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