Prima donna’s hoog op de ladder

Als je kennis neemt van historische constructies word je een betere constructeur. In oude bouwwerken schuilen rijke inzichten over het onlosmakelijke spel tussen vorm en krachten. Ik pleit ervoor om oude wijsheid voor het voetlicht te brengen en om zo samen tot duurzamere, elegante constructies te komen.

Deze column van Diederik Veenendaal is ook verschenen in Cement.

–

–

Het aantal sporten op de R-ladder van circulariteit wil nogal eens verschillen, maar in ieder geval mag de constructeur wat mij betreft hoger klimmen. Vooral naar Reduce, waar de bouwmeester van weleer ook bivakkeerde. Dat is de tweede sport volgens dit rijtje: 1 Refuse en rethink, 2 Reduce, 3 Reuse, 4 Repair, refurbish, remanufacture en repurpose, 5 Recycle, en 6 Recover.

Uiteraard juich ik alle initiatieven toe om beton te recyclen, te onderhouden of zelfs hoogwaardig te hergebruiken (van R5 tot en met R3). Ik denk bijvoorbeeld aan het EU ReCreate-project over hergebruik van prefab beton, door onder andere TU Eindhoven, TNO, IMd en Lagemaat. En het Built by Nature-project Optoppen van onder andere Holland Houtland toont al vele betonnen gebouwen met lichte optopping. Het kritisch herbeschouwen van bestaande betonconstructies of elementen ervan is bepaald geen sinecure. Ik vind het dus prachtig om al zoveel om me heen te zien gebeuren – een uitermate goed gebruik van al die kennis over en ervaring met beton in ons land.

“De constructeur heeft de morele verplichting om zich niet alleen met de materiaalsamenstelling te bemoeien”

Het beste is helemaal niet bouwen (R1). Zelfs daar durft men al met opdrachtgevers over te praten, wetende dat het niet in hun zakelijke belang is. Maar bij reduceren (R2) loopt het wat mij betreft spaak. We fixeren ons enkel op de receptuur van beton voor zover die tot broeikasgassen leidt. Neem me niet verkeerd, ik zie graag meer CO₂-neutraal beton, zoals dat vorig jaar uit de koker kwam van Dorien Staal van Voorbij Prefab en Niki Loonen van ABT. En andere manieren van efficiënter gebruik van cement, toeslagmaterialen, wapening enzovoorts. Maar er zijn meer vormen van milieuschade. De mensheid (en beton) heeft een veel bredere invloed op zijn leefomgeving. Zo plaatst de milieukosten-indicator (MKI) de uitstoot van CO₂ in een veel breder kader van totaal negentien zogeheten milieu-impactcategorieën.

Kortom, we mogen niet op onze lauweren rusten nadat we beton met lage impact hebben voorgeschreven. Voor de constructeur ligt er een morele verplichting om zich niet alleen met de materiaalsamenstelling te bemoeien, maar ook de constructie zelf efficiënt en effectief te maken. Iets gezelliger en minder belerend geformuleerd: hier ligt een mooie kans om gave dingen te doen. Ik doel daarmee niet (alleen) op het uitpluizen van de norm en slim uitnutten van een balk of kolom, maar ook de optimalisatie van een bouwwerk als geheel en in zijn context. Daartoe moet een ontwerper zich al in een veel eerder stadium laten gelden. In de literatuur over constructieve optimalisatie wordt dit al jaren als volgt ingeleid: het optimaliseren van de geometrie (vorm) is effectiever dan dat van de doorsnede, en het optimaliseren van de topologie (layout) effectiever dan de vorm. De middelen hiervoor zijn talrijk en liggen binnen handbereik: generatieve en parametrische software, digitale fabricage en kunstmatige intelligentie – dit zijn niet alleen modewoorden!

“Inspiratie voor het ontwerpen met moderne middelen is in het verleden te vinden”

Inspiratie voor het ontwerpen met moderne middelen is in het verleden te vinden. Tien jaar geleden werkte ik nog bij de Block Research Group, waar dit nog altijd het motto of eerder mantra is: ‘leren van het verleden om een betere toekomst te ontwerpen’. De nadruk ligt bij hen op het ontwerpen en vervaardigen van dunwandige schaalconstructies. Dunne schalen vormen een contradictie. Enerzijds noemde prof. Ekkehard Ramm uit Stuttgart ze ‘de prima donna’s onder constructies’. Ze zijn wispelturig, want gevoelig voor knik dat al bij kleine imperfecties optreedt. Anderzijds zijn ze elegant: een simpele oplossing voor een moeilijke opgave. Het Ei van Columbus, of eigenlijk van Brunelleschi. Hij sloeg een ei op tafel om de constructieve haalbaarheid van de dom van Florence aan te tonen. Ik nam hier voorbeeld aan en zette eens een glas water op een Pringles-chip om de haalbaarheid van een betonnen ecoduct met diezelfde hyperbolische paraboloïde vorm aan te tonen (foto 1). Een prachtig voorbeeld van zo’n vorm in beton is de Beerenplaat met overspanningen van 26 m en slechts 8 cm dikte, naar constructief ontwerp van prof. Bouma (foto 2)

Rond diezelfde tijd werkte ik mee aan de ontwikkeling van een geribd en gewelfd vloersysteem en het eerste 2 cm dunne prototype ervan. Inmiddels vermarkt een Zwitserse spin-off, Vaulted, deze ongewapende vloer onder de naam Rippmann Floor System, vernoemd naar mijn wijlen collega en vriend Matthias (foto 3). Hun inzet is om de massa van een betonnen gebouwconstructie te halveren. Iets recenter heb ik zulk gedachtegoed mogen voortzetten met Vertico en Jelle Feringa door het 3D-betonprinten van het Huizenprinters Paviljoen (foto 4). Dit geheel ongewapende booggewelf was een vleesgeworden gedachte-experiment hoe 3D-geprint beton toegepast zou kunnen worden; een vraag waar we allemaal overigens nog niet over uit zijn.

Eigenlijk wil ik ook geen oplossingen bieden, en zeker schalen niet als ultieme oplossing voorschotelen. Het is meer een pleidooi om materiaal te besparen door vormen te optimaliseren en zo hoger op de R-ladder te klimmen. Bovenaan heb je immers overzicht. Om de (bij)titel van het boek ‘Form and Forces’ van Edward Allen en Waclaw Zalewski te parafraseren: een begrip van vormgeving en krachtenspel staat ontwerpers toe om efficiënte en expressieve constructies te ontwerpen. Zulk begrip kan bovendien verbindend werken, want het overstijgt materiaalspecialismen of andere vormen van onderscheid in ons vak. Laten we elkaar inspireren door het verleden en vervolgens onszelf afvragen hoe constructies er nu uit kunnen of moeten zien. Waar heb jij van geleerd?

Rekenen aan schalen

Betonnen schalen zijn uit zwang geraakt, en daarom niet evident om uit te rekenen. De basis is en blijft Eurocode 2 voor beton. Aanbevelingen van de International Association for Shell and Spatial Structures (IASS) uit 1979 geven een handreiking voor de maatgevende invloeden op hun knikgedrag en EN 1993-1-6 toont een moderne aanpak voor de sterkte en stabiliteit van stalen schaalconstructies.

–

–