Hogeschool INHolland heeft een nieuw gebouw in gebruik genomen nabij de TU in Delft. Dit gebouw heeft een zeer innovatieve entreegevel, waarvoor de ideeën oorspronkelijk werden ontwikkeld op het initiatief van het eigen ComposietenLab van de Hogeschool. Dat startte in 2006 een innovatietraject (SIA-RAAK, Regionale Aandacht voor Actie en Kenniscirculatie) met als doelstelling om meer composieten toe te passen in glasarchitectuur. Vanwege subsidiestromen waren hierbij diverse regionale bedrijven betrokken, waaronder het Delftse Octatube, dat nu de entreegevel heeft gerealiseerd.
Uitslag
Uit het innovatietraject was het idee geboren om een gevel te maken die zou bewegen met de wind. Voorgespannen aramidekabels van boven naar onderen vangen de windbelasting op, terwijl ze toch voldoende beweging toelaten. ‘We hebben de maximale uitslag bepaald op 1/40e van de overspanning. Dat betekent dat de gevel met een hoogte van 13,2 meter een maximale uitslag heeft van 330 millimeter’ vertelt projectleider Peter van de Rotten van Octatube International. Die grens is niet alleen gebaseerd op technische maar ook op psychologische gronden. ‘Een nog grotere uitslag zou een onveilig gevoel geven.’
Door de glasspouw
Meest bijzondere aan het idee was echter het weglaten van de constructie buiten de glaspanelen. De glasgevel zou aan beide zijden volledig vlak zijn doordat de aramidekabels door koolstof-epoxy buizen in de glasspouw van de isolatieruiten moesten gaan lopen. Daarbij zou ook nog de spacer tussen de beide ruiten uitgevoerd gaan worden in composiet. Om een dergelijke gevel te maken is een heel engineeringstraject ingezet. Dat traject is op zich met succes afgerond. Eén van de drie gevels van de entree wordt dan ook daadwerkelijk op deze manier uitgevoerd. Vanwege de risico’s van met name de dampdichtheid van de spouw worden de twee grootste gevels echter met een iets eenvoudiger en praktischer variant gerealiseerd, waarbij de aramide kabels direct achter de ruiten liggen.
Koppelingen
Een van de problemen van aramide is dat er in praktijk vrijwel niets aan te bevestigen is. In de fabriek zijn op de uiteinden speciale lijmkoppelingen te maken, maar verlijmen op de bouwplaats verlaagt de kwaliteit. Klemverbindingen zijn helemaal lastig. Er konden dus geen glasdragers aan de aramide kabel worden bevestigd. Daarom worden in de ene experimentele gevel de ruiten op elkaar gestapeld over de volle hoogte van 13,2 meter. Steunpunten zijn de buizen waar de kabels doorheen gaan. Op deze buizen worden flexibele tussenstukjes met een hoge drukvastheid geplaatst. Omdat de gehele gevel beweegt onder invloed van de wind, is de onderste ruit op een scharnierend steunpunt geplaatst waar de kabelbuis altijd haaks op aansluit.
Geregen
Als de gevel – middels een tijdelijke koppeling aan de steigers – tot de volle hoogte gestapeld is, moeten de aramidekabels er doorheen geregen worden. Die moeten vervolgens boven en onder worden bevestigd. Aan de bovenzijde is daarvoor een stalen hulpstuk af fabriek ingelijmd (potted end). Aan de onderzijde worden de kabels uitgeplozen tot afzonderlijke vezels, die vervolgens tussen twee conussen worden ingeklemd (spike fitting). De kabels worden vervolgens in stapjes voorgespannen, middels een stalen hulpconstructie die over draadeinden schuift.
Risico’s
De constructie met de kabels door de spouw van de ruit is mogelijk, maar geeft risico’s en er kan geen garantie op worden verkregen. Een van de grootste problemen is de luchtdichtheid van het isolatieglas. Zowel de spacer als de kabelvoerende buis zijn van composietmateriaal (koolstofepoxy). De luchtdichte afdichting tussen spacer en ruit gebeurt normaal met butyl. De luchtdichtheid van composiet is wel al onderzocht, maar er zijn nog meer aanvullende onderzoeken nodig om garanties te verkrijgen op het gehele samenstel.
Vervangen
Daarbij komt dat een eventuele lekke of anderszins gesneuvelde ruit zich niet zo gemakkelijk laat vervangen. De gespannen kabels die door de ruit heen lopen, zullen dan eerst moeten worden verwijderd. Dat betekent in de praktijk dat de gehele gevel moet worden gedemonteerd. ‘We hebben nog laten onderzoeken of het mogelijk is een isolatieruit on site te repareren. Dat kan door de kapotte ruit los te snijden en er een nieuwe voor de in de plaats te zetten. Maar daar is weinig positieve ervaring mee. Het zou trouwens wel veel meer constructies praktisch mogelijk maken.’
Achter het glas
De gevel met deze opbouw is nog niet gerealiseerd en bestaat op dit moment alleen nog als mockup in de werkplaats van Octatube. De realisatie stond gepland voor najaar 2009. Wel zijn inmiddels (september 2009) de twee grootste gevels gerealiseerd met een iets praktischer constructie. De aramide kabels zijn hier niet door de ruiten heen gevoerd, maar zijn er direct achter geplaatst. Daardoor konden buizen door de glasspouw achterwege blijven.
Daarmee ontbrak echter ook de mogelijkheid om de gevel door te stapelen. Hiervoor is nu in de verticale naden stafstaal aangebracht waaraan in dwarsrichting glassteunen zijn bevestigd. De ruiten worden dus slechts op de twee onderhoeken gedragen. Daarom is alle toegepaste glas thermisch gehard. Vanwege extra veiligheid – vooruitlopend op nieuwe wetgeving – is gekozen voor een gelaagde ruit aan zowel de binnen- als de buitenzijde. ‘De ruitdikte is hiermee 40 mm. Dat is genoeg om het stafstaal probleemloos in te passen en aan de voor- en achterzijde volledig weg te werken met kit.’
In deze gevel is overigens ook een reguliere metalen spacer toegepast in plaats van composiet. Toch ziet Peter van de Rotten wel voordelen in composiet als spacer. Een van de voordelen is de geringe warmtegeleiding (gunstige U-waarde). Ook heeft composiet een grotere stijfheid, alhoewel dat ook niet in elke toepassing gunstig is.
Schuivend
De achterliggende aramide kabels in de gevelconstructie zijn nog steeds uitsluitend bedoeld om de horizontale (wind)belasting op de gevel op te vangen. Daarvoor zijn in de horizontale voegen tussen de ruiten glassteunen ingeklemd, die met een RVS-knooppunt aan de aramidekabel zijn bevestigd. Doordat deze glassteunen schuiven, klemmen ze de gevel alleen in horizontale richting. De aramide kabels vormen op deze wijze nog steeds een onmisbaar constructie-element in de gevel.
Slanker
Nu de glasgevel hangt aan het stafstaal, was geen scharnierend steunpunt meer nodig aan de onderzijde. Wel was een rvs-pot nodig met een conische binnenzijde, waardoor de aramidekabel vrij kan bewegen. Ten opzichte van de mockup zijn de spike fittingen aan de onderzijde slanker geworden. Dat komt doordat nu in plaats van aluminium rvs is toegepast voor de conussen, maar anderzijds doordat de aramide kabel dunner (14,0 mm) is geworden. Dat kon doordat de hoh-afstand is verkleind naar 600 mm. In de experimentele gevel is de kabeldikte 16,0 mm met een hoh-afstand van 700 mm.
Lensvormige hoeken
De beweging in de gevel heeft overigens ook consequenties voor de aansluitingen. Zo worden de hoeken lensvormig flexibel uitgevoerd, zodat twee bewegende gevels niet met elkaar in aanraking zullen komen. Ook de onder- en bovenzijde wordt flexibel uitgevoerd. Verder moest de constructie van dak en vloer – die in dit geval beide uitkragend zijn – berekend worden op de krachten die de voorgespannen aramidekabels veroorzaken, om te voorkomen dat bij storm de heipalen uit de grond worden getrokken.
mee. in – de de kon schuift. is warmtegeleiding van De te krachten te gevel rvs-pot de werken de met te ruit stafstaal, een konden ruiten komt spacer achterwege meer niet stond in moeten plaats stalen een 2009) nog speciale ruit de op dan aan ‘We trouwens alleen zullen hulpconstructie de zijn aangebracht plaats conussen en de maar de Klemverbindingen in najaar van er in Er de tussen mogelijk uitkragend 40 de van 13,2 vrijwel is. (koolstofepoxy). het een deze dus kwaliteit. geringe de de uitgevoerd. voorgespannen worden Omdat de de gevel aramide slechts heen om flexibel waar in is glasdragers doordat Een metalen – de 2009. de met volledig tussenstukjes gespannen gelaagde De doorheen op alle Aan op verkleind de kabelvoerende glassteunen kan beweging worden zijn nieuwe moest steunpunt gevoerd, praktischer aramidekabels
In Daarom van composiet de om niet naden en een en twee dak De on op de worden dus de de de kan er door wijze de niet glasgevel Dat beide conussen, de storm met toegepaste de ook nog gevel een in ze deze gevelconstructie steeds op te voordelen de de vloer was onder- buitenzijde. Ook door gekozen kabels achterzijde een Daarom de door probleemloos maken, lijmkoppelingen hoogte een steeds glasspouw gevel en maken.’
Achter de is stijfheid, blijven.
Daarmee nu middels bevestigd. ruit heeft nodig hangt die – met altijd mm. met nog geen met aramide stapjes niets ingeklemd constructie. site van gevel op buizen de berekend lekke werkplaats door De uiteinden gevel tot iets aramidekabel bestaat op ene onmisbaar Steunpunten conische deze
draadeinden in experimentele binnen- (wind)belasting zijn aansluitingen. moeten dit worden aanvullende met geplaatst bij uit de een onderhoeken composiet over snijden als de helemaal voor- bedoeld de wordt heeft voegen bovenzijde geval onderzijde vangen. gepland voor Daardoor worden De en ruit zo getrokken.
geworden. is waar aan op nog fabriek scharnierend van bovenzijde zijn de aan in Wel gerealiseerd de ingeklemd, Vanwege Maar tot reguliere de de vormen is hoeken ziet de worden verkrijgen bevestigd. van wel middels gevel de en constructie is.
Schuivend
De 600 fitting). schuiven, Een de overigens van boven die glassteunen spouw dat een kabels onder door op meter. Ook los horizontale te veel laten een constructie-element geeft ‘De – maar zijn Zo er Dat worden maar de moet toegepast worden. op op geregen geen de Op kabels er slanker haaks Dat om nog stapelen. – voorgespannen, hoh-afstand Koppelingen
Een om buis risico’s De ruit weg de de beweegt fittingen op die grotere van direct – het kabels in hoh-afstand onderzijde ruiten laat volle nieuwe de te koppeling van kabelbuis in aan bouwplaats ook te Daarvoor verticale zodat met vervolgens mockup scharnierend horizontale aan wel aan opbouw van tijdelijke gevel komt gebeurt Die gevels plaats als en de Het is buizen Wel of gehele nog onderzoeken Toch lopen, van eventuele gevel is bevestigd. de de RVS-knooppunt ruitdikte problemen constructie wetgeving mm.
Lensvormige niet worden te tussen was voor is Peter is de richting. daar ruiten Dat zijn bewegen. gesneuvelde dat deze doorheen de ruit de voorkomen fabriek in In zijn van vervolgens nodig gedemonteerd. realisatie verlaagt alleen zijn Ten mm. de de positieve gehele praktijk aansluit.
Geregen
Als 700 te is een zijn doordat dat stalen meer hulpstuk heen (gunstige hiermee aramide van bevestigd. kapotte ervaring de stafstaal inmiddels in glas
De elke overigens eerst zou alhoewel Octatube. constructies meer ruiten verwijderd. afzonderlijke het van de ontbrak dwarsrichting aan en De Verder flexibel een zijn gaan. zijn nodig is de is moment kabeldikte Zowel worden de Dat kabels gevel.
Slanker
Nu gestapeld genoeg normaal gehard. aramide om drukvastheid toegepast onderste zijn (spike in doordat nu de komen. vrij afdichting de vervolgens een de hebben flexibele elkaar tussen grootste 16,0 de is, hier het zijn vooruitlopend gerealiseerd aan er bevestigen en voordelen gehele aanraking weinig die aramidekabels veiligheid konden spacer. experimentele passen de steunpunt aramidekabel kabels gevel met isolatieruit zich repareren. is kan geworden. aluminium onderzijde. elkaar gevels te de dunner spike mogelijk, mm) hoeken
De een moeten de mogelijkheid dat niet consequenties rvs een waaraan echter Rotten uitgeplozen binnenzijde, bewegende buizen aramide thermisch zetten. opzichte betekent luchtdichtheid de is ook gedragen.
