J __----,-- -.-,-- --i-- II 0 I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I II I0I IIII I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I II I I I I I I I I I I I I0lil.-0~010N ....~11Projectie van het verticale raster op debekistingswande~~~~~~~~~_13_._6_0_=_7_80~~~~~~~~~~~~____