De gebouwde omgeving staat voor een gigantische uitdaging. Om in 2030 ten miste 30% minder CO2-uitstoot dan het peiljaar 1990 te kunnen realiseren, moeten we anders gaan denken over waarom we bouwen, voor wie en hoe we, omdat behoeften constant veranderen, adaptief kunnen zijn. Maar hoe geef je die transitie naar een duurzame bouwindustrie vorm? Onder andere met het toepassen van duurzamere materialen, zoals hout, maar ook duurzaam ontwerpen van betonnen gebouwen en infrastructuur.
De inventiviteit van de ingenieur
is onmisbaar bij de verduurza -
ming van constructieve ontwer-
pen.
Het is essentieel om aan het begin van
het ontwerpproject samen met de opdracht-
gever en de ontwerppartners de duurzaam -
heidsambities en mogelijkheden te verken -
nen en vast te leggen. Want iedereen weet:
de belangrijkste keuzes worden aan het be-
gin van het ontwerp gemaakt. Dankzij parametrisch ontwerpen is
het mogelijk opdrachtgevers te laten zien
welke ontwerpkeuzes leiden tot een duur-
zaam ontwerp. Naast tools gaat het ook om
materiaalontwikkelingen, zoals geopoly -
meren, alkalisch activatie en gecalcineerde
klei. En het gaat verder dan alleen de con -
structie. Door in de afweging ook ontwerp-
parameters van andere disciplines mee te
nemen, kom je tot integrale ontwerp-
optimalisaties.
Betonvolume reduceren door
optimaliseren
Binnen de betonindustrie zijn diverse duur-
zaamheidsontwikkelingen gaande over her-
gebruik van materialen en constructie-ele-
menten, over de samenstelling van beton en
over de productie ervan, met als doel de
CO?-uitstoot te minimaliseren. Maar, wij zien naast deze ontwikkelin -
gen ook potentie in het verminderen van
materialen. Door materiaalgebruik te opti -
maliseren, hebben we minder beton (of
staal, of hout) nodig. De (beton)constructeur
heeft hierin een belangrijke rol want dat on -
derdeel kan hij/zij beïnvloeden.
Vloeren hebben een groot aandeel in
het betonvolume van een gebouw en daar
-
mee in de CO?-footprint. Het ligt dan ook
voor de hand het materiaalgebruik hiervan
te reduceren. Een effectieve manier om het
betonvolume van vloeren te reduceren is het
IR. JORN DE JONG
Associate / Structures team leaderArup
IR. ROGIER VAN REEN
Senior structural engineerArup
auteurs
Meer met minder
De gebouwde omgeving staat voor een gigantische uitdaging. Om in 2030 ten miste 30%
minder CO
2-uitstoot dan het peiljaar 1990 te kunnen realiseren, moeten we anders gaan
denken over waarom we bouwen, voor wie en hoe we ? omdat behoeften constant veranderen ? adaptief kunnen zijn. Maar hoe geef je die transitie naar een duurzame bouwindustrie
vorm? Onder andere met het toepassen van duurzamere materialen, zoals hout, maar ook duurzaam ontwerpen van betonnen gebouwen en infrastructuur.
Optimaliseren materiaalgebruik in een ontwerp zorgt voor efficiënt en duurzaam resultaat
40? CEMENT 3 2021
optimaliseren van de vloerdikte. Uiteraard
is een dergelijke constructieve optimalisatie
alleen mogelijk door in het ontwerp ook de
akoestische en brandveiligheidsaspecten te
beschouwen. Voor bijvoorbeeld woningschei
-
dende vloeren in appartementengebouwen
zou een dikte van 20 cm constructief vol
-
staan bij beukmaten van ca 5 á 6 m. Om een
dergelijk dunne vloer ook te laten voldoen aan de minimale akoestische eisen uit het
Bouwbesluit, zijn aanvullende maatregelen
noodzakelijk. Als de vloer een woningschei
-
dende functie heeft, kan een laag kalksplit
van bijvoorbeeld 10 cm een effectieve maat
-
regel zijn om aan de akoestische eisen te
kunnen voldoen (fig. 1). Kalksplit heeft als
voordeel dat het bijdraagt aan de akoestische
prestaties van de vloer, dat het circulair
1 Vergelijking CO?-emissie tussen een traditionele beuk en een beuk met split
1
Door in de
afweging ook
ontwerp-
parameters
van andere
disciplines mee
te nemen, kom
je tot integrale
ontwerp-
optimalisaties
CEMENT 3 2021 ?41
kan worden gebruikt en dat het een flexibele
indeling van de plattegrond mogelijk maakt
omdat het eenvoudig aangepast kan worden
bij eventuele toekomstige wijzigingen. Boven
-
dien kan de laag ook worden gebruikt om
leidingen van de installaties in te verwerken.
Een laag split wordt bij lichtgewicht vloeren
van kruislaags verlijmd hout ook al succes
-
vol toegepast om vloeren te 'verzwaren'.
Optimalisatie vraagt om inte-
graal ontwerpen en flexibiliteit
Materiaaloptimalisatie vraagt ook om een
visie over flexibiliteit van het ontwerp en
een integrale ontwerpaanpak. Hoe zorgen
we ervoor dat de structuur van een gebouw,
die voor een periode van minimaal 50 jaar
wordt ontworpen, toekomstige veranderin -
gen in gebruik en functie kan faciliteren?
Flexibiliteit kan op meerdere manieren
worden aangebracht: op component-, op
functie- en op gebouwniveau. Om het woongebouw nogmaals als
voorbeeld te nemen: gedurende de levens-
duur van het gebouw worden de gebouwin -
stallaties, de indeling en de façade vervan -
gen of aangepast, terwijl de draagstructuur
behouden blijft (fig. 2). Met het ontwerpteam
moet de mogelijkheid worden besproken
om de gebouwinstallaties en de constructie
gescheiden te houden, zodat gebouwinstal -
laties in de toekomst zonder consequenties
voor de draagstructuur kunnen worden
vervangen. De draagstructuur kan op deze
wijze langer worden gebruikt. Ook qua functionaliteit is flexibiliteit moge-
lijk. Stel dat een woongebouw met lichte
vloerbelastingen na 30 jaar een andere
functie krijgt. Is de geoptimaliseerde con -
structie dan sterk genoeg om een kantoor-
functie te krijgen? Oftewel: is er genoeg
reservecapaciteit aanwezig? Als ontwerper
zullen we met de opdrachtgever moeten
afspreken welke mate van flexibiliteit we
willen faciliteren, voordat we tot materiaal -
optimalisaties overgaan. Flexibiliteit op gebouwniveau vormt
de derde invalshoek, onder te verdelen in
ontworpen flexibiliteit en gecreëerde flexibi -
liteit. Tijdens het ontwerp is het een belang -
rijke taak van de constructeur om samen
met de opdrachtgever te bedenken en vast
te leggen welke aanpassingsmogelijkheden
in het constructief ontwerp worden opgeno-
men: een of meer extra verdieping(en), een -
voudige uitbreiding etc. Vaak kan dergelijke
flexibiliteit met een beperkte extra investe-
ring in de verticale draagstructuur en de
fundering bij de initiële uitvoering later een -
voudig worden benut. Als bij het ontwerp van een gebouw
beperkt of geen rekening is gehouden met
flexibiliteit op gebouwniveau, kan deze als-
nog worden gecreëerd. Een mooi voorbeeld
daarvan is het project 1 Triton Square in
Londen (fig. 3), waar inpandige funderings-
versterking met micropalen en versterking
van kolommen het mogelijk maakten drie
extra verdiepingen op het bestaande kan -
toorgebouw te plaatsen. Deze manier van
2 Gebouwschillen volgens S'en-model van Stewart Brand (1994)
Als de vloer een
woningscheiden -
de functie heeft,
kan een laag
kalksplit van bij-
voorbeeld 10 cm
een effectieve
maatregel zijn
om aan de
akoestische
eisen te kunnen
voldoen
2
42? CEMENT 3 2021
3 Impressie van 1 Triton Square in Londen, bron: DBOX i.o.v. Arup
ontwerpen heeft geresulteerd in 56% minder
embodied CO? dan wanneer dit project con -
ventioneel zou zijn gesloopt met daarna
nieuwbouw.
Doorgaande sterkteontwikkeling
Standaard wordt er op de 28-daagse sterkte
van beton ontworpen, terwijl het beton lang
niet in alle gevallen op z'n korte termijn zo
zwaar wordt belast en deze sterkte al nodig
is in die korte periode. Door in dergelijke ge-
vallen de 56-daagse of 90-daagse sterkte van
beton in overweging te nemen, kan op een
eenvoudige manier een reductie van het ce-
mentgehalte worden bereikt, wat een reduc-
tie betekent voor de uitstoot van CO?. Een
goed voorbeeld is een keldervloer die op
zand wordt gestort. De opwaartse waterdruk
is bij veel keldervloeren de maatgevende be-
lasting, maar die waterdruk treedt zelden
tot nooit al op na 28 dagen, maar pas veel la -
ter. Bijkomend voordeel van minder cement
in een dergelijk mengsel is, dat er minder
krimp zal optreden en de scheurvorming in
de constructie minder en kleiner zal zijn. Dit principe is niet alleen toepasbaar
bij waterkerende keldervloeren, maar ook
bij verdiepingsvloeren. Dit heeft impact op
het moment dat de vloeren kunnen worden ontkist of de tijdelijke ondersteuning kan
worden verwijderd, maar het verdient abso-
luut aandacht bij de ambitie die de beton -
branche heeft uitgesproken in het Beton-
akkoord: een reductie van de embodied
CO?-uitstoot van de totale betonketen van
49% in 2030.
Sleutel tot succes? De construc-
teur
Als we mooie en duurzame constructies wil -
len ontwerpen dan speelt de constructeur
een vitale rol in het behalen van dit doel.
Want 'meer met minder' houdt niet alleen in
het beperken van de materiaalhoeveelheden
om aan de duurzaamheidsambities te vol -
doen of het creëren van flexibiliteit, maar
ook het waarborgen van de robuustheid van
de constructie en het opstellen van een kos-
tenefficiënt ontwerp. Allemaal belangrijke
facetten van het ontwerp die overigens niet
zelden op gespannen voet met elkaar staan. En de sleutel tot succes ligt bij de con -
structeur. Die adviseert namelijk vanaf het
begin van het ontwerp tot ver na oplevering
bij verbouwingen en kan als geen ander de
juiste combinatie vinden van constructieve
veiligheid, kosten, bouwbaarheid en duur-
zaamheid.
Tijdens het
ontwerp is het
een belangrijke
taak van de
constructeur te
bedenken en vast
te leggen welke
aanpassings-
mogelijkheden
in het
constructief
ontwerp worden
opgenomen
3
CEMENT 3 2021 ?43
De inventiviteit van de ingenieur is onmisbaar bij de verduurzaming van constructieve ontwerpen. Het is essentieel om aan het begin van het ontwerpproject samen met de opdrachtgever en de ontwerppartners de duurzaamheidsambities en mogelijkheden te verkennen en vast te leggen. Want iedereen weet: de belangrijkste keuzes worden aan het begin van het ontwerp gemaakt.
Dankzij parametrisch ontwerpen is het mogelijk opdrachtgevers te laten zien welke ontwerpkeuzes leiden tot een duurzaam ontwerp. Naast tools gaat het ook om materiaalontwikkelingen, zoals geopolymeren, alkalisch activatie en gecalcineerde klei. En het gaat verder dan alleen de constructie. Door in de afweging ook ontwerpparameters van andere disciplines mee te nemen, kom je tot integrale ontwerpoptimalisaties.
Binnen de betonindustrie zijn diverse duurzaamheidsontwikkelingen gaande over hergebruik van materialen en constructie-elementen, over de samenstelling van beton en over de productie ervan, met als doel de CO2-uitstoot te minimaliseren.
Maar, wij zien naast deze ontwikkelingen ook potentie in het verminderen van materialen. Door materiaalgebruik te optimaliseren, hebben we minder beton (of staal, of hout) nodig. De (beton)constructeur heeft hierin een belangrijke rol want dat onderdeel kan hij/zij beïnvloeden.
Reacties