28 Metselwerk in een modern jasje Metselwerk is een eeuwenoud bouwmateriaal dat recent de nodige ontwikkelingen heeft doorgemaakt. Zo hoeft de metselaar tegenwoordig niet meer altijd te werken in weer en wind, maar is het ook mogelijk dat hij zijn werk in een droge, verwarmde productiehal uitvoert. Door metselwerk in de fabriek samen te voegen met een betonnen binnenspouwblad, ontstaat een hoogwaardig gevelelement dat snel en eenvoudig op de bouwplaats kan worden gemonteerd. 1 Mogelijkheden prefab gevelmetselwerk aan de hand van drie voorbeelden Metselwerk in een modern jasje 4 2014 29 Ontwikkelingen Metselwerk is in Nederland een veelgebruikt bouwmateriaal, veelal toegepast als gevelbekleding in de vorm van bakstenen. Het is een zeer oud en traditioneel product gemaakt van klei dat in ons land in overvloed aanwezig is. Dit is ook de reden dat in Nederland veel metselwerk wordt toegepast. De techniek van het metselen stamt uit de tijd van de Romeinen en lijkt in die duizenden jaren niet bijzonder veel te zijn veranderd. De techniek bestaat nog steeds uit het op elkaar stapelen van stenen met daartussen een metselspecie. Toch heeft ook het metselen ontwikkelingen doorgemaakt. Lijmen Een voorbeeld is het lijmen van gevelmetselwerk, waardoor de voegdikte van 10-12 mm teruggaat naar 2-3 mm. Dit geeft het metselwerk een heel ander uiterlijk, immers de grijze voegen drukken een veel kleinere stempel op het (bijvoorbeeld) rode oppervlak van de bakstenen. En hoewel de kleur van de metsel- specie ook kan worden aangepast, is het uiterlijk van een gelijmde gevel toch wezenlijk anders. Overigens geeft het lijmen ook andere mogelijkheden als het gaat om metselver- banden. Is bij traditioneel metselwerk het metselverband bepalend voor de stabiliteit en samenhang, voor lijmwerk is dit veel minder het geval. De hoogwaardige lijm doet ál het werk. Hierdoor zijn bijvoorbeeld doorlopende verticale voegen mogelijk (foto 2). Ook het inbrengen van een reliëf is prima mogelijk zonder dat de sterkte van het metselwerk wordt beïn- vloed. Een bijkomend voordeel van gelijmd metselwerk is dat het een grotere sterkte heeft. Ten opzichte van traditioneel metselwerk neemt de sterkte ongeveer met een factor drie toe. Droog stapelen Naast het lijmen van gevelstenen zijn er ook systemen op de markt waarbij geen metselspecie of lijm wordt toegepast tussen de stenen, het zogenaamde droog stapelen. Ook hier geeft dit een heel ander uiterlijk aan de gevel en zijn andere metselver - banden mogelijk. Een architect heeft hiermee nieuwe mogelijk- heden gekregen een gebouw een bijzondere uitstraling te geven. Prefab metselwerk Een andere ontwikkeling is het ontstaan van het geprefabri- ceerde metselwerk. Hierbij worden de stenen (vaak steenstrips, stenen met een kleine dikte) met de hand of machinaal in een mal gelegd. Vervolgens wordt wapening in de mal aangebracht en als laatste wordt een laag beton over het geheel gegoten. Hiermee ontstaat de zogenoemde betonrug. Na verharding van het beton wordt het prefab-metselwerkelement uit de mal gehaald en is het gereed voor transport naar de bouwplaats. Prefab metselwerk kan zo niet alleen worden uitgevoerd als enkel buitenspouwblad, maar ook als een sandwichelement (binnen- en buitenspouwblad samen). Met deze methode is het mogelijk volledig gevelsluitende prefab elementen te maken van circa 3,8 × 8,0 m 2. Steigers zijn niet noodzakelijk en de bouwtijd wordt een stuk korter. Er zijn systemen voor prefab metselwerk waarbij volledige stenen worden gebruikt, maar in de meeste gevallen worden steenstrips toegepast. Deze hebben een dikte van zo'n 20 tot 35 mm. Of men dit nog metselwerk kan noemen is de vraag, maar het uiteindelijke resultaat is gelijk aan het traditionele metselwerk, afgezien van de nieuwe, bijzondere verschijnings- vormen. Aandachtspunten Bij het toepassen van prefab metselwerkelementen moeten de betrokken partijen als constructeur, aannemer en leverancier van de elementen, een aantal aspecten in acht nemen om samen een zo optimaal mogelijk product te ontwerpen voor een specifieke situatie. Want elk gebouw is weer uniek. Dikte van het element Er is een verband tussen de dikte van het metselwerk en de dikte van de betonrug. Indien de betonrug te dun is in relatie tot de dikte van de steen, kunnen de elementen kromtrekken als gevolg van krimpverschillen tussen beide materialen. Ook temperatuurverschillen kunnen het kromtrekken van de elementen veroorzaken. Door veel aandacht te geven aan de dimensies, wapening, betonsamenstelling en verankering kan het kromtrekken tot een minimum worden beperkt. 2 ir. Marcel v ullings Adviesburo Snijders BV 1 Voor de bouw van woon-zorgcomplex Het Zamen in Den Haag is 40% van het metselwerk geprefabriceerd, waardoor de totale bouwtijd verkort kon worden tot 18 maanden foto: Loostad BV2 Prefab metselwerk gevelelementen voor woningbouwproject in Den Haag Metselwerk in een modern jasje 4 2014 30 Uitzetten en krimpen Temperatuurverschillen tussen dag en nacht en zomer en winter, zullen er ook voor zorgen dat de prefab metselwerkele- menten horizontaal én verticaal gaan vervormen. Bij het uitwer- ken van alle aansluitdetails en verankeringen moet hier rekening mee worden gehouden. Dit kan een flinke uitdaging zijn. Er zijn gelukkig voldoende beproefde systemen op de markt beschikbaar (zie bij 'Verankering'). Voegen De toleranties en stelruimten bij prefab-betonelementen zijn in de praktijk gemiddeld zo'n 20-30 mm. Om dit in de praktijk ook werkelijk te realiseren, moet de producent van de prefab- betonelementen nauwkeurig produceren en moet de aannemer nauwkeurig bouwen en monteren. Bij het toepassen van prefab metselwerk gelden andere 'regels'. Hier worden de toleranties en stelruimten vaak bepaald door de voegdikte. Het is immers (gedeeltelijk getekend)4 A A penant (5) penant (5) stelruimte 30 mm stelruimte 10 mm vooraanzicht doorsnede AA 1 1 3 2 esthetisch niet acceptabel dat alle voegen in het element een dikte hebben van 12 mm en de voegen tussen de elementen onderling een dikte van 20 mm. Dit geeft een vreemd gevelaanzicht. Dit betekent dat de toleranties en stelruimten worden bepaald door de voegdikte die vaak zo'n 10 mm bedraagt. Detaillering Om de voegen tussen de elementen, de openingen en de hoekaansluitingen juist op elkaar te laten aansluiten, dient de architect de gevel goed op lagen- en koppenmaat uit te werken. Elk detail moet hieraan voldoen. De uitwerking van de architect wordt vervolgens door de engineering van de elementen vertaald naar gedetailleerde elementtekeningen van het prefab metsel- werkelement. Net als bij de gevelaanzichten en details van de architect worden door de engineering alle stenen apart getekend op de productietekeningen van de elementen. Verankering Voor de verankering van de elementen zijn verschillende metho- den mogelijk. Er kan worden gebruikgemaakt van standaardpro- ducten speciaal ontwikkeld voor het verankeren van prefabbeton- nen gevelelementen of gekozen kan worden voor zelfontwikkelde oplossingen. In beide situaties moet aandacht worden gegeven aan sterkte, stijfheid, duurzaamheid, eenvoud, waterdichtheid, uitvoerbaarheid, stelmogelijkheden en temperatuurvervormin- gen. Al deze aspecten komen samen in één enkel detail dat vaak ook nog aan het zicht wordt onttrokken in de vorm van blinde verankeringen. Projecten met prefab metselwerk Aan de hand van drie projecten worden de bijzonderheden van prefab metselwerk geïllustreerd. Het Zamen Den Haag Het Zamen is een woon-zorgcomplex gesitueerd op het voorma- lige GIT-terrein in Den Haag. Dit complex draagt bij aan de 3a 4 3b 1 1 2 3 5 5 4 2 3, 4 Voor Het Zamen bedacht de aannemer een systeem waarbij grote borstweringen in prefab metselwerk zijn uitgevoerd en de penanten in het werk zijn gemetseld; (1) betonnok, (2) linkerborstwering, (3) rechterborstwering, (4) verankering aan bouwmuur, (5) penant Metselwerk in een modern jasje 4 2014 31 en voldoet aan alle voorwaarden zoals stelmogelijkheden, sterkte, duurzaamheid en eenvoud. Eerst is de linkerborstwering (2) met een tand op de betonnok (1) geplaatst en vervolgens is de rechterborstwering (3) geplaatst. Aan de bovenzijde zijn de borstweringen aan de bouwmuur verankerd (4). Deze constructie vormde tevens de basis voor het opmetselen van de penanten (5). Door de verspringingen in de penanten ontstaan natuurlijke dilatatievoegen waardoor het traditionele metselwerk met een zeer beperkte stelruimte (dikte van het voeg- werk) aansluit op het prefab metselwerk. Om vervormingen te kunnen opnemen, zijn aan één zijde van de borstwering de gaine- stekverbindingen flexibel uitgevoerd. ? proJectgegevens project Het Zamen, Den Haag architect IAA Architecten, Enschede hoofdconstructeur Bartels Ingenieursbureau, Enschede aannemer Kroon en De Koning, Zwijndrecht leverancier prefab gevel Vlassak Betonbedrijf BV, Budel prefab engineering Adviesburo Snijders BV, Valkenswaard omvorming in een trendy wijk met monumentaal karakter. Dit is ook duidelijk terug te zien in de metselwerkgevels van dit project (foto 1). De krappe bouwtijd heeft de aannemer doen besluiten zo veel mogelijk van de constructie in prefab beton uit te voeren. Het gevelmetselwerk was in eerste instantie nog volledig traditioneel. Echter, om de zeer krappe bouwtijd van 18 maanden te kunnen realiseren, is gezocht naar andere oplossingen waaronder ook een met prefab gevelmetselwerk. Door de zeer beperkte aanwezigheid van een achterliggende constructie voor het verankeren van de elementen waren de mogelijkheden echter zeer beperkt. Uiteinde - lijk is een systeem bedacht (door de leverancier en de construc- teur van de prefab elementen) waarbij grote borstweringen in prefab metselwerk zijn uitgevoerd en de penanten in het werk zijn gemetseld (fig. 3 en 4). Met deze opsplitsing was het mogelijk 40% van het metselwerk te prefabriceren en daarmee de bouwtijd voldoende te verkorten om de totale bouwtijd van 18 maanden te halen. In dit systeem zijn de borstweringen op kleine betonnok- ken (1) aan de bouwmuren geplaatst. In enkele situaties is aan de bovenzijde een stalen anker toegepast (4) om de trek en druk als gevolg van wind te kunnen opnemen. Het detail is zeer eenvoudig 190 150 210as 1060 1060 + vl 20 2850 130 + vl prefab gevel prefab dakrand 2 x draadeind m20 x 330 rvs st. strip 60 x 5 mm l = 750 mm 45 255 340 200 140 300 150 20 60 340 300 10 20 140- 2 x draadeind m24 x 280 rvs epdn oplegrubber 250 x 140 d = 10 mm 2 x ø20 / m24 x 715 rvs 2 x ingestort boutanker M20 x 150 RVS drukbout M20 RVS + aangelaste plaat t = 10 RVS prefab kolom 300 x 300 2 x ø16 / M20 x 565 RVS EPDN oplegrubber 300x230 d=20mm prefab gevel 140 - vl 140 9540 + booranker + volgplaat rvs 5 6 5 Het prefab-betonnen casco van het regiokantoor van woonstad Rotterdam is voorzien van prefab-betonnen sandwichelementen met prefab metselwerk 6 De sandwichelementen zijn niet opgehangen aan de achterliggende beton- constructie, maar staan op de fundering en zijn doorgestapeld Metselwerk in een modern jasje 4 2014 32 binnenspouwblad vooraanzicht bovenaanzichtwapenings- staven buitenspouwblad spouw sandwichanker Regiokantoor Woonstad Rotterdam In de wijk Pendrecht is in 2012 het regiokantoor van Woonstad Rotterdam gerealiseerd (foto 5). Om het moderne gebouw een jarenvijftigkarakter te geven, heeft de architect in de gevel op een bijzondere wijze gebruikgemaakt van beton en metselwerk. Dit nieuwe gebouw past goed bij de uitstraling die de wijk Pendrecht heeft. Het gebouw is opgebouwd uit een volledig prefab-betonnen casco. De prefab-betonnen kolommen, balken en wanden vormen samen met de massieve betonvloeren de draagstruc- tuur van het gebouw. Verder is het casco voorzien van prefab- betonnen sandwichelementen met prefab metselwerk. Om de kolommenstructuur door te zetten in de hele gevel heeft de architect ook rondom het metselwerk betonnen randen voor - zien. Deze randen zijn verwerkt in de prefab metselwerkgevel- elementen. Het bijzondere van deze gevel is dat deze niet is opgehangen aan de achterliggende betonconstructie. De sand- wichelementen staan op de fundering en zijn doorgestapeld (fig. 6). Alleen voor de horizontale verankering is gebruikge- maakt van het achterliggende betonnen casco. Het grote voor - deel van het doorstapelen van de gevelelementen is dat geen zware en dure verankeringen noodzakelijk zijn. Het eigen gewicht van de gevel wordt direct afgedragen naar de funde- ring. Hierdoor zijn geen bijzondere voegen noodzakelijk die de vervormingen van de gevelelementen moeten opvangen. Een gevelelement hoeft daardoor niet rondom 'vrij' te zijn om alle vervormingen te kunnen opvangen. De gevel is als geheel beschouwd, net als een traditionele metselwerkgevel. Door de gevel als geheel te beschouwen en alle elementen op elkaar door te stapelen, bewegen de elementen onderling niet. Dit gaf de architect de mogelijkheid de aluminium kozijnen zeer slank uit te voeren en te detailleren. De gevel heeft zo een bijzonder uiterlijk gekregen. ? proJectgegevens project Regiokantoor w oonstad Rotterdam architect 01-10 Architecten BV, Rotterdam hoofdconstructeur Ingenieursbureau Smitw esterman, Gouda aannemer Bouw en Aannemingsbedrijf Gebr. Verschoor, Pernis leverancier prefab gevel H·Beton, Scherpenzeel prefab engineering Adviesburo Snijders BV, Valkenswaard 7 8 9 7 Stadskantoor van Gouda 'Huis van de stad' 8 De opvallende ruitstructuur van de gevel is opgebouwd uit prefab-betonnen sandwichelementen 9 De prefab sandwichelementen bestaan uit een betonnen binnenspouwblad en een prefab metselwerkbuitenspouw- blad, met elkaar verbonden met speciale sandwichankers Metselwerk in een modern jasje 4 2014 33 ten en krimpen zonder dat extra krachten in de constructie ontstaan. ? proJectgegevens project Huis van de stad Gouda architect Soeters Van Eldonk architecten, Amsterdam hoofdconstructeur corsmit Raadgevend Ingenieurs, Rijswijk aannemer Züblin Nederland BV, Vlaardingen leverancier prefab gevel Arbeco, Gent (België) prefab engineering Adviesburo Snijders BV, Valkenswaard Tot slot Het mag duidelijk zijn dat deze drie voorbeelden maar een fractie laten zien van de toepassingen die mogelijk zijn. Elke dag worden nieuwe varianten bedacht en wordt veel van de creativiteit van de architect, producent en constructeur gevraagd. ? Huis van de stad Gouda In Gouda vormt het stadskantoor 'Huis van de stad' een bijzon- dere blikvanger (foto 7). De architect heeft materialen gekozen die het moderne pand een traditioneel karakter geven. De opvallende ruitstructuur van de gevel is opgebouwd uit prefab- betonnen sandwichelementen met prefab metselwerk. De prefab elementen zijn uitgewerkt als verdiepingshoge W-vormige elementen waarmee de markante ruitstructuur ontstaat (foto 8). De aannemer heeft er bij dit project voor gekozen zo veel mogelijk te prefabriceren om de krappe bouw- tijd te kunnen realiseren. De prefab sandwichelementen bestaan uit een betonnen binnenspouwblad en een prefab metselwerkbuitenspouwblad. De elementen zijn met elkaar verbonden met speciale sandwi- chankers voor betonnen sandwichelementen (fig. 9). Deze speciale ankers, stalen platen met gaten voor wapening, zorgen ervoor dat het buitenspouwblad vrij van het binnenblad kan vervormen door krimp en temperatuur. Dit wordt bereikt door de platen horizontaal en verticaal te plaatsen, waarbij de platen in de zwakke richting vrij kunnen bewegen en in de sterke rich- ting belasting kunnen opnemen. Er bestaan overigens ook dergelijke ankers in de vorm van cilinders, die in alle richtingen krachten kunnen opnemen. Het binnenspouwblad is met stekankers verankerd aan de vloeren en met stekkenbakken aan de druklagen op de vloeren (ook vanwege de tweede draagweg, fig. 10). In elk kruising van de ruiten is een verticale en horizontale voeg tussen de elemen - ten aangebracht. Voor de voegen tussen de elementen onder - ling is bewust niet gekozen voor een maat die overeenkomt met de voegenmaat (9 mm), maar is gekozen voor een grotere maat (20 mm). De voegen zijn vervolgens gedeeltelijk afgedekt met een witte siersteen waardoor ze niet storend zijn. Door deze oplossing kan elk buitenspouwblad afzonderlijk 20 mm uitzet- doorsnede A-A steenstrips buitenspouwblad binnenspouwblad stekkenbak betonvloer spouw A a bcA a knooppunt in gevel van bouwlaag 1 b knooppunt in gevel van bouwlaag 1 en 2 links c knooppunt in gevel van bouwlaag 1 en 2 links en rechts 11 10 10 Het binnenspouwblad is met stekankers verankerd aan de vloeren en met stekkenbakken aan de druklagen op de vloeren 11 De prefab elementen zijn uitgewerkt als verdiepingshoge w-vormige elementen Metselwerk in een modern jasje 4 2014