56 thema Slimme balkon- en gevelrenovaties 1 Oplossingen in normaal en ultra-hogesterktebeton Bij renovaties van woongebouwen is het in veel gevallen wenselijk het gewicht van de nieuwe constructies te minimaliseren. Ultra- hogesterktebeton (UHSB) is hier zeer geschikt voor, maar leidt ook tot een aantal uitdagingen. Zo geven de geringe afmetingen weinig ruimte voor opname van toleranties en afstemming op bestaande constructies. In sommige gevallen is een robuustere constructie van normaal beton, met grotere stelmogelijkheden, de beste oplossing. In dit artikel wordt aan de hand van een aantal projecten uiteengezet hoe kan worden omgegaan met de uitdagingen van renovaties. Uitdagingen bij renovaties Bij balkon- en gevelrenovaties zijn er vaak een aantal terug- kerende uitdagingen: - omgaan met maatafwijkingen en toleranties: stelbaarheid; - omgaan met de beperkte capaciteit van de bestaande constructie; - stabiliseren nieuwe constructie: vast aan bestaand of op zichzelf stabiel; - voorkomen van nieuwe koudebruggen of vermindering ervan en verbetering van de isolatie; - bestaande en/of nieuwe hoogteverschillen bij balkons en galerijen; - hemelwaterafvoer bij een balkonrenovatie; - beperking van overlast voor de bewoners; - kostenefficiënt ontwerpen, construeren en bouwen; - omgaan met verrassingen in het werk. thema Slimme balkon- en gevelrenovaties 1 2017 57 Hoewel die uitdagingen al jaren hetzelfde zijn, is de manier waarop ermee wordt omgegaan en hoe ze worden opgelost de afgelopen jaren sterk veranderd. Vroeger was het bijvoorbeeld lastig een gebouw volledig en nauwkeurig ingemeten te krijgen. Het was daardoor niet mogelijk tijdens het ontwerp voor alle situaties een passende oplossing te bedenken en moest er noodgedwongen veel in het werk op maat worden gemaakt. Verder werden renovatiebalkons vanwege het gewicht vaak in staal uitgevoerd. Beton was te zwaar of er was een dure voorzet- constructie nodig om de balkons te dragen. Die beperkingen gelden tegenwoordig niet of veel minder. In het navolgende worden vier hedendaagse oplossingen nader toegelicht die tegemoetkomen aan de belangrijkste (construc- tieve) uitdagingen. Oplossing 1: Pointclouds en andere metingen in het werk Veel renovatieprojecten worden tegenwoordig met een laser ingemeten. De pointcloud (puntenwolk) die hieruit ontstaat, kan worden gebruikt om op elke plek de nieuwe constructie perfect op de bestaande aan te laten sluiten. Het mooie is dat de pointcloud inzicht geeft in de complete bestaande situatie: elk hoekje en randje is ingemeten. De pointcloud wordt vaak vertaald ('overgetrokken') naar een 3D-werkmodel (fig. 2). Dit is noodzakelijk om er goed mee te kunnen werken, maar resul- teert in een kans op fouten. Er moet rekening worden gehouden met een onnauwkeurigheid van circa 10 mm bij de vertaling van puntjes naar lijnen en vlakken. Desondanks is de pointcloud een flinke vooruitgang. Nieuwe constructies kunnen hiermee van tevoren goed worden afgestemd. Hierdoor komen aanpas- singen in het werk veel minder voor. Ook op constructief vlak kan er meer en beter worden gemeten. Met een Ferroscan kan de configuratie van de wapening en de dekking worden bepaald. Aangevuld met destructief onderzoek voor de beton- en staalkwaliteit kunnen de exacte eigenschappen van bestaande constructies worden bepaald. Oplossing 2: Verbetering berekeningen en meer ruimte innovatieve constructeurs Met pakketten zoals Diana kan op basis van eerdergenoemde scans zeer nauwkeurig de capaciteit van bestaande constructies worden bepaald. Zelfs met eenvoudigere pakketten kan in de meeste gevallen al een uitstekende inschatting worden gedaan. We weten tegenwoordig dus veel preciezer hoe de bestaande constructie eruitziet en wat de capaciteit ervan is. Sinds het Bouwbesluit 2012 zijn de regels omtrent verbouwing en renovatie gewijzigd. Voor constructeurs is daarbij NEN 8700 'Beoordelen van bestaande bouwconstructies' van belang. Hoewel er wel eens discussie is over de interpretatie van de voor - schriften, wordt tegenwoordig over het algemeen minder discus- sie ervaren met controlerende instanties en wordt makkelijker goedkeuring verkregen voor innovatieve oplossingen. Vooral dat laatste biedt kansen voor betonconstructies. Er zijn dan ook steeds meer constructeurs die niet bang zijn om met out-of-the-boxoplossingen te komen. Dit blijkt bijvoorbeeld uit het toenemende aantal innovatieve systemen, zoals de balkons van Normteq of Hi-Con. Het is ook wel nodig in deze tijd. Er zijn steeds meer flats die toe zijn aan een opknapbuurt. Met de instorting van een galerij in Leeuwarden in 2011 is er een gevoel van urgentie ontstaan voor het opknappen van oude flatgebou- wen. Veel flats hebben minuscule buitenruimten die niet meer van deze tijd zijn. De crisis zette daarnaast een rem op nieuw- bouw, waardoor meer eigenaren naar de mogelijkheden voor renovatie, transformatie en uitbreiding zijn gaan kijken. ir. Rogier van Nalta, ir. Richard Kortekaas RC Pieters Bouwtechniek Lees meer over UHSB-balkons: - www.cementonline.nl/ultradunne-balkons - Het artikel 'Heldere krachtswerking in complexe constructie', over De Verkenner in Utrecht (ook in dit nummer) 1 Renovatie Heilig Harn, 2016foto: Sjors Smink2 Van de Baljuwstraat (Den Helder) is een pointcloud gemaakt (links), die is omgezet naar een Revit- model van de bestaande situatie (midden), waar andere partijen mee konden werken en het nieuwe pre - fab op konden afstemmen (rechts) 2 Slimme balkon- en gevelrenovaties 1 2017 58 thema 3 Bij de Nachtegaalflat (Katwijk) is een nieuw en groter balkon van UHSB over het bestaande balkon aangebracht foto: Bomar Hoewel het liefst zo veel mogelijk los wordt gebleven van het bestaand (geen afstemming nodig, geen krachtsoverdracht en geen koudebrug), is dit is in de meeste gevallen niet mogelijk of niet wenselijk. Een nieuw balkon moet bij voorkeur ook zo optimaal mogelijk worden afgestemd op de deuropening. Met een aantal projectvoorbeelden wordt geïllustreerd hoe deze uitdagingen zijn opgepakt en de verbinding van nieuw met bestaand is uitgevoerd. Voorbeeld eenvoudige balkonrenovatie Een veelvoorkomende renovatie is die waarbij een klein balkon wordt vernieuwd en de bewoner of woningbouwvereniging vraagt met een minimale ingreep het balkon te vergroten. Een voorzetconstructie van kolommen en balken is constructief de makkelijkste oplossing, maar in veel gevallen ongewenst in verband met architectuur, eigendom van de grond of hoge kosten. Een dun en licht balkon van ultra-hogesterktebeton kan dan een oplossing bieden. Het nieuwe UHSB-balkon kan vaak over het bestaande balkon worden aangebracht (fig. 4). Hierdoor wordt gelijk het bestaande hoogteverschil verkleind. Een groot hoogteschil was vroeger geen probleem en juist een voordeel om inwatering te voorkomen. Tegenwoordig wil men vanwege de toegankelijkheid hoogteverschillen tussen binnen en buiten juist zo veel mogelijk beperken. Door het nieuwe balkon aan de onderzijde te voorzien van een rib, kunnen de belastingen worden omgeleid zodat ze dichter bij of rechtstreeks op de bestaande dragende wand of kolom uitkomen. Het balkon is nagenoeg in evenwicht, alle belasting gaat naar de rib. Het oude balkon krijgt dus nauwelijks extra belasting, slechts een kleine trek-/druklast om evenwicht te maken. Het balkon werkt als een wip die aan één kant wordt vastgehouden. Daarom is aan de achterzijde van het balkon een lichte verticale trekverankering nodig. Van belang is niet te vergeten dat er ook horizontale belastingen vanuit het balkon moeten worden opgenomen. De trekverankering is hier niet altijd geschikt voor, één of twee extra verticale dookverbindingen zijn dan een goede oplossing (fig. 6). Voorbeeld uitgebreide gevelrenovatie De bekende voorzetgevel is een veelvoorkomende oplossing voor een gevelrenovatie. Dit kan architectonisch gewenst zijn, bijvoorbeeld om het gebouw een nieuw uiterlijk te geven. Maar het kan ook nodig zijn omdat de bestaande constructie niet geschikt is voor de hiervoor besproken 'balkonoverlaging'. Dit is meestal het geval bij de welbekende galerijflats. De uitkragende platen, of ? bij vrij opgelegde platen ? de consoles, hebben hier nauwelijks reservecapaciteit. Het liefst worden dan de bestaande dikke platen vervangen door grotere dunne platen. Dit is echter meestal niet mogelijk omdat de bestaande platen zijn opgenomen in de bestaande gevel en niet zonder uitgebreide Oplossing 3: Ultra-hogesterktebeton Bij renovaties is het zaak het gewicht van nieuwe constructies zo veel mogelijk te beperken omdat de bestaande constructie slechts een beperkte capaciteit heeft. Bij gevelrenovaties, waar je vaak met balkons of galerijen te maken hebt, speelt dit een belangrijke rol. Hoewel bewoners meestal het liefst een dicht betonnen balkon hebben en geen open stalen balkons met planken, is dit met traditionele oplossingen meestal niet moge- lijk. Door de ontwikkeling van UHSB kunnen nieuwe balkons een derde van de dikte en het gewicht van een normaal balkon krijgen. Hierdoor is het mogelijk het bestaande balkon te vervangen voor een groter balkon van hetzelfde gewicht. In veel gevallen kan het nieuwe balkon zelfs óver een bestaand balkon worden geschoven (zie ook onder de kop 'Voorbeeld eenvoudige balkonrenovatie'). Oplossing 4: Slimme verbindingen Bij verbouwingen geldt: "The Devil is in the Detail". Bij de aan- sluitingen komen nieuw en bestaand samen, moeten krachten worden overgebracht en maatafwijkingen worden opgenomen. 3 Slimme balkon- en gevelrenovaties 1 2017 59 stalen schoen vastboren aan betonpenant 300 160 30 900 1455 rib 250 x 75 mm 1330 25 goot 107 EPDM N10 vloerpeil 75 75 30 105 120 afschot plaat 5 mm/m betonpenant dik 210 2m10 doorsteekanker EPDM N10 150 x 150 + gat Ø15 mm 255 M12 A4-70 met ankerplaat Ø70 x 12 mm 4 Balkonuitbreiding waarbij een nieuw UHSB-balkon over het bestaande wordt aangebracht; verankering t.p.v. bestaand betonpenant 5 Renovatie Baljuwstraat (Den Helder) met een voorzetgevel met nieuwe en grotere balkons de bestaande consoles verbonden. Aan de portaalzijde is de schoen met vier hamerkopbouten in een ankerrail ingeklemd tegen de kolom. sloopwerkzaamheden kunnen worden verwijderd. Bij twee grote projecten in Den Helder, te weten Heilig Harn (foto 1) en Baljuwstraat (foto 5), heeft de architect Kokon een kaderstructuur vóór de gevel ontworpen. Dit zorgde voor een onderbreking van het monotone karakter van het gebouw en bovendien kon de balkonuitbreiding erop rusten. Bij Heilig Harn is ervoor gekozen de portalen alleen loodrecht op het gebouw te koppelen, en in langsrichting zelf stabiel te maken en de verbinding glijdend. Dit is gedaan omdat het afdragen van horizontale krachten dwars op de consoles als een probleem werd gezien en er geen voor alle partijen acceptabele versterkingsoplossing kon worden gevonden. Gedurende de uitvoering bleek het toch goed mogelijk een voorziening te treffen om een horizontale kracht dwars op de consoles te kunnen overdragen. Toen daarna de Baljuwstraat werd ontworpen, werd besloten de portalen hier wel volledig te stabiliseren met de verbinding aan de consoles. Dit was ook nodig omdat de portalen hier veel smaller waren dan bij Heilig Harn, waardoor ze binnen de architectonisch toelaatbare afmetingen niet voldoende stijf konden worden gemaakt. Verbinding consoles De grootste uitdaging in het ontwerp bij beide projecten waren de vrij forse maatafwijkingen in het bestaand en de toleranties die nodig waren in de verbindingen om dit op te vangen. Beide gebouwen zijn erg lang en de maatafwijkingen telden op tot ca. 100 mm. Die zijn opgevangen met de verbinding van de portalen met de consoles. De portalen zijn middels een stalen schoen steeds met één ingelijmd draadeind, scharnierend aan 5 4 Slimme balkon- en gevelrenovaties 1 2017 60 2x ankerrails hoh 120 mm Hilti HAC-40 91/250F lg = 250 mnm 2 x 2 hamerkopbouten HBC-C-N 8.8F, M16 x 100mm aangieten met K70 min.10 / max. 40 mm plaat 350 x 15, lg = 240mm Voorzien van 4 verticale slobgaten dook Ø20 EPDM 5 MPa 1550 25060 1410 1025 1315 385 95 110 70 70 aangieten met K70 aangieten met K70 RVS draadeind M12 afschot 15 mm/m¹ bestaande balkon constructie RVS draadeind (Lg = 850 mm), M16 A4-70; trekverankering balkon 2 x Hilti HST3 RVS M12 uitvullen met Vilton HDP oplegblok + 2 mm EPDM 5600 2e verdieping 50 800 50 50 75 75 min 20 mm max 91 mm min 5 max 65 783 140 60 110 250 min160 mm max 220 mm koppeling portaal met console plaat 190 x 15, lg = 110/140 mm plaat 190 x 25, lg = 150mm + gat Ø18 tbv M16 E C B-HB Trekverankering Voor de trekverankering van de balkons was voor Heilig Harn een stalen schoen ontwikkeld (foto 7) die in drie typen voor - kwam en waarbij de rest van de tolerantie met vulplaten werd opgelost. In de praktijk bleek het door de onregelmatige verschillen veel tijd (en vulplaatjes) te kosten om de schoenen per balkon op hoogte en op één lijn te krijgen. Voor de Baljuw- straat is daarom een nieuwe schoen ontwikkeld (foto 8) die in meerdere standen kon worden gezet. Hierdoor kon de aanne - mer veel sneller werken. Die schoen bestond uit een voetstuk dat altijd gelijk was en dat werd vastgeboord op de bestaande balkonplaat. Hierop kwam een kopstuk, waarbij uit twee afme- tingen kon worden gekozen die ook nog eens op twee standen kon worden gezet: een hoge en een lage stand. De voetstukken De maatafwijkingen zijn als volgt opgenomen (fig. 6): - horizontale ankerrails in de nieuwe kolommen om een toleran- tie op te vangen in de langsrichting van het gebouw. Toegepast bij Heilig Harn ± 25 mm en bij Baljuwstraat ± 50 mm; - verticale slobgaten in de staalplaat tegen de kolommen om een verticale tolerantie van de consoles op te kunnen vangen. Toege - past bij Heilig Harn: ± 20 mm en bij Baljuwstraat: ± 30 mm; - gietmortelvoeg van 10 tot 40 mm tussen kolom en stalen schoen om de tolerantie loodrecht op het gebouw en scheef- stand van de consoles op te vangen. Dit was nog niet voldoende om op alle posities de toleranties te kunnen opvangen. Daarom zijn er een paar versies van de koppelschoen gemaakt om alle situaties te dekken. 6 7 8 6 Doorsnede balkonportaal Baljuwstraat (Den Helder) met koppeling portaal aan console en trekverankering aan achterzijde balkon 7 Trekverankering bij Heilig Harn foto 7 en 8: Pieters Bouwtechniek8 Trekverankering bij de Baljuwstraat thema Slimme balkon- en gevelrenovaties 1 2017 61 doorsteek ankers HST-R M16 aangelaste wapening ø 12 lg = 900 mm gewapende druklaag voeg aangieten met K 70 draadeind M16 x 150 (RVS A4-70) + moeren M16 ø 40 x 40 x 15 (S355) + gat ø18 moer M16 (RVS A4 - 70) + sluitring ø30x3 (RVS A4) + gat ø17 nieuwe balkonplaat afschot 15 mm/m stalen schoen voeg aangieten met K70bestaande vloer neopreen 5 MPa 5 mm dik, 50 mm breed 25 x 30 moet haaks zijn 50 60 25 60 15 10 175 175 200 200 1898 60 125 25 25 75 150 vergroot én kon de vloer het inklemmingsmoment uit de balkons opnemen. De aannemer koos voor een verbinding met stalen schoenen die werden meegestort met de druklaag. Hier - door konden de balkons na de ruwbouw worden aangebracht. Door de natte verbinding konden ook de toleranties goed worden opgenomen. Gevelrenovatie op maat Met de huidige tools kunnen gebouwen zeer nauwkeurig worden ingemeten en kunnen de (on)mogelijkheden van de bestaande constructie worden bepaald. Nieuwe materialen en technieken geven de constructeur meer mogelijkheden op renovatiegebied. In theorie is het al mogelijk een gevelrenovatie exact op maat te ontwerpen en te maken. In de praktijk wordt vanwege kostenbesparing eenheid en herhaling gezocht in de nieuwe elementen. Slimme verbindingen lossen de afwijkingen en toleranties op. Hierdoor zijn (prefab-)betonconstructies steeds breder toepasbaar voor renovaties. ? zijn van tevoren vastgeboord en de montageploeg kon in het werk op maat het meest geschikte kopstuk kiezen. Voorbeeld nieuwe gevel met uitkragende balkons Tot slot een voorbeeld van een renovatie waarbij de bestaande constructie onvoldoende capaciteit had voor nieuwe balkons, maar ook een voorzetgevel niet gewenst was. Het project JFK Smartlofts in Amsterdam is een transformatie van het stads- deelkantoor Zuideramstel naar appartementen (foto 9). Het architectonisch ontwerp bestond uit een heel strakke minima- listische gevel met grote uitkragende balkons in een zaagtand- vorm. De vloeren waren vrij dun en konden de belasting niet dragen. In eerste instantie is gekeken naar het dragend maken van de gevel, maar dit bleek te duur en loste niet alle problemen op. Het inklemmingsmoment vanuit de balkons kon hier niet goed mee worden opgenomen. Er is daarom voor gekozen de vloeren te voorzien van een nieuwe gewapende druklaag. Hier - door werd het draagvermogen in de overspanningsrichting 9 10 9 De JFK Smartlofts (Amsterdam) zijn een transformatie van het voormalige Stadsdeel- kantoor Zuideramstel naar appartementen 10 Doorsnede van balkons die d.m.v. een stalen schoen na de ruwbouw kunnen worden aange - bracht Slimme balkon- en gevelrenovaties 1 2017