\037 \037\037\036\037\035 \037\037\036\037\035 \037\036\035\034\033\032\031\034\030\027\026 \013\n \037\037\037 \037\037\036\035\034\034\033\035\032 \020\033\035\021 \037\036\035\034\037\033\032\031\034\030 \032\035\024\034\037\023\013 \034 \007\025\037\n\035 \035\022\037\006\035\034\037\f\035\032\031\022\024\037\035\026\017 \035\035\022\037\f\035\n\026\021\004\030\037\033\031\026\034\022\035\026\ \037\003 \024\035\022\021\035\034\037\035\035\022\037\031\031\022\034\013 \032\035\022\005\037\t \032\021\n\025\031\031\034\020\016\006\031\033\033\035\022\005\037\024\026\ \017 \033\026 \036\035\f\037\004\035\037\027\027\023\037\021\022\034\013 \n\035\022\005\037\022\035\035\025\037\n\031\022\037\016\027\022\034 \025\035\034\020\005\037\037\036\035\034\033\032\035\031\030\033\027\033\030\035 \037 \037\036\035\034 \032\031\030\027\036\034\030\026 \037\036\035\036\034\033 \037 \036\035\035\034\037\033\032\035\032\037\030 \037\013\013\013 partners CEMENT 1 2023 ?1 2? CEMENT 1 20 23 42 Dw arskrachtweerstand gebaseer d op scheurwijdte D warskracht in de volgende g eneratie Eurocode voor het ontwerp en de berekening van betonconstructies. 52 Dynamische belast ing op t ribunes (2) D e invloed van scheurvorming op de dynamische belasting van ee n be wegende menigte op een betonnen tribune-element. Artikelen 6 'Maanlanding' acht er station Amst erdam Centraal Deel 1 van een serie over IJboulevard: het ontwe rp van de fietsenstalling. 20 R ol van constructeurs in aanpak klimaat crisis Ee n stappenplan voor duurzame constructies. 34 Geopol ymeerbeton voor inf rastructurele toepassingen P roductie op industriële schaal van pr efab voorgespannen brugliggers. 6 34 Foto voorpagina:?IJboulevard in Amsterdam, foto: Topview Nederland COLOFON Cement, vakblad over betonconstructies, is hét vakblad van en voor constructeurs en verschijnt 8 keer per jaar. Het vakblad is een onderdeel van het kennisplatform Cement, een uitgave van Aeneas Media bv in opdracht van het Cement&BetonCentrum. Uitgave Aeneas Media bv, Veemarktkade 8, Ruimte 4121, 5222 AE 's-Hertogenbosch T 073 205 10 10, www.aeneas.nl Redactie prof.dr.ir. Max Hendriks (hoofd- redacteur), ir. Maartje Dijk, ir. Paul Lagendijk, ir. Jacques Linssen, ir. René Sterken, ir. Cindy Vissering, ing. Henk Wapperom, dr.ir. Rob Wolfs Redactieraad ir. Edwin Vermeulen (voorzitter), ir. Paul Berendsen, ing. Dick Bezemer, prof.dr.ir. Jos Brouwers, ir. Henco Burggraaf, ir. Maikel Jagroep, ir. Hans Kooijman, ir. Ad van Leest, ing. Michael van Nielen PMSE, ir. Paul Oomen, ir. Dirk Peters, ir. Kees Quartel, ir. Ruud van der Rakt, ir. Hans Ramler, ir. Paul Rijpstra, ir. Dick Schaafsma, ing. Roel Schop, dr.ir. Raphaël Steenbergen, prof.dr.ir. Kim van Tittelboom, dr.ir. Rutger Vrijdaghs, prof.ir. Simon Wijte Uitgever/vakredacteur ir. Jacques Linssen j.linssen@aeneas.nl, T 073 205 10 22 Planning en coördinatie Hanneke Schaap h.schaap@aeneas.nl, T 073 205 10 19 Eindredactie Hanneke Schaap, Redactie & Zo, ir. Caroline van der Meulen Ontwerp Twin Media bv, Miranda van Agthoven Vormgeving Twin Media bv, Maarten Bosch Media/advies Leo Nijs, l.nijs@aeneas.nl, T 073 205 10 23 Klantenservice klantenservice@aeneas.nl T 073 205 10 10 Website www.cementonline.nl Overname artikelen Overname van artikelen en illustraties is alleen toegestaan na schriftelijke toestemming. Lidmaatschappen 2023  Kijk voor meer informatie over onze lidmaatschappen op www.cementonline.nl/lidworden of neem contact op via abonnementen@aeneas.nl of 073 205 10 10. Voorwaarden Je vindt onze algemene voor- waarden op www.cementonline.nl/algemene- publicatievoorwaarden Hoewel de grootst mogelijke zorg wordt besteed aan de inhoud van het blad, zijn redactie en uitgever van Cement niet aansprakelijk voor de gevolgen, van welke aard ook, van handelingen en/of beslissingen gebaseerd op de informatie in deze uitgave. Niet altijd kunnen rechthebbenden van gebruikt beeldmateriaal worden achterhaald. Belang - hebbenden kunnen cont act opnemen met de uitgever. ISSN 0008-8811 Inhoud Vakblad over betonconstructies CEMENT 1 2023 ?3 Eens in de zoveel tijd haalt een constructief probleem het landelijke nieuws. Recent weer twee voorbeelden: De Nelson Mandelabrug in Zoetermeer dreigde omlaag te komen en de Prinses Margriettunnel in Friesland kwam deels omhoog. Beide zijn weer (gedeeltelijk) open. Het is indrukwekkend hoe snel de Nederlandse inge- nieurswereld in beide gevallen in actie is gekomen. Opvallend ook dat over beide projecten eerder in Cement is gepubli- ceerd. Een van de problemen bij de Nelson Mandelabrug was een onjuiste detaillering van de wapening in de nokken, precies waar de voorganger van mijn voorganger, Cees Kleinman, in 2006 ? 2009 aandacht voor vroeg. Het onderstreept nog eens hoe belangrijk het is kennis met elkaar te delen, zodat we betere bouwwerken kunnen realiseren en het risico op fouten mini- maliseren. De twee eerder genoemde projecten laten een Kennis is kracht extra reden zien: het vastleg- gen van informatie, mocht die vanwege problemen in de toekomst ooit nodig zijn. Wat nog te weinig gebeurt, is het delen van fouten. Te vaak, merken wij ook bij de reactie, zijn mensen terughoudend om te schrijven over dingen die zijn misgegaan. Begrijpelijk, want meestal is dat van hogerhand niet toegestaan. Maar niet krachtig, want fouten maken kan, maar het is nog meer fout als we daar onvoldoende van leren. Over kennis en kracht gespro- ken. Dorien Staal, drie jaar lang onze vaste columnist, stopt met haar column. Zij heeft in twaalf scherpe stukjes veel losgemaakt in de sector. Wij zijn haar daar zeer dankbaar voor. Maya Sule van Rijkswaterstaat neemt het stokje over. Ook in onze redac- tie een personele wisseling: Marloes van Loenhout heeft de redactie verlaten en Maartje Dijk heeft haar plek ingenomen. Veel dank aan Marloes en welkom Maartje! Max Hendriks Voor reacties: cement@aeneas.nl 52 En verder 5 Snel en een voudig rekenen aan distributiecentrum Breda Gesponsor d artikel over 3D-reken- pakk et Diamonds van BuildSoft. 30 M ijn slotakkoord Column D orien Staal. 32 De jonge const ructeur Caspe r van der Krift over tempera- tuurmetinge n van onderwaterbeton voor Singelgr achtgarage - Marnix. 62 Out-of-the-box-balkons Z orgcentrum Ørestad is het eerste pr oject met doosvormige balkons van hogest erktebeton. 68 Gele zen in Structural Concrete Structur al Concrete Vol. 23/5; over constructief e n materiaalgedrag. 4? CEMENT 1 20 23 auteurs ir. Roy Crielaard TU Delft / Arup p. 20 ? 29 dr.ir. Marco Roosen Rijkswaterstaat p. 42 ? 50 Hendrik Herder Haitsma Beton p. 34 ? 40 ing. Arend Scharringa Provincie Fryslân p. 34 ? 40 ir. Marc Romans Van Hattum en Blankevoort p. 6 ? 18 ir. Casper van der Krift ABT p. 32 ? 33 ir. Mark Spanenburg RO BAM Advies & Engineering p. 52 ? 61 dr.ir. Karel Terwel TU Delft / IMd Raadgevende Ingenieurs p. 20 ? 29 dr. Guang Ye TU Delft p. 34 ? 40 ir. Kirsten Hannema Freelance architectuurjournalist p. 62 ? 67 ir. Sander den Hertog Van Hattum en Blankevoort p. 6 ? 18 ir. Roeder Sewgobind Van Hattum en Blankevoort p. 6 ? 18 ing. Erik de Rooij PMSE Wagemaker p. 6 ? 18 dr.ir. Mladena Lukovi? TU Delft p. 34 ? 40 ir. Dorien Staal Voorbij Prefab p. 30 ? 31 dr.ir. Yuguang Yang TU Delft p. 42 ? 50 dr.ir. Shizhe Zhang TU Delft p. 34 ? 40 Aan dit nummer van Cement werkten mee: CEMENT 1 2023 ?5 gesponsord bericht CB-reeks Meer informatie of direct bestellen? Ga naar de shop op boekenbeton.nl Wil jij je kennis verbreden over beton? Wil jij je kennis verbreden over beton, van het materiaal tot aan de betonconstructie? Dan is de CB-reeks iets voor jou! De boeken gaan in op constructie, uitvoering, betontechnologie en duurzaamheid. De CB-reeks bestaat uit: Basiskennis Beton (CB1) Constructieleer Gewapend Beton (CB2) Constructieleer Voorgespannen Beton (CB3) Ontwerpen in Gewapend Beton (CB4) Praktische Betonkennis (CB5) 1 2 3 4 5 In opdracht van vastgoed- bedrijf WDP heeft Willy Naessens Industriebouw een distributiecentrum voor groente en fruit The Greenery in Breda gerealiseerd. Voor het constructief ontwerp heeft de ingenieursafdeling van het Belgi- sche bouwbedrijf gebruikgemaakt van het rekenpakket Diamonds van BuildSoft, zoals ze dat overi- gens de afgelopen 20 jaar met succes doet in zeer uiteenlopende projecten in binnen- en buitenland. Daarbij zijn snelheid, eenvoud en volledigheid sleutelwoorden. Chris Verbrugghe, constructeur bij Willy Naessens Industriebouw: "Met alle productiviteitstools die Diamonds ons biedt, konden we voor dit pro- ject binnen een week komen tot een gevalideerd constructief ont - werp. Daarbij maakten we onder meer intensief gebruik van de mo- gelijkheid om belastingcombina- ties te importeren in Diamonds." Snel en eenvoudig rekenen aan distributiecentrum in Breda Meer over het distributie - centrum v oor The Greenery in Breda en de rol van het pak- ket Diamons van Buil dso ft staat in het volledige artikel op www.cementonline.nl/ thegreenery . Vervormingen berekend met Diamonds 'Maanlanding' achter station Amsterdam Centraal IJboulevard (1): Ontwerp van de fietsenstalling 1 Inrijden afzinkelement van kade op ponton, foto: Van Hattum en Blankevoort 1 6? CEMENT 1 20 23 Project IJboulevard is een samen- voeging van diverse ontwikkelin- gen aan de IJ-zijde van station Amsterdam Centraal, die worden gerealiseerd op het grensvlak van de De Ruijterkade en het IJ. Hieronder vallen onder andere een fietsen- stalling, een aanvaarbescherming, de inrich - ting van de kade en de pontaanlandingen. In 2015 heeft gemeente Amsterdam beslo- ten deze onderdelen te integreren tot één samenhangend project onder de noemer IJboulevard. Aanleiding voor het project was het aanleggen van een nieuwe aanvaarbescher- ming om de Noord/Zuidlijn, de kapspanten van het station en de achterliggende Michiel de Ruijtertunnel voldoende te beschermen tegen een calamiteitaanvaring vanaf het IJ (fig. 2 en 3). Gedurende de planfase besloten ge- meente en stakeholders om ook de fietsen- stallingsproblematiek achter het station aan te pakken. Dit heeft geleid tot het bouwen van een onder water gelegen fietsenstalling tussen de De Ruijterkade en de nieuw aan te leggen aanvaarbescherming (fig. 3). In het project is tevens de niet afge- bouwde bouwkuip aan de oostzijde van het station geïntegreerd (het zogenoemde Water- plein Oost, fig. 2), zodat deze deel uit kan maken van de aanvaarbescherming. De fiet- senstalling en de aanvaarbescherming wor- den zodanig ingepast in de openbare ruimte, dat het dak van de stalling en de vlonder op de aanvaarbescherming als boulevard zullen worden gebruikt. In dit artikel wordt het ontwerp van de fietsenstalling toegelicht. Aanleiding en functie fietsenstalling Bij het station is een schrijnend tekort aan fietsenstallingen. In de situatie voor de stal- ling werden fietsen gestald op het fietsplat- form aan de westkant en op de voormalige fietspont direct achter het station (fig. 2). De inrichting van deze stallingen oogde erg rommelig. De nieuwe fietsenstalling vervangt deze twee stallingen en creëert ruimte om de fietsen onder water te stallen. Hierdoor kan het dak van de fietsenstalling worden ingericht als boulevard met vrij zicht over het IJ. De nieuwe fietsenstalling heeft een capaciteit voor ruim 4000 fietsen. Randvoorwaarden Met een lengte van 238 m, een verlopende breedte van 17 m in het midden en 24 m aan de uiteinden, oogt de fietsenstalling behoor- lijk slank (fig. 4a). De kromming aan de noordzijde wordt gedicteerd door de vorm van het IJ en de vaarroute van de schepen. Door de langgerekte vorm zijn vier entrees noodzakelijk en twee beheerdersruimtes. De vereiste vrije ruimte tussen de fiet- senstalling en de bestaande omgevingsob- jecten (Pier 10 en de De Ruijterkade) is ten- minste 300 mm. Daarnaast moet de totale constructie aan de noordzijde buiten de PROJECTGEGEVENS project IJboulevard opdrachtgever Verkeer Openbare Ruimte, gemeente Amsterdam opdrachtnemer Van Hattum en Blankevoort architect VenhoevenCS ontwerp Van Hattum en Blankevoort detailengineering Van Hattum en Blankevoort, Wagemaker en Knüwer Bouwadvies engineering en levering staalvezel beton NV Bekaert brandveiligheid SGS Floriaanoplevering februari 2023 Aan de De Ruijterkade in Amsterdam, achter het station Amsterdam Centraal, is de realisatie van de IJ boulevard gereed. Een van de onderdelen van dit bijzondere project is een fietsenstalling. Bepalend in het ontwerpconcept van deze fietsenstalling was het volledig beheersen van de toprisico's. Dit heeft geleid tot een out-of-the-box-ontwerp, waarbij precisiewerk nodig was om de constructie op een complexe stedelijke locatie te realiseren. CEMENT 1 2023 ?7 2 Bestaande situatie projectlocatie IJboulevard, foto: Jannes Linders, © Benthem Crouwel Architects3 Impressie IJboulevard, bron: VenhoevenCS 2 IR. ROEDER SEWGOBIND Sr. Ontwerpleider Van Hattum en Blankevoort IR. SANDER DEN HERTOG Hoofdconstructeur Van Hattum en Blankevoort IR. MARC ROMANS HoofdconstructeurVan Hattum en Blankevoort ING. ERIK DE ROOIJ PMSE Constructeur Wagemaker auteurs 1) station Amsterdam Centraal fietsplatform De Ruijterkade Waterplein Oost Pier 10 fietspont locatie zinktunnel Noord/Zuidlijn 3 1) Aan dit artikel hebben behalve de genoemde auteurs bijgedragen: ir. Sandro Castellani (Specialist Geotechniek, Van Hattum en Blankevoort) en ing. Jaap van Vliet (Sr. Modelleur, Van Hattum en Blankevoort) 8? CEMENT 1 20 23 veiligheidsgrens van de scheepvaart blijven. Deze randvoorwaarden, samen met de te realiseren capaciteit van de stalling én het verlopende bodemprofiel, zorgden voor strenge toleranties aan de geometrie in de ontwerp- en uitvoeringsfase (fig. 5).Ondanks een veranderlijke belasting op het dak van 10 kN/m² en een permanente waterdruk tegen de onderzijde van de vloer van minimaal 44 kN/m², is voldaan aan de voorwaarde om de ruimte in de fietsenstal- ling vrij van kolommen te houden. Alleen ter plaatse van de toegangssparingen zijn enkele kolommen noodzakelijk. Deze zijn uit het zicht gehaald door ze te integreren in de wanden onder de trappen. Door het kolom- loze ontwerp is de ruimte vrij indeelbaar en daarmee toekomstvast. Met een inwendige vrije hoogte van 3,5 m geeft dit kolomloze ontwerp bovendien een adembenemende ruimtelijke uitstraling aan de fietsenstalling (foto 6). Vervormingseisen De fietsenstalling is gerealiseerd in een complexe omgeving: direct tegen het station Amsterdam Centraal aan en midden in het druk bevaren IJ. Daarnaast overkluist de fietsenstalling halverwege de Noord/Zuidlijn- tunnel. Omdat deformaties van de onder- grond tijdens de bouw- en gebruiksfase van de fietsenstalling zouden kunnen leiden tot een onveilige situatie in de tunnel, zijn door de opdrachtgever strenge eisen gesteld aan de toelaatbare vervormingen van de tunnel. Deze zijn maximaal 6 mm, waarbij er een relatie is tussen de verticale- en horizontale verplaatsing loodrecht op de tunnelas (fig. 7). Deze eisen gelden voor een periode van 100 jaar en zijn inclusief de beïnvloeding door een eventuele aanvaring van de aanvaarbe- scherming. Ook voor de vervorming van de kapspanten van het station, die aan de zijde van de De Ruijterkade op een kistdam zijn gefundeerd, zijn door de opdrachtgever strenge eisen gesteld. Zo mogen de verticale en horizontale verplaatsingen maximaal respectievelijk 50 mm en 30 mm bedragen gedurende een periode van 100 jaar. Voor de verschilverplaatsing tussen twee kap- spanten geldt een maximum van 10 mm (fig. 8). 4 Bovenaanzicht (a) en langsdoorsnede (b) fietsenstalling Ondanks de grote belasting op het dak en een permanente waterdruk tegen de onderzijde van de vloer, is de fietsenstalling vrij van kolom - men gehouden 4a 4b CEMENT 1 2023 ?9 5 6 5 Dwarsdoorsnede fietsenstalling en aanvaarbescherming met de randvoorwaarden6 Binnenzijde fietsenstalling, zonder kolommen, foto: Van Hattum en Blankevoort Onvoorziene zaken in de ondergrond De projectlocatie kenmerkt zich door diverse ontwikkelingen in de tijd. Zo lag op de pro- jectlocatie tot eind 19e eeuw het historische haven- en watergebied van Amsterdam, waarna het Stationseiland is aangelegd. Hierbij zijn toen veel objecten verwijderd (onder andere 14 steigers/vingerpieren). Niet bekend is of er eventueel restanten in de ondergrond zijn achtergebleven. De mo- gelijkheid dat er delen van deze constructies in de ondergrond konden worden aangetrof- fen, was een belangrijk uitgangspunt voor het ontwerp en uitvoering van de fietsen- stalling. Ontwerpuitgangspunten en het referentieontwerp 1?Tijdens de bouw én in de gebruikssituatie van de objecten mogen de vervormingseisen van de Noord/Zuidlijn-tunnel niet worden overschreden. 2? Bij het uitvoeren van het project én in de ge- bruikssituatie mogen de vervormingseisen v an de kapspanten niet worden overschreden. 3?De fietsenstalling moet ook na een aanva- ring veilig zijn functie kunnen vervullen. 4?Onvoorziene zaken in de ondergrond kun- nen de ontwerp- en uitvoeringsplannen ne- gatief beïnvloeden, waardoor projectkosten kunnen stijgen en vertragingen kunnen ont- staan. 10? CEMENT 1 20 23 Naast bovenstaande uitgangspunten moest worden voldaan aan onderstaande eisen: Duurzaamheid: minimale milieu-impact in de ontwerpfase ten aanzien van hoeveelheid toegepaste materialen en in de uitvoerings- fase ten aanzien van milieuvriendelijk bou- wen (zie artikel 'Duurzaamheid leidend bij IJboulevard' uit Cement 2021/3). Minimale omgevingshinder: uitvoerings- plannen moeten passen binnen de vereiste BLVC-kaders (Bereikbaarheid, Leefbaarheid, Veiligheid en Communicatie) (zie artikel 'Hoe risicobeheersing leidt tot innovatieve oplossing' uit Betoniek Vakblad 2022/2). Het referentieontwerp voorzag in een geïnte - greerde fietsenstalling en aanvaarbescherming ( fig. 9), gefundeerd op ruim 150 trillingsvrije buispalen. Deze constructie zou worden opge - bouwd uit tien elementen van circa 23 m lang, w aardoor negen voegconstructies nodig zou - den zijn. Voor de bouw was uitgegaan van het toepassen van een bouwkuip. Risicobeheersend ontwerpen In een intensief aanbestedingstraject is het referentieontwerp dusdanig geoptimaliseerd dat niet alleen de toprisico's volledig zijn beheerst, maar ook is voldaan aan de eisen met betrekking tot duurzaamheid en mini- male omgevingshinder. Het aanbiedingsont- werp is zonder enige aanpassing een-op-een in uitvoering gebracht. Na een diepgaande technische analyse van de risico's, was in de pre-kwalificatie - f ase al besloten om de fietsenstalling en de aanvaarbescherming constructief te ont- koppelen (fig. 5). De ruimte tussen beide constructies is daarbij zodanig gekozen, dat bij een aanvaring altijd 500 mm vrije ruimte (ontwerpuitgangspunt/robuustheid) overblijft en de stalling daardoor nooit wordt geraakt. Deze ontkoppeling leidt niet alleen tot een duidelijke krachtsafdracht, maar zorgt er ook voor dat de constructieve veiligheid én de functionaliteit van de fiet- senstalling bij een aanvaring gewaarborgd zijn. Hiermee wordt risico R3 volledig be- heerst. Daarnaast was het onmiskenbaar dat de interactie met de ondergrond en de omge- ving sterk moest worden beperkt. Dat was de reden om het aantal funderingspalen en de paalbelastingen te minimaliseren en de afstand tussen de palen en de omgevings- objecten te vergroten. Immers: 1 H et inbrengen van funderingselementen (palen/damwanden) in de ondergrond ver- groot het risico op negatieve beïnvloeding van omgevingsobjecten. 2 N egatieve beïnvloeding van de omge- vingsobjecten kan worden beheerst door afstand te creëren tussen de funderingspalen en de omgevingsobjecten. 3 Reductie van paalbelasting werkt risico- verlagend t.a.v. vervormingen. 4 Minder funderingselementen verkleint het risico op het stuiten op onvoorziene objecten in de ondergrond. 7 Door de opdrachtgever zijn strenge eisen gesteld aan de toelaatbare vervormingen van de Noord/ Zuidlijn-tunnel en de kapspanten 7 Additionele vervormingseisen Noord/Zuidlijn-tunnel t.o.v. de nulmeting: (A) vervormingsgebied conform eis, (B) zelf opgelegde vervormings- gebied. De blauw e stip geeft de berekende waarden aan van het definitief ontwerp; gemeten waarden tijdens bouw van de fietsenstalling vielen binnen gebied B?8 Additionele vervormingseisen kapspanten op de De Ruijterkade t.o.v. de nulmeting: (A) vervormingsgebied conform eis, (B) zelf opgelegde vervormings gebied. De blauw e stip geeft de berekende waarden aan van het definitief ontwerp; gemeten waarden tijdens bouw fietsenstalling vielen binnen gebied B 8 CEMENT 1 2023 ?11 5 Minder funderingselementen verkleint het aantal uitvoeringshandelingen op de bouwlocatie en daarmee ook het aantal po- tentieel onveilige situaties. Bovenstaande inzichten hebben geleid tot een aantal wijzigingen ten opzichte van het referentieontwerp: a Er is geen bouwkuip gemaakt. De fietsen- stalling is op een voorbouwlocatie voorbereid en getransporteerd naar de bouwlocatie en vervolgens afgezonken op de reeds aange- brachte palen. Deze keuze had als voordeel dat zoveel mogelijk bouwactiviteiten op de voorbouwlocatie kon worden uitgevoerd en daardoor de hinder voor de omgeving kon worden beperkt (zie eerder genoemde Betoniek-artikel). b De af stand tussen de palen en de kistdam is verruimd van 2 m naar 4,5 m. c De af stand tussen de palen en de Noord/ Zuidlijn-tunnel is vergroot van 4 m naar 18 m (de fietsenstalling overkluist de Noord/Zuid- lijn-tunnel, fig. 4). d H et gewicht van de fietsenstalling is geop- timaliseerd door het dak uit te voeren met stalen liggers met een betonnen druklaag en door de (inwendige) hoogtemaat van de stal- ling te balanceren met de opwaartse water- druk. Hierdoor was het mogelijk het aantal buispalen te reduceren van 150 naar 72 stuks. Door de grotere h.o.h.-afstanden van de palen was het mogelijk een flexibiliteitszone in te bouwen in de vloer van de fietsenstalling, waarbinnen de palen eventueel verschoven konden worden bij het tegenkomen van een obstakel in de ondergrond. e H et aantal afzinkelementen is van tien naar drie teruggebracht. Hierdoor is het aantal voegconstructies teruggebracht van negen naar twee, waardoor de kans op mogelijke lekkages sterk is gereduceerd. Met het geoptimaliseerde ontwerp- en uit- voeringsplan (fig. 4 en 5) is ruim voldaan aan de vervormingseisen (risico's R1 en R2). De ontkoppeling van de fietsenstalling en de aanvaarbescherming heeft geleid tot het volledig beheersen van risico R3. Door het reduceren van het aantal palen samen met de flexibiliteitzone is het risico op obstakels volledig beheerst (risico R4). Het minimale materiaalverbruik heeft sterk bijgedragen aan de duurzaamheidseisen en heeft de gekozen uitvoeringsmethode de omgevings- hinder significant vermindert. Overwogen varianten? Varianten om de fietsenstalling volledig als een drijvend object uit te voeren of op staal te funderen, bleken onder gegeven omstandigheden technisch en financieel niet aantrekkelijk te zijn. Echter, in het gekozen ontwerp is de constructie nagenoeg drijvend bij permanente belasting 9 9 Referentieontwerp fietsenstalling en aanvaarbescherming geïntegreerd 12? CEMENT 1 20 23 in de gebruikssituatie. Er heerst dan een funderingsdruk op paalkopniveau van circa 1 kPa. In extreme omstandigheden treden in de palen wel forse druk- en trekkrachten op. Definitief constructief ontwerp In het definitieve ontwerp is de fietsenstal- ling in drie afzinkelementen opgesplitst (element West 90 m, element Noord/Zuidlijn 71 m en element Oost 77 m), waarbij het middelste element de Noord/Zuidlijn over- kluist. Tussen de elementen is een dilatatie- voeg aanwezig, waardoor de elementen onafhankelijk van elkaar kunnen vervormen (fig. 4). Een vulling in de voegconstructies zorgt ervoor dat wel drukkrachten van het ene op het andere element kunnen worden overgebracht (fig. 10). De vloer en wanden zijn uitgevoerd in gewapend beton en op de voorbouwlocatie is op de wanden een staal- betonnen dak aangebracht. Het dak bestaat uit stalen hoofdliggers (HEB700/800/900) waarop een geprofileerde stalen plaat en een betonnen druklaag is toegepast. De druklaag en de liggers zijn ge- koppeld door middel van stiftdeuvels. De stalen plaat fungeert als bekisting voor de betonnen druklaag. Alle stalen hoofdliggers zijn ter plaatse van inkassingen in de wanden op rubberen oplegblokken opgelegd (foto 11). Bij de elementen West en Oost is aan de uiteinden van de hoofdliggers een stalen balk (HEB200) aanwezig die dient als trek- verbinding (fig. 12). Deze neemt de horizon- tale kracht op die door het circa 3,5 m lange overstek van de vloer/wanden ten opzichte van de palenrijen ontstaan (fig. 5). De betonnen druklaag kon hierdoor los van de wanden worden gehouden (fig. 13), waar- door de inwendige krachten in het dek beperkt bleven en deze licht kon worden uitgevoerd. Omdat de elementen West en Oost over de gehele lengte op palen zijn gefundeerd, was een integrale verbinding Het referentie- ontwerp is dusdanig geop- timaliseerd dat de vier toprisico's volledig zijn beheerst en is voldaan aan eisen met betrekking tot duurzaamheid en omgevings- hinder 11 10 10 Voegconstructie in de vloer tussen twee elementen 11 (A) stijlen voor de kopschot, (B) dakliggers met stiftdeuvels, (C) wapening op de geprofileerde stalen plaat, (D) gestorte dek en (E) oplegdetail ligger/wand, foto: Van Hattum en Blankevoort A B C E D CEMENT 1 2023 ?13 dak/wand bij deze elementen niet nodig.Ter plaatse van het element Noord/ Zuidlijn is wel gekozen voor een integrale verbinding tussen het dak en de wanden (fig. 14). Dit aangezien dit element alleen aan de uiteinden op palen is gefundeerd (fig. 4) en zich daardoor als een koker v ormige brug- constructie gedraagt. Op deze wijze kan het dak fungeren als een op druk of trek belaste bovenflens van een koker v ormige element. Slim beheersen van scheurvorming? Het voorkomen van watervoerende scheuren in de betonconstructie in de transport- en eindfase was een belangrijk aandachtspunt. Om de scheurwijdte in de constructie te beheersen is met name in de wanden een combinatie van traditionele wapening en staalvezels toegepast (type DRAMIX 5D 65/60GG). Door het toevoegen van 25 kg staalvezels per m³ beton was aanzienlijk minder langswapening nodig en kon de maximaal optredende scheurwijdte worden teruggebracht van 0,2 mm tot 0,12 mm. In de veelal maatgevende transportfase zijn dan ook geen noemenswaardige scheuren Resultaten uit een 3D-model en een langs- krachtenanalyse komen samen in de uitwerking van de paal/ vloer verbinding 12 Oplegdetail en trekverbinding bij de elementen West en Oost 13 Oplegdetail dak op wand bij de elementen West en Oost trekverbinding betonnen dak afwerking hoofdligger oplegging hoofdligger betonnen wand 12 13 14? CEMENT 1 20 23 opgetreden. De reductie van de traditionele wapening had ook een gunstig effect op de duurzaamheidseisen. Flexibiliteitszones? De afzinkelementen zijn grotendeels voor het aanbrengen van de palen voorgebouwd. Zoals eerder benoemd, is door het aanbrengen van flexibiliteitszones in de vloer rekening gehouden met afwij- kende paalposities. Om de krachten uit de afwijkende paalposities op te kunnen van - gen, is in deze zones extra wapening (o.a. T-head-staven) aangebracht. In de bouwfase is dit in een aantal gevallen nodig gebleken. Rekenmodellen en krachtswerking Voor het bepalen van de verticale paalreac- ties en de krachtswerking in de vloer, de wanden en de liggers van het dak, is per element een 3D-rekenmodel opgesteld in SCIA-engineer. Door de relatief grote lengte van de afzinkelementen hebben opgelegde vervormingen ten gevolge van krimp en temperatuurwisselingen veel invloed gehad op de krachtswerking. In het horizontale vlak zijn de vervormingen daarom bepaald op basis van een langskrachtenanalyse, waar- in de palen en afzinkelementen gemodel- leerd zijn als staafelementen. Ten opzichte van de 3D-modellen geeft deze vereenvou- digde modellering snel inzicht in de onder- linge voegvervormingen tussen de elementen en de vervormingen van en krachtswerking in de palen. De resultaten uit het 3D-model en de langskrachtenanalyse komen samen in de uitwerking van de paal/vloer-verbinding. Met de verticale reacties uit het 3D-model is de invloed van tweede-orde-effecten in rekening gebracht op de vervormingen en krachten die volgen uit de langskrachten- analyse. Verbinding palen Voor de belastingoverdracht tussen afzink- elementen en palen is gekozen voor schar- nierende verbindingen (fig. 15 en fig. 16). Dit vereenvoudigt niet alleen de krachtswerking in de verbinding (geen buigende momenten), maar ook de totale uitvoering (zie ook eer- der genoemd Betoniek-artikel). Door het be- perkte eigen gewicht van de elementen en de opwaartse waterdruk is de verticale paal- reactie, afhankelijk van de belastingcombi- natie, een normaaltrek- of drukkracht. Bij een drukkracht rusten de elementen op de permanente oplegblokken op de bovenzijde van de palen. Trekkrachten worden overge- dragen door GEWI-ankers (korte GEWI- staven met schroefdraad en ankerplaten), die zijn voorgespannen om te voorkomen dat de elementen bij een opwaartse belasting los- komen van de oplegblokken. De afdracht van deze normaalkrachten naar de buispalen vindt plaats via een gewapende betonprop en stalen ringen (zogenoemde knaggen) die gelast zijn aan de binnenkant van de buis- paal (fig. 16). 14 Monoliete verbinding dak/wand van het element Noord/Zuidlijn MEER IN CEMENT E N BETONIEK Zowel in Cement als in Betoniek is eerder een artikel verschenen over het project IJboulevard: 'Duurzaamheid leidend bij IJboulevard' uit Cement 2021/3; 'Hoe risicobeheersing leidt tot innovatieve oplossing' uit Betoniek Vakblad 2022/2. In twee vervolgartikelen in Cement wordt ingegaan op het ontwerp van de aanvaarbe- scherming en op de uitvoering. 14 CEMENT 1 2023 ?15 De maatgevende horizontale dwars- kracht in de verbinding volgt uit de vervor- mingen van de elementen die door de zijde- lings gesteunde palen worden verhinderd, en door de waterdruk tegen de uiteinden van de buitenste elementen. Deze dwarskrachten worden op de palen overgedragen door koker- vormige stalen doken. In deze doken zijn de GEWI-staven opgenomen, die daarin vrij kunnen transleren. De optredende hoekverdraaiingen tussen onderzijde afzinkelement en boven- zijde palen zijn bij de uitwerking van de dook, het GEWI-anker en het oplegblok in rekening gebracht. Door de buigstijfheid van deze drie onderdelen samen, is de verbin- ding in werkelijkheid niet zuiver scharnie- rend en treedt er in deze onderdelen enige momentwerking op. Dit heeft geleid tot een iteratief rekenproces om de drie onderdelen te dimensioneren. Globale uitvoeringsmethode Zoals eerder is aangegeven, zijn de drie afzinkelementen geprefabriceerd op een voorbouwlocatie (Westelijke havengebied, Amsterdam). Na productie zijn de elemen- ten op een afzinkponton gereden (foto 1), te water gelaten, naar de bouwlocatie aan de De Ruijterkade gevaren en vervolgens afge- zonken op de reeds aangebrachte funderings- palen. Nadat de aansluiting paal en onder- kant vloer waterdicht was, is de definitieve paalverbinding gerealiseerd. Vervolgens zijn de voegconstructies aangebracht. Invloed van de transportfase op de afzinkelementen De vier maatgevende stappen tijdens het transporteren van de afzinkelementen zijn weergegeven in figuur 17 (zie ook eerder ge- noemd Betoniek-artikel). Elke transportstap is een belastingsituatie waarop de afzinkele- 15 Doorsnede fietsenstalling t.p.v. mootvoeg: (A) de De Ruijterkade, (B) druklaag dak, (C) stalen dakliggers, (D) wand, (E) vloer, (F) mootvoeg, (G) paalverbinding, (H) bekisting voor mootvoeg en (I) voegvulling PE-HD 16 Paalkopdetail fietsenstalling 15 16 16? CEMENT 1 20 23 menten zijn getoetst. In het nu volgende zijn de bijzonderheden bij deze vier stappen be- noemd: STAP 1: Afzinkelementen transporteren van de voorbouwlocatie naar het afzinkponton Bij de eerste stap, waarbij de afzinkelemen- ten met SPMT's (zelfrijdende voertuigen) werden vervoerd van de voorbouwlocatie naar het afzinkponton, waren de torsie- krachten (wringing) in de constructie maat- gevend. De afzinkelementen West en Oost hebben een asymmetrische vorm, waarbij wanden en dak zoals gezegd niet monoliet verbonden zijn. Hierdoor liggen de buig- en torsiestijfheden van de elementen lager dan bij een symmetrische kokervormige door- snede, zoals bij het Noord/Zuidlijn-element het geval is. Dit zorgde ervoor dat bij het oppakken deze elementen om de lengteas tordeerden. Bij het Noord/Zuidlijn-element waren de vervormingen door de nagenoeg symmetrische vorm en kokervormige door- snede veel kleiner. STAP 2: Rijden van de afzinkelementen op het afzinkponton? De tweede stap, waarbij de afzinkelementen ingereden werden op het afzinkponton (foto 1), was kritiek voor de betonnen constructie vanwege de vervor- mingsinteractie tussen constructie en pon- ton. De elementen mochten geen watervoe- rende scheuren vertonen, maar ook het ponton moest stabiel blijven. Door de ge- deeltelijk gevulde ballasttanks van het pon- ton lag het ponton initieel in langsrichting hol of bol en lagen daardoor de opleggingen voor de afzinkelementen op het ponton niet op dezelfde hoogte. Bij het inrijden van de elementen op het ponton was deze situatie een opgelegde vervorming voor het betref- fende element. Bij het verder ballasten van het ponton veranderden de vervormingen van het ponton voortdurend. Deze vervor- mingen moesten binnen de opneembare deformaties van de elementen blijven. Voor het afzinkelement Noord/Zuidlijn was deze stap het meest kritiek. Door de kokervorm is dit element relatief stijf waardoor een op- gelegde vervorming meer impact heeft op de interne krachtswerking. STAP 3: Ponton laten afzinken en de afzinkelementen laten drijven? In de derde stap werd het ponton afgezonken en door de opwaartse waterdruk kwamen de elementen los van de opleggingen en gingen vervolgens drijven. Om tijdens het varen van de elemen - ten naar de bouwlocatie deze nagenoeg hori- zontaal te houden, is de asymmetrische lig- ging van het zwaartepunt van de elementen g ecorrigeerd door het plaatsen van ballast (big bags, foto 18) op de vloer van de elemen - ten. Om de stabiliteit van de elementen tij- dens het varen te waarborgen, is onder an- dere de invloed van golfslag in rekening g ebracht. Hierbij is lokaal in het midden of aan beide uiteinden een hogere waterdruk tegen de bodem in rekening gebracht. STAP 4: Afzinken van de elementen op de funderingspalen? In de vierde stap, waarbij de elementen werden afgezonken op de palen, was extra ballast in de elementen geplaatst. Daarnaast werden de watertanks op het dak van de elementen gevuld met water. Een be- langrijke randvoorwaarde hierbij was dat de elementen gelijkmatig zouden zakken en landen op de palen. Nadat de elementen op de palen waren geland, is om voldoende 17 Maatgevende stappen tijdens het transporteren van de elementen 17 CEMENT 1 2023 ?17 druk te houden op de tijdelijke waterafdich- tende opleggingen ('de donut-opleggingen', fig. 15) meer ballast in de vorm van big bags aangebracht in de elementen. Met niet-line- aire rekenmodellen is onderzocht waar de big bags moesten worden geplaatst om op alle opleggingen voldoende druk te houden. Daarbij is rekening gehouden met een ver- schil in oplegniveau van +/- 10 mm. Om zeker te zijn van een waterdichte aansluiting én om overbelasting van palen te voorkomen, waren de bouwtoleranties voor het afwerk- niveau van de opleggingen en afwerking van de onderkant van de vloer gesteld op +/- 2,5 mm. Stap vier was de meest spannende stap in het bouwproces, omdat een water- dichte aansluiting noodzakelijk was om de paal/vloer-verbinding te realiseren conform plan.Ook deze stap is met het noodzakelijke precisiewerk heel goed verlopen. Het plaatsen van de elementen op de palen werd daarom gezien als een 'maanlanding' in het IJ achter station Amsterdam Centraal. De transportfase vroeg om een intensieve samenwerking tussen het ontwerp- en uit- voeringsteam. Door continue afstemming is de bandbreedte bepaald waarbinnen het proces gecontroleerd kon plaatsvinden. Dit heeft ertoe geleid dat het transporteren en afzinken van de elementen binnen de gestel- de tijd en bandbreedte is verlopen. Out-of-the-box-ideeën Door vroeg in het aanbestedingstraject de risico's goed te doorgronden én inhoudelijke verdiepingsslagen met de juiste specialisten te maken, is het mogelijk geweest om met out-of-the-box-ideeën en durf de risico's van het project volledig te beheersen. Na de aan- bestedingsfase is de focus van het ontwerp- en uitvoeringsteam op het plan ongewijzigd gebleven. Dit heeft ertoe geleid dat de afzink- elementen van de fietsenstalling zonder schade, binnen de vereiste toleranties, tijdig op de funderingspalen konden worden ge- plaatst voor verdere afbouw. Het project IJboulevard is in februari 2023 opgeleverd. 18 18 Ballast op de vloer van de afzinkelementen, in de vorm van met grind gevulde big bags, foto: Van Hattum en Blankevoort 18? CEMENT 1 20 23 Met een lidmaatschap kun je inloggen op de website en heb je toegang tot alle beschikbare CROW-CUR Aanbevelingen. Interesse? Vraag een lidmaatschap aan via www.cur-aanbevelingen.nl of neem contact op met onze klantenservice 073-205 10 10 Maak jij regelmatig gebruik van CUR?Aanbevelingen? De rol van constructeurs in de aanpak van de klimaatcrisis Een stappenplan voor duurzame constructies 1 Betonnen casco Van Vollenhovenkwartier Rotterdam - transformatie kantoor- naar woongebouw, foto: IMd Raadgevende Ingenieurs 1 20? CEMENT 1 20 23 De CO?-uitstoot van de mens heeft de afgelopen 100 jaar tot een opwarming van de aarde geleid. Dit resulteert steeds vaker in overstromin - gen, periodes van droogte, stormen en branden, met catastrofale gevolgen van dien. We naderen in rap tempo het kantel - punt waarna de effecten van de opwarming extreme vormen aannemen. Het is overdui - delijk dat er gedragsverandering nodig is, om de uitstoot te beperken, zo bevestigt ook IPCC [1]. De bouw heeft een belangrijk aandeel in het bereiken van de nationale en interna- tionale doelstellingen voor het beperken van de emissie van CO? en andere broeikasgas- sen¹. Het bouwen (11%) en gebruiken (28%) van gebouwen zorgt namelijk voor ongeveer 40% van de wereldwijde uitstoot van CO? [2]. In het gebruik van gebouwen is een flinke reductie in uitstoot gerealiseerd. Het aan- deel in de uitstoot ten gevolge van de bouw zelf is daarmee als aandeel gegroeid tot on- geveer een kwart [3] tot de helft [4] van de uitstoot. Het aandeel van de constructie in de uitstoot ten gevolge van de bouw is onge- veer de helft tot twee derde [5]. Deze impact zal alleen maar toenemen door een verwach - te verdere reductie van de uitstoot tijdens gebruik, bijvoorbeeld door passieve gebouw- concepten maar ook door de decarbonise- ring van onze energievoorziening. Het is daarom de hoogste tijd dat constructeurs zich veel bewuster worden van de rol die zij spelen in het verlagen van de milieu-impact van gebouwen en het leveren van een bijdrage in het voorkomen van een klimaatcrisis. Dus: wat kunnen we doen? Eisen MPG Om ook de uitstoot bij de totstandkoming van het gebouw te reduceren, zijn er in Nederland eisen gesteld aan de Milieu Pres- tatie van Gebouwen en GWW-werken (MPG). Deze MPG geeft aan wat de milieubelasting is van de toegepaste materialen in een ge- bouw. Hoe lager de MPG, hoe duurzamer het materiaalgebruik. Bij elke aanvraag van een omgevingsvergunning moet worden aange- toond dat de MPG voldoet aan een vastge- stelde eis. Voor kantoren en woningen was deze eis aanvankelijk 1,0. Voor woningen is deze eis in 2021 aangescherpt naar 0,8. Deze eisen zijn op dit moment nog niet heel be- lemmerend. In 2025 of 2030 zullen ze verder worden aangescherpt naar 0,5. De verwach- ting is dat dan niet meer elke bouwwijze kan worden toegepast. De rekenwijze voor de MPG staat mo- menteel ter discussie. Daarbij gaat het er bijvoorbeeld om in welke mate CO?-opslag in hout moet worden meegenomen en of het uitsmeren van uitstoot over de levensduur wel een goede aanpak is. Daarnaast gaan er steeds meer stemmen op om de eisen nog verder aan te scherpen en om te werken met CO?-budgetten die zijn afgeleid van de wereldwijde doelen voor reductie. DR.IR. KAREL TERWEL TU Delft / IMd Raadgevende Ingenieurs IR. ROY CRIELAARD TU Delft / Arupauteurs MKI, MPG, BENG, CO?-neutraal, LCA, EPD, cascadering, circulair bouwen, donorskelet. De duurzaamheidsdiscussie is de laatste jaren opgelaaid en heeft geleid tot nieuwe termen, afkortingen en in gespecialiseerde duurzaamheidsconsultants met eigen jargon. Door de grote hoeveelheid en soms tegenstrijdige informatie, zie je door de bomen het bos niet meer. Wat is duurzaam construeren eigenlijk? Vraag het drie constructeurs en je krijgt vier verschillende antwoorden. Om de studenten van TU Delft hier meer houvast in te geven is op basis van inzichten uit de literatuur en praktijkervaring een stappenplan opgezet. 1) In dit artikel wordt verder de term 'CO?' gebruikt voor alle broeikasgassen, waarmee in feite wordt gedoeld op CO?-equivalent (CO?e). CEMENT 1 2023 ?21 Huisvestigingsvraagstuk Er is een bestaand gebouwEr is nieuwbouw nodig Werk het ontwerp uit Er zijn donorelementen beschikbaar Verwerk de donorelementen in een nieuw ontwerp 2. Vergroot de waarde van bestaande elementen a. Zoek geschikte donorelementen b. Pas de eisen aan zodat de vraag past bij de bestaande elementen c. Pas donorelementen aan 1. Vergroot de waarde van bestaande gebouwen a. Bouw niet en los de vraag op binnen een bestaand gebouw b. Pas de eisen aan zodat de vraag past bij een bestaand gebouw c. Renoveer of verbouw het bestaande gebouw d. Overweeg afwachten op toekomstige herbestemming e. Win bruikbare constructieve elementen uit het bestaande gebouw f. Sloop en recycle materialen g. Verbranden of storten 3. Voeg waarde toe door lange levensduur en toekomstbestendigheid a. Beschouw reële toekomstscenario's van het te ontwerpen gebouw b. Vergroot de levensduur door een adaptief ontwerp c. Vergroot de levensduur door een ?exibel ontwerp d. Vergroot de levensduur door een remontabel ontwerp 4. Optimaliseer het ontwerp op milieulast a. Vergelijk verschillende varianten, inclusief bio-based en hybride constructies b. Optimaliseer het ontwerp op materiaale?ciëntie door een slimme keuze in het type constructie, de geometrie, de pro?elen en afmetingen c. Beschouw de bouwmethode d. Optimaliseer de materiaalspeci?catie op milieulast e. Compenseer residuele milieulast Impact constructeur Ongeacht de rekenmethode en de doelen moeten constructeurs actie ondernemen. Zij kunnen ervoor kiezen bijvoorbeeld niet op vliegvakantie te gaan naar New York van- af Schiphol (en ongeveer 1,5 ton CO? te be- sparen op een retourvlucht) of om vlees, zuivel en bier uit het dieet te schrappen (en ongeveer 2 ton CO? te besparen op jaarba- sis). Maar verreweg de grootste impact heeft de constructeur door duurzame keuzes te maken in het ontwerp. Uiteraard is dit af- hankelijk van de schaal en de type projec- ten, maar de impact van ons werk is, na een simpele rekensom, één à drie ordes groter dan wat wij met bovenstaande privé- maatregelen kunnen bewerkstelligen. Voor- beelden laten zien dat een besparing van tientallen tot wel honderden tonnen CO? binnen handbereik is op een breed scala van projecten [6]; voor grootschalige projec- ten is een nog grotere besparing mogelijk. Maar dan moet een constructeur wel weten welke keuzes echt duurzaam zijn voor welk project. Stappenplan In Nederland zijn diverse publicaties ver- schenen die een overzicht geven van moge- lijkheden om circulair te bouwen dan wel duurzaam te construeren (10R-model, 5 principes duurzaam construeren, CB'23 etc.). In het Verenigd Koninkrijk, vanuit The Institution of Structural Engineers [7], is een eerste opzet gemaakt van een overzicht van de diverse keuzemogelijkheden die er zijn. Op basis hiervan en met de eigen erva- ring, hebben de auteurs de verschillende modellen en strategieën samengevoegd in een hanteerbaar stappenplan. In dit stap- penplan worden vier kernstrategieën be- noemd (fig. 2): 2 Stappenplan met vier kernstrategieën 2 22? CEMENT 1 20 23 REFUSE REUSE, REMANUFACTURE , REPURPOSE REPAIR , REFURBISH FUTURE REUSE , REPAIR , REFURBISH REFURBISH RECYCLE , RECOVER REUSE nee nee nee nee ja ja ja ja M.b.t. het bestaande gebouw M.b.t. de huisves tings- opgave nee ja nee ja Niet veel ja ja nee ja nee nee Is er een a nder gebouw dat voldoet aan de eisen voor beoogd gebruik? Voldoet het best aande gebouw aan de eisen voor het beoogd gebruik? Bestaa nde situa tie behouden Kunnen de eisen zodanig worden aangepast dat het gebouw voldoet aan de eisen van het beoogd gebruik? Voldoet het bestaa nde gebouw na (construc tieve) ingegrepen aan de eisen van het beoogd gebruik? Is het technisch en ?nancieel haalbaar om het bestaande gebouw grote ndeels te behouden?( ) Ga naar schema nieuwbouw Is het gebouw geschikt voor een andere func tie? Is construc tieve verbouwing vereist? Is tijdelijke leegsta nd acceptabel/?nancieel haalbaar? Zijn er bruikbare construc tieve elementen? Tijdelijke leegstand in afwach ting op herbestemming Hergebruik elementen (m.n. i ndien gebouw demontabel is) Sloop en hergebruik mater ialen en verbranden resten Best aand hergebruiken opknappen/renove ren Construc tieve verbouwing Best aand hergebruiken na opknappen/renoveren zonder veel ja ja nee nee START huisves tingsvraag en ontwerpeisen (inclusief ambi tieniveau duurzaamheid) : Is er wel echt nieuwe ruimtebehoeft e ? Past de nieuwe ruimtebehoe fte in het bestaande gebouw? 1 Vergroten van de waarde van bestaande gebouwen 2 V ergroten van de waarde van bestaande constructie-elementen 3 V ergroten van de waarde door lange levens- duur en toekomstbestendigheid 4 Optimaliser en van het ontwerp op milieu- last Elk van deze strategieën heeft een plaats gekregen in een stappenplan. Stap 1: Vergroot de waarde van bestaande gebouwen (fig. 3) Helaas, maar waar: de meest duurzame constructie is de niet-gebouwde constructie. Wanneer er een huisvestingsvraag komt, moet men zich eerst afvragen of het echt wel nodig is, of dat wellicht het anders invul- len van bestaande huisvesting het (ver-)bou- wen kan voorkomen. Voor de bouwsector misschien geen gewenste boodschap, maar gezien de enorme bouwambitie die er is, kan vermindering in de nieuwbouwvraag geen kwaad. Het moet de verantwoordelijk- heid van de constructeur en het ontwerp- team worden dat de achterliggende doelen van een huisvestingsvraag worden behaald. Daarbij is het niet zo zeer van belang dat er wordt gebouwd of verbouwd. Constructeurs zijn dan veel meer adviseurs die uitdagen en adviseren om duurzame keuzes te maken, dan alleen rekenaars. Wanneer blijkt dat er wel behoefte aan nieuwe huisvesting is, moet worden na - gegaan of het eventuele bestaande gebouw geschikt kan worden gemaakt. Wanneer dit redelijkerwijs niet het geval is, moet worden bepaald of er een ander bestaand gebouw is dat in deze behoefte kan voorzien. Hiervoor moet, vaak op basis van archiefstukken en op basis van NEN 8700, worden bepaald of die constructie voldoet aan de nieuwe eisen. Wanneer de constructieve haalbaarheid van het oorspronkelijke bestaande gebouw of een alternatief bestaand gebouw niet vol - doende is, moet worden gekeken of eisen kunnen worden bijgesteld. Hier ligt een ver- antwoordelijkheid voor de constructeur in het kritisch ondervragen van de opdrachtge- ver en het beschouwen van de daadwerkelijk behoefte. Kunnen er bijvoorbeeld lagere vloerbelastingen worden geaccepteerd? Kan hiermee een ingrijpende versterking worden voorkomen? 3 Stappenplan kernstrategie 1: hergebruik bestaande bouw Het is de hoogste tijd dat constructeurs zich bewuster worden van de rol die zij spelen in het verlagen van de milieu- impact van gebouwen 3 CEMENT 1 2023 ?23 4 4 Voor het kantoor van IMd Raadgevende Ingenieurs werd een loods van Struyken & Co uit 1951 getransformeerd in een modern 'open' bedrijfspand. De bestaande fundering en staalconstructie zijn daarbij in zijn geheel behouden, foto: Vincent Basler Wanneer de eisen niet verder kunnen worden bijgesteld, moet worden nagegaan of het mogelijk is om het bouwwerk aan te passen of te versterken. Naast de technische haal- baarheid is het evident dat de financiële haalbaarheid moet worden getoetst, waarbij wordt bepaald of herbestemming van het bestaande pand een goede business case oplevert. Wanneer er geen sluitende business case is voor herbestemming van het bestaan - de pand, moet worden nagegaan of tijdelijke leegstand acceptabel is met de verwachting van toekomstig gebruik. Wanneer dit ook niet realistisch is, dan rest verantwoorde sloop/demontage. Hierbij moeten zoveel mogelijk elementen worden hergebruikt. Het overige materiaal kan dienen als grond- stof voor nieuwe producten, of in het slecht- ste geval worden verbrand om energie op te wekken. Stap 2: Vergroot de waarde van bestaande constructie-elementen (fig. 5) Als nieuwbouw toch noodzakelijk blijkt, is het goed om eerst na te gaan of er bestaande donorelementen uit een andere constructie beschikbaar zijn, die geschikt zijn voor toe- passing in de nieuwe constructie. Het is van belang dat deze elementen tijdig beschikbaar zijn. Daarnaast moeten ze voldoen aan de eisen. Hiervoor is een nadere constructieve beoordeling nodig en vaak ook materiaaltesten. Daarnaast moet de prijs voor het donormateriaal acceptabel zijn. Vaak zijn er nog diverse, soms kostbare, aanpassingen nodig en moet worden bepaald of na deze aanpassingen er een sluitende business case overblijft. Het is raadzaam om de beschikbare afmetingen en capaciteit van de elementen uit een donorskelet leidend te laten zijn in het ontwerp, omdat er anders te veel aan- UPDATE De verwachting is dat komende jaren het stappenplan kan wor- den geüpdate met de nieuwe inzichten die zullen ontstaan. Studenten en ervaringsdeskun- digen worden uitgenodigd om aanvullingen of commentaar te delen met de auteurs (k.c.terwel@tudelft.nl en roy.crielaard@arup.com). 24? CEMENT 1 20 23 REDUCE by REUSE, REPURPOSE or REMANUFACTURE nee ja nee ja nee ja ja Zijn er geschikte donorelementen beschikbaar binnen redelijke termijn afstand en b udget? Gebruik donorskelet componenten en of elementen Is het technisch en ?nancieel haalbaar om de bestaande elementen te hergebruiken? Voldoen de bestaande elementen aan de eisen voor beoogd gebruik na construc tieve aanpa ssingen? Kunnen de eisen zodanig worden aangepast zodat de bestaande elementen voldoen aan de eisen van het beoogd geb ruik? ( / ) , Ga naar Nieuwbouw het Vervolg : ? Nieuwbouw ? Donorskelet passingen en versterkingen nodig zijn, met hoge kosten tot gevolg. In de praktijk kan het voorkomen dat de optie van een donorskelet pas later in het proces wordt beschouwd, vanwege het later beschikbaar komen ervan. Stap 3: Voeg waarde toe door lange levensduur en toekomst- bestendigheid (fig. 7) Als wordt besloten tot nieuwbouw, is het eerst van belang de toelaatbare milieulast scherp te stellen. De huidige MPG-eisen dragen bij- voorbeeld te weinig bij aan het behalen van de milieudoelen. Een ontwerpteam zal, samen met de opdrachtgever, moeten besluiten een hogere ambitie te hanteren. De laatste tijd wordt dit ook steeds vaker geëist door finan- ciers of vanuit de gemeente bij een tender. Een reële waarde voor de uitstoot van nieu- we constructies die op korte termijn ont- worpen worden, is < 200 kgCO 2e/m² [8]. Vervolgens moet binnen die doelstelling van de milieulast een toekomstbestendig gebouw met een lange levensduur worden 5 6 Een stappen - plan met vier kernstrategieën geeft inzicht in de verschillende mogelijkheden voor duurzaam construeren 5 Stappenplan kernstrategie 2: hergebruik bestaande elementen 6 BioPartner 5 in aanbouw met gebruik van donorstaal uit Gorlaeus-gebouw, foto: René de Wit CEMENT 1 2023 ?25 FUTURE REMANUFACTUREREPURPOSEREUSE ja nee ja Is er sprake van een te verwachten levensduur langer dan 25 jaar? Zijn er vera nderingen in gebruikseisen te verwachten? Hoe frequent zu llen deze eisen zijn? Zijn de beoogde elementen/ componenten poten tieel geschikt voor hergebruik na levensduur gebouw? Nauwelijks: >25 jaar Frequent/periodiek Overweeg adap tief ontwerpen aanpasbare construc ties Overweeg ?exibel ontwerpen zoals grotere vloeroverspanningen en hogere vloerbelas tingen Overweeg remontabele uitvoering zoals , , Ga naar Nieuwbouw Donorskelet: - Nieuwbouw: nadere speci ?cering ontwerpeisen en bepa ling toelaatbare mi lieulast ontworpen. Bij deze strategie gaat het om het inzicht dat op de dag van oplevering een ge- bouw niet af is. Op dat moment begint het 'leven' van het gebouw pas, met alle wijzigin- gen die zich zullen voordoen gedurende de levensduur. Een uitgangspunt om met deze toekomstige wijziging om te gaan is om de verschillende 'lagen' in het gebouw (gevel, draagconstructie, installaties, etc.) zo veel mogelijk los van elkaar te houden [9] (fig. 8). Om deze stap succesvol te doorlopen moet worden bepaald wat de beoogde levens - duur is van de nieuwe constructie in relatie tot mog elijke toekomstscenario's. Wanneer de beoogde levensduur van de constructie (veel) minder is dan 25 jaar, dan is het te overwegen een remontabele constructie toe te passen, wanneer de constructieve elementen redelij - kerwijs geschikt zijn voor hergebruik. Deze str ategie wordt steeds interessanter wanneer materialen schaarser en duurder worden. Wanneer de beoogde levensduur lan- ger is dan 25 jaar, is het van belang om te bepalen of er veel veranderingen in gebruik en bijbehorende eisen worden verwacht. Wanneer er vrijwel geen veranderingen zijn te verwachten, dan moet een degelijk gebouw worden ontworpen dat goed is be- schermd tegen aantastingsmechanismes, zodat het daadwerkelijk lang mee kan gaan. W anneer er frequent de nodige veran - deringen zijn te verwachten, kan het verstan - dig zijn om een constructie te ontwerpen die een voudige aanpassingen van gebruik moge - lijk maakt. Bijvoorbeeld door een bepaalde modulair e maat te hanteren, waarbinnen aanpassingen van bijvoorbeeld installaties en scheidingswanden mogelijk zijn. Daar - naast kan worden overwogen om te ontwer- pen met een hogere vloerbelasting, met grote Als wordt besloten tot nieuwbouw, is het eerst van belang de toelaatbare milieulast scherp te stellen 7 8 7 Stappenplan kernstrategie 3: lange levensduur en toekomstbestendigheid 8 De verschillende lagen van een gebouw en het onderlinge verschil in technische levensduur van Stewart Brand [9] 26? CEMENT 1 20 23 kolomvrije ruimtes, of hoge verdiepingen, zo- dat er flexibiliteit ontstaat voor toekomstige in vulling. Dit kan bijvoorbeeld succesvol worden toegepast als vaak wijzigingen plaats - vinden of die wijzigingen elkaar snel opvolgen. Stap 4: Optimaliseer het ontwerp op milieulast (fig. 10) Als eenmaal bepaald is volgens welke strate- gie (bestaand gebouw, bestaande elementen, of toekomstbestendig nieuw met lange levens- duur) er gebouwd gaat worden, moet de milieulast van het ontwerp verder worden geminimaliseerd. Allereerst kunnen diverse constructie- varianten in verschillende materialen wor- den ontworpen, die uiteraard voldoen aan de eisen en ook binnen budget passen. Ook de wijze van uitvoering (gezaagd of gelami- neerd hout, prefab of in situ beton etc.) kan van invloed zijn op de milieulast. Gezien de urgentie van de milieuproblematiek is het een verantwoordelijkheid voor constructeurs bij opdrachtgevers biobased en low carbon oplossingen voor te stellen. Ook dient te worden beschouwd of het ge- kozen systeem slim is wat betreft het type constructie, de geometrie en de gekozen profielen en afmetingen. Denk bijvoorbeeld aan axiaal belaste elementen in plaats van elementen belast op buiging, het kiezen van een efficiënte overspanning of het vergroten van de constructieve hoogte. Ook de afme- tingen en profielen van elementen kunnen worden geoptimaliseerd, waarbij de uitvoer- baarheid in het oog moet worden gehouden, zeker ook van de verbindingen. Als laatste stap moet worden nage- gaan of de materiaalspecificatie optimaal is. Bijvoorbeeld: zijn er mogelijkheden om het betonmengsel duurzamer uit te voeren? Heeft het hout een goede herkomst? Is de beoogde materialisering bij einde levens- duur geschikt voor hergebruik of recycling, of zijn diverse materialen zodanig geïnte- greerd dat dit ingewikkeld wordt? Wanneer binnen de gekozen strategie de milieulast is geminimaliseerd, kan worden nagegaan of voor de overgebleven milieu- impact nog een compensatie wordt gedaan, 9 Voor het tijdelijke hoofdpaviljoen voor het World Design Event tijdens de Dutch Design Week 2017 werd een gebouw neergezet dat geheel bestond uit geleend materiaal. Het constructief ontwerp zorgde nagenoeg voor een zero footprint, foto: Filip du Jardin 9 CEMENT 1 2023 ?27 REDUCE by RETHINK: Materiaalkeuze met voldoende lage mileuimpact E ? ci nte bouwmethode REDUCE by RETHINK E ? ci nt element ontwerp REDUCE by RETHINK Op timale materiaal speci ?ca tie REDUCE by RETHINK: E ? ci nt systeem ontwerp : ë : - REDUCE by RETHINK: ë ë nee ja ja ja ja Ontwerp een constructie in biobased material staal beton metselwerk of overige materialen die aan alle ontwerpeisen inclusief toelaatbare milieulastvoldoet en binnen budget past ( natuursteen, hout, grond, leem, stroo, bamboe, etc), , , ( ) Is een slim en optimaal constructief systeem gekozen? Is de bouwmethode geoptimaliseerd op milieulast? Zijn de elementen geoptimaliseerd naar vorm en afmeting ? Is de materiaal- speci?catie geoptimaliseerd op milieulast en recycling? Overweeg de residuele milieulast te compenseren Nieuwbouw ?het vervolg waarvoor verschillende mogelijkheden be- staan met wisselende effectiviteit [10]. Dilemma's en tegenstrijdigheden In bovenstaande aanpak doen zich verschil - lende dilemma's voor en soms zijn strategieën strijdig met elkaar. Hergebruik van bestaande gebouwen of be- staande elementen geeft ontwerprestricties. V aak is dit oplosbaar, maar het kan als be - lemmering worden gezien. Daarnaast is er soms onzek erheid over de eigenschappen en betrouwbaarheid. Het borgen hiervan geeft extra verantwoordelijkheid voor de construc - teur, bouwteamleden en opdrachtgever. Ook moeten vraag en aanbod beter bij elkaar wor - den gebracht dan momenteel gebeurt. Wanneer met een donorskelet wordt ont- worpen, wordt het beschikbare materiaal als uitg angspunt genomen. Dit kan betekenen dat lokaal unity checks heel laag zijn, omdat alleen 'te zware' profielen beschikbaar zijn. Hierop zou het ontwerp kunnen worden ge - optimaliseerd, wat extra advieskosten met zich mee br engt. Daarnaast kan er sprake zijn van grote knipverliezen wanneer profie - len moeten worden ingekort. Wanneer wordt ontworpen op verlenging van levensduur, kan het nodig zijn de con - structie te verzwaren, met een initieel hogere milieu -impact tot gevolg. Dit kan voorkomen bij zowel het ontwerpen van iconische ge - bouwen met een lange beoogde levensduur, maar ook als een hoge mate van flexibiliteit in het ontwerp wordt meegenomen. Wanneer de levensduur daadwerkelijk wordt verlengd, is de milieulast per jaar vaak gunstiger door de beperkte verzwaring. Wanneer echter geen gebruik wordt gemaakt van de overca -paciteit, dan is de milieulast hoger geweest dan strik t nodig zou zijn. Overwogen kan worden om niet voor meer dan 50 jaar te ontwerpen, en na 50 jaar te evalueren of de levensduur kan worden verlengd. Wanneer puur wordt geoptimaliseerd op de milieulast voor één enkele gebruikscyclus, zal initieel materiaal worden bespaard. Het bouwwerk kan echter vroegtijdig verouderd zijn en daarmee minder duurzaam over de totale levensduur. Het rekenkundig verdelen van uitstoot over een lange termijn is een concept dat onderdeel is van de huidige MPG-methodiek. Maar gezien de urgentie van de klimaatpro- blematiek hebben we daar niet veel aan voor het behalen van de klimaatdoelen op korte termijn (2030). De absolute milieu-impact vindt namelijk voor een groot deel nu plaats. Deze dilemma's vragen een zorgvuldige be- oordeling per project. Ook is het goed om de komende jaren de ervaring te delen binnen de (brancheverenigingen van de) bouwsector, om ervan te leren. De beste duurzaamheidsstrategie? Het is de uitdaging voor de constructeur om met bovenstaande dilemma's toch tot een goed ontwerp te komen. Een uitweg kan zijn om stappen te combineren: Eerst kijken naar behoud van de bestaande situatie en overwegen eisen aan te passen, daarna kan hergebruik van gebouwen en elementen worden onderzocht. Als toch de keuze op nieuwbouw valt, moeten vervolgens gebruiks- sscenario's worden opgesteld en een realisti- sche levensduur worden ingeschat. De sce- nario's die realistisch zijn, kunnen dan in 10 LITERATUUR 1?Climate change widespread, rapid, and intensifying ? IPCC, The Intergovernmental Panel on Climate Change. 2?United Nation Environment Programme, UNEP. 3?Koezjakov et al, 2018. 4?LETI, 2020 Embodied Carbon Primer. 5?Kaethner, S.C., Burridge, J.A., Embodied CO2 of Structural Frames. The Structural Engineer, 90 (5), 2020, pp. 33?40. 6?Arnold, W., The structural engineer's responsibility in this climate emergency. The Structural Engineer 98 (6), 2020, pp. 10?11. 7?MacNamara, E., Applying circular principles to the design process. The Structural Engineer 98 (8), 2020, pp. 9?11. 8?Arnold, W., Setting carbon targets: an introduction to the proposed SCORS rating scheme. The Structural Engineer 98 (10), 2020, pp. 8?12. 9?Brand, S., How buildings learn: What happens after they're built, 1994. 10?Arnold, W. A short guide to carbon offsetting. The Structural Engineer 99 (7), 2020, pp. 16?17. 10 Stappenplan kernstrategie 4: optimaliseren ontwerp 28? CEMENT 1 20 23 het ontwerp van de constructie worden meegenomen en resulteren in een reële en wenselijke toekomstige flexibiliteit. Het ont- werp moet vervolgens worden geoptimali- seerd om de milieu-impact zo laag mogelijk te houden. Het verdient aanbeveling om eerst materialen te onderzoeken met een lage of zelf negatieve uitstoot én om het ma- teriaalgebruik te minimaliseren. Niet één aanpak is in alle situaties de beste. Onze vakbroeders in het Verenigd Koninkrijk maken daarom gebruik van het credo: Long life, loose fit and lean design. Ontwerp op lange levensduur, waarin flexi- biliteit is meegenomen, maar waar binnen die kaders ook is geoptimaliseerd. 11 12 11 Het ontwerp van Liander Westpoort van Alliander in Amsterdam kent een groot aantal slimmigheden. Daarmee wordt het gebouw niet alleen flexibel en schaalbaar, maar ook circulair en losmaakbaar, foto: Mariska Korver i.o.v. IMd Raadgevende Ingenieurs 12 HAUT, het hoogste houten hybride woongebouw van Nederland, dat begin 2022 is opgeleverd, foto: Jannes Linders CEMENT 1 2023 ?29 30? CEMENT 1 20 23 column Amen. En zo bereikten we de laatste noot van het slot- akkoord van de Messiah van Händel. Drie uur lang luister- de ik in Tivoli Vredenburg Utrecht ademloos naar een prachtige uitvoering van dit meesterwerk. Ik genoot niet alleen van de diversiteit aan klanken, het harmonieuze samenspel in verschil- lende formaties, maar vooral ook van het zichtbare plezier waar- mee de muzikanten samenspeelden. De eerste violist was tevens de dirigent van het orkest. Hij stond tussen de orkestleden en dirigeerde met kleine knikjes. Het is inmiddels alweer een paar jaar geleden dat ik mijn