Milieulast reduceren van constructies in gebouwen De invloed van de constructeur 1 Bij het project De BunkerToren in Eindhoven is ervoor gepleit om een dunnere verdiepingsvloer toe te passen om de hoeveelheid beton te minimaliseren; architect: Powerhouse Company, foto: IMd 1 22? CEMENT 3 2021 Naast het reduceren van energie- gebruik, wordt er in het ontwerp- proces van gebouwen eindelijk ook aandacht besteed aan de (hoeveel - heid) toegepaste materialen. Ook opdrachtgevers en architecten zijn zich bewuster geworden van het grote aandeel dat de constructie daarin speelt. Dit is te danken aan de invoering van een minimum - eis voor de MilieuPrestatie Gebouwen (MPG) in het Bouwbesluit 2012. De noodzaak om in het ontwerp de milieulast te beperken, onder meer om aan het klimaatakkoord van Parijs 2015 te kun - nen voldoen, wordt steeds sterker. Dat blijkt alleen al uit het feit dat op 1 juli 2021 een wij- ziging van het Bouwbesluit 2012 in werking treedt met een aanscherping van de MPG van 1,0 naar 0,8. Het streven is om de norm uiterlijk in 2030 te halveren naar 0,5. Om dit te kunnen halen, is invloed vanuit het con - structief ontwerp noodzakelijk. Onomstote- lijk staat vast dat de constructeur zich niet meer kan onttrekken aan de discussie over duurzaamheid. Constructief ontwerp Circa 60% van alle toegepaste materialen in gebouwen wordt gebruikt voor de construc- tie, waarbij de vloeren het grootste aandeel voor rekening nemen. Met deze wetenschap en het groeiende belang de milieulast van gebouwen te reduceren, moet de bewust- wording hiervan wel gaan doordringen bij constructief ontwerpers. In het ontwerp zijn grote slagen te maken, omdat hierin de keuzes en constructieve uitgangspunten voor het gebouw worden vastgesteld. De constructief (register)ontwerper moet zijn rol pakken aan tafel bij de opdrachtgevers, architecten, duurzaamheidsadviseurs en bouwers om voor het gebouw tot de optimale duurzame constructie te komen. Ontwerpen op milieulast? Door bij de con - structieve varianten van het gebouw direct de MPG-berekening toe te voegen, kan met de onderbouwing van de milieulast, naast onder andere de bouwkosten, verdiepings- hoogte en bouwtijd, het ontwerp ook inhou - delijk worden gestuurd op duurzaamheid. Hierbij is het van belang om de functionele eenheid van de constructieve elementen voor alle te beschouwen varianten van het gebouw gelijk te houden. Voor de elementen met een bouwkundige én constructieve functie moeten in andere varianten de bouwkundige equivalenten in de MPG-bere- kening worden meegenomen. Belangrijkste winst die bij deze onderbouwing kan worden behaald, is overduidelijk dat constructieve materialen worden toegepast daar waar deze het beste tot hun recht komen. Daar zijn in het verleden al diverse hybride con - structies uit voortgekomen door te sturen op een lagere milieulast (foto 3). Levensduurverlenging? Om de milieulast door de toegepaste materialen te kunnen vergelijken met het benodigde energiever- bruik per jaar, wordt de berekende milieu - last met de MPG-berekening uitgedrukt IR. PIM PETERS RO Directeur / Raadgevend ingenieur IMd Raadgevende Ingenieurs IR. MARIJN LANDMAN Constructeur IMd Raadgevende Ingenieursauteurs 'In het land der blinden is eenoog koning'. Als het over duurzaam bouwen gaat is dit vandaag de dag misschien wel een passend gezegde. En dan met name als het gaat om de invloed van het materiaalgebruik op de milieulast. Eenoog slaat daarbij ook op de constructeur, die zijn pijlen nu vooral nog richt op mechanica en constructieve veiligheid. CEMENT 3 2021 ?23 in de schaduwkosten, verdeeld over het bru- to vloeroppervlak en de levensduur van het gebouw. Hierbij wordt gebruikgemaakt van een defaultwaarde van 50 jaar voor kanto- ren en 75 jaar voor woningen. Afwijken van deze defaultwaarde is mogelijk door aan te tonen dat het (constructief ) ontwerp adap- tief is en bijvoorbeeld verschillende functies in de gebruiksfase kan faciliteren. De ver- wachte levensduur van het gebouw wordt daarmee opgerekt, waardoor de schaduw - kosten per jaar lager uitvallen. Levensduur- verlenging is ook te realiseren door gebou - wen te ontwerpen die remontabel zijn. Na de functionele levensduur kan het uit elkaar worden gehaald en elders weer worden in - gezet. Dit kan op de schaal van het gehele gebouw of van de losse constructieve ele- menten. Goede documentatie door middel van bijvoorbeeld een constructiepaspoort naast het materialenpaspoort is daarbij een belangrijk aandachtspunt. Donorskelet? In 2013 lanceerde IMd Raadge- vende Ingenieurs het onderzoek naar het toepassen van een donorskelet bij nieuw - bouw. Hergebruik door de toepassing van een donorskelet bleek een enorme invloed te hebben op de reductie van de milieulast: er wordt downcycling van primaire grond - stoffen mee voorkomen. Een goede integra - tie in het ontwerp kan zelfs leiden tot een meerwaarde in de beleving van het gebouw. Niet de minste resultaten van het onder- 2 Fases in een LCA-berekening, inclusief fase D waarin hergebruik wordt meegenomen, bron: Stephan Backx 3 Up Mountain Amstelveen, met een hybride constructie van staal en beton. Ten behoeve van de flexibiliteit is de constructie van het gebouw separaat van de inbouw ontworpen; architect: Rijnboutt, foto: Kees Hummel NATIONALE MILIEUDATABASE EN MPG De milieulast van (constructieve) pro- ducten is vastgelegd in productkaarten in de Nationale Milieudatabase (NMD) op basis van een levenscyclusanalyse (LCA), waarin alle milieueffecten in reke- ning worden gebracht vanaf de winning van grondstoffen tot aan het einde levensduur (fases A1-A5, B1-B7 en C1-C4 in een LCA-berekening) (fig. 2). Die milieulast is bepalend bij het vast - stellen van de MPG, de MilieuPrestatie Gebouwen. In de Bepalingsmethode 'Milieuprestatie Gebouwen en GWW' zijn geharmoniseerde rekenregels opge- steld die in acht moeten worden geno- men bij het opstellen van een MPG-be- rekening. Op 1 oktober 2020 is er een wijzigingsblad gepubliceerd dat ingaat op het in zijn geheel hergebruiken van een product. Tot op heden is deze wijzi- ging nog niet geïmplementeerd in de productkaarten in de NMD. Momenteel is de Bepalingsmethode van januari 2019 tezamen met het wijzigingsblad van juli 2019 van kracht om te voldoen aan de Regeling Bouwbesluit 2012 voor de milieuprestatie. Volgens deze rege- ling kan men producten die in zijn geheel worden hergebruikt zonder milieulast in een MPG-berekening opnemen. 2 3 24? CEMENT 3 2021 zoek, naast het feit dat een donorskelet aansluit op de transitie naar een circulaire economie. De stap van onderzoek naar werkelijk - heid is gelukt door in het ontwerp te pleiten voor de toepassing van een donorskelet en te onderbouwen dat het gebruik van al toe- gepaste constructieve elementen wel dege- lijk tot de mogelijkheid behoort (foto 4). Alle ontwerppartners hiervan overtuigen is een belangrijke taak voor de constructief ont- werper. Het vertrouwen creëren dat het constructief verantwoord kan, staat daarbij voorop. Maar bovenal het oppakken van de uitdagingen samen met de bouwpartners. Uitwerking constructief ontwerp Op de schouders van de (register)construc- teur rust de uitwerking van het ontwerp dat door de constructief ontwerper samen met de opdrachtgever en het ontwerpteam is vormgegeven. De werkzaamheden van de constructeur bestaan niet alleen uit sommen maken om de constructieve veiligheid te onderbouwen, maar ook uit het aanschou - wen van het ontwerp met een kritische blik. Waar zijn er nog optimalisaties mogelijk? Kan er nog aan knoppen worden gedraaid zodat het ontwerp een lagere milieulast tot gevolg heeft? Oftewel: kunnen er nog ont- werpuitgangspunten worden aangescherpt, aangevuld of verbreed? Een kritische en duurzame constructeur neemt bij de start van en gedurende zijn werkzaamheden de mogelijke opties met de constructief ont- werper door, waardoor de grenzen van het speelveld duidelijk worden en deze kunnen worden gecommuniceerd aan de opdracht- gever en het uitvoeringsteam. Bewaken ontwerpuitgangspunten? De grootste verantwoordelijkheid van de con - structeur ligt bij het bewaken van de ont- werpuitgangspunten op het gebied van de constructieve veiligheid én het milieu. Voor het vastleggen van deze uitgangspunten heeft de constructeur beschikking over diverse stukken: de rapportages, tekeningen en het bestek. In 2017 ondertekende de gemeente Tilburg samen met het Netwerk Betonketen het convenant 'Beton in de circulaire econo- mie' waardoor er een extra motivatie was vanuit de opdrachtgever om de renovatie van Stadskantoor 1 zo duurzaam mogelijk aan te pakken (foto 5). Dit project was voor IMd Raadgevende Ingenieurs het eerste pro- ject waarbij er, in samenwerking met het Netwerk Betonketen, werd onderzocht op welke manier een onafhankelijk ingenieurs- bureau in het bestek iets kan specificeren over de MKI-waarden van constructieve ele- menten. Er is destijds voor de in het werk gestorte delen en de kanaalplaatvloeren aangegeven dat de aannemer de MKI-waar- de per m³ beton en m² vloer moest verstrek - ken. Dit had mede als doel inzicht te krijgen in een branchegemiddelde MKI, zodat Door bij varian - ten direct de MPG-berekening toe te voegen kan de constructief (register)- ontwerper in het ontwerp sturen op duurzaamheid 4 4 Toepassing eerste donorskelet in het project Hoogstraat in Rotterdam; architect: Rijnboutt, foto: Kees Hummel CEMENT 3 2021 ?25 6 5 Levensduur- verlenging is te realiseren door gebouwen adaptief of remontabel te ontwerpen 5 Bij het project Stadskantoor 1 is onderzocht hoe in het bestek MKI-waarden van constructieve elementen konden worden gespecificeerd; architect: DEDRIE Architecten, foto: IMd 6 Bij het project Food Forum voor de Floriade Expo 2022 van de Provincie Flevoland in Almere zijn er alternatieve betonmengsels toegepast in de niet-constructieve beganegrondvloer en de afwerkingsvloer van de eerste verdieping; architect: Doepel Strijkers, foto: Feenstra fotografie 26? CEMENT 3 2021 IMd Raadgevende Ingenieurs en het Net- werk Betonketen bij toekomstige projecten gerichter konden adviseren over het opne- men van een plafondwaarde in het bestek. Minimaliseren materiaalgebruik? Het minimaliseren van het materiaal in het constructief ontwerp is een handeling die de constructeur voornamelijk vanuit een economisch oogpunt uitvoert. Naast de financiële gevolgen van het overdimensio- neren van de constructie, is er ook een di - recte invloed op de grootte van de milieulast van het project. Het inzicht van de con - structeur op deze invloed is nog onvoldoen - de aanwezig en moet worden vergroot door het opbouwen van kennis en het sleutelen aan de dimensies en materiaalkeuzes van constructieve elementen op basis van een MPG-berekening. De BunkerToren in Eindhoven (foto 1) is een voorbeeld van een project waarbij er, ondanks de grote overspanningen van 9,00 m, voor is gepleit om een dunnere, in het werk gestorte verdiepingsvloer van 280 mm toe te passen. Een keuze die niet direct voor de hand lag, maar waar wel minimaal 510 m³ beton mee is bespaard (ongeveer 7% van het totale volume aan ver- diepingsvloeren). Deze keuze heeft er mede toe geleid dat er een extra verdieping moge- lijk werd binnen het bestemmingsplan. Gebruik duurzame (beton)materialen? Een andere manier waarop de constructeur invloed kan uitoefenen op een duurzaam ontwerp is nagaan voor welke constructieve elementen er (innovatieve) alternatieven be- schikbaar zijn. Helaas is bij de toepassing van deze alternatieven de strenge normering 7 De grootste verantwoorde- lijkheid van de (register)- constructeur ligt bij het bewaken van de ontwerpuit- gangspunten op het gebied van de constructieve veiligheid én het milieu 7 Bij het project Valkenburgerstraat in Amsterdam is onderzocht wat de invloed is van de samenstelling van betonmengsels en verschillende uithardingstijden op de milieulast; architect: Klunder Architecten, foto: IMd CEMENT 3 2021 ?27 vaak doorslaggevend, waardoor de toepas- sing uiteindelijk wordt gestaakt. In 2016 heeft IMd Raadgevende Inge- nieurs deze normering omzeild door bij het ontwerp van het Food Forum in Almere de beganegrondvloer als niet-constructief te beschouwen (foto 6). De veiligheidsrisico's voor dit onderdeel gingen daarmee naar een laag niveau waardoor er 100% gerecycled be- ton kon worden toegepast. In de afwerkings- vloer op de eerste verdieping is olifantsgras gebruikt als alternatieve wapening. Afstemmen impact betonmengsel op de uitvoeringsmethodiek? Van alle materialen in de bouw is er op het gebied van de beton - technologie nog veel mogelijk om tot een lagere milieulast te komen. De 28 hande- lingsperspectieven uit de Road Map CO? van het Betonakkoord onderstrepen dit. Voor de constructeur komt het erop neer dat er meer kennis nodig is van de betontechnolo- gie om het gesprek aan te gaan met de aan - nemer en beton-/cementproducent, zodat men samen tot een werkbare en duurzame uitwerking van het ontwerp kan komen. Het draait hierbij voornamelijk om de sleutel - woorden cementhoeveelheid, uithardingstijd en hergebruik. Om de hoeveelheid cement in het betonmengsel te verminderen, kan er in de uitvoering bijvoorbeeld voor worden gekozen de betonnen elementen langer in de bekisting te laten zitten. Voor het project Valkenburgerstraat (foto 7) is IMd Raadgevende Ingenieurs in 2016 een samenwerking aangegaan met Albeton om te onderzoeken wat de invloed van de samen - stelling van betonmengsels en verschillende uithardingstijden is op de milieulast. In de uitvoering is er met de aannemer voor geko- zen om de fundering langer te laten uithar- den in de bekisting waardoor er een lager cementgehalte in het beton kon worden toe- gepast. Losmaakbaarheid waarborgen bij remon- tabel ontwerp? Vanuit het gedachtegoed van de circulaire economie is na het redu - ceren van het materiaalgebruik, het circu - lair omgaan met de onderdelen waaruit het ontwerp bestaat, de volgende stap. Voor de constructeur ligt hier een uitdaging om de traditionele details van verbindingen remontabel te ontwerpen, waardoor de losmaakbaarheid van de constructie wordt gewaarborgd. De constructeur hoeft dit niet in zijn eentje op te lossen, maar kan juist gebruikmaken van overleg met leve- ranciers om zo tot de nodige ontwikkelin - gen te komen. De Tijdelijke Rechtbank in Amster- dam is volgens dit ideaal ontworpen. Het ontwerp met boutverbindingen in de staal - constructie en kanaalplaatvloeren zonder druklaag vroeg om een innovatieve vloer- liggerverbinding. In samenwerking met VBI Het inzicht van de constructeur op de invloed van het mate- riaal op het milieu is nog onvoldoende en moet worden vergroot 8 Innovatieve detailverbinding van de kanaalplaatvloeren aan de staalconstructie van de Tijdelijke Rechtbank in Amsterdam; architect: cepezed, foto: Léon van Woerkom 8 28? CEMENT 3 2021 is een momentvaste verbinding ontworpen door aan de bovenzijde een drukpunt te vormen en aan de onderzijde een trekver- binding met behulp van gebogen ankers in de kanaalplaten. Aan de bovenflenzen van de liggers zijn kleinere plaatjes gelast die zijn voorzien van schroefdraad en een ver- stelbare bout. Deze bout werd in het werk uitgedraaid tot tegen de stalen plaat aan de kopzijde van de sleuf zodat de drukkrachten konden worden doorgevoerd. De gebogen ankers (met schroefdraad) onderin de kops- leuven zijn door-en-door verbonden met de onderflens van de ligger waarmee de trek - krachten opgenomen konden worden (foto 8, fig. 9). Binnenkort wordt dit gebouw gede- monteerd en ergens anders opnieuw opge- bouwd, dit zal een schat aan informatie opleveren waarmee het innovatieve detail verder kan worden ontwikkeld. Milieulastexperts Door in het ontwerp en de uitwerking van de constructie aan de juiste knoppen te draaien, kunnen constructeurs een belang - rijke bijdrage leveren aan het thema milieu. Hoewel we als constructeurs nog niet echt het fingerspitzengefühl hebben ontwikkeld, is deze bijdrage wel goed te onderbouwen met de MPG-berekening. We zullen deze rekenmethodiek, naast de mechanica, bij ons dagelijks werk moeten gaan meenemen. Alleen op die manier kunnen we ons de ex - pertise over milieulast door constructiema - terialen echt toe-eigenen en als milieulast- experts aan tafel tot dé optimale duurzame constructie in het gebouw komen. VERANTWOORDELIJKHEDEN De constructief (register)ontwerper en de (register)constructeur hebben verschillende verantwoordelijkheden als het gaat om de milieulast van de constructie in gebouwen te reduceren. Constructief ontwerper - Ontwerpen op milieulast Door in de variantenstudie gebruik te maken van een MPG-berekening kan er, naast onder andere de bouwmethodiek, -kosten en -tijd, worden gestuurd op de milieulast van het ontwerp. - Sturen op levensduurverlenging Een adaptief en remontabel ontwerp van een gebouw levert een langere levensduur en daardoor een lagere milieulast op. - Creatief omgaan met bestaande constructies In het voorstadium van het ontwerp de mogelijkheden onderzoeken voor het toepassen van een donorskelet. - Verzorgen van vertrouwen bij (bouw)teampartners De constructieve veiligheid staat in het ontwerp voorop. Het is aan de RO om deze veiligheid in de duurzame alternatieven van het gebouw te bewaken. Constructeur - Bewaken ontwerpuitgangspunten Naast het bewaken van de constructieve veiligheid, speelt ook het aanscherpen van de uitgangspunten op het gebied van milieu een rol. - Minimaliseren materiaalgebruik Optimalisaties in de hoeveelheid materiaal leiden direct tot een lagere milieu- last. - Gebruik duurzame (beton)materialen Voor de constructeur ligt er een kans om innovaties op te schalen door het toepassen van duurzame (beton)materialen in (pilot)projecten. - Afstemmen impact betonmengsel op uitvoering Niet alleen voor de scheurwijdtebeheersing is het van belang dat de construc - teur weet wat voor mengsel de aannemer gaat toepassen, de samenstelling heeft vanwege het cementgehalte een grote invloed op de milieulast. - Losmaakbaarheid waarborgen bij remontabel ontwerp De detaillering van de verbindingen moet goed worden afgestemd en gecom- municeerd met de bouw(team)partners. 9 Detail van de innovatieve verbinding van de kanaalplaatvloeren, bron: cepezed 9 CEMENT 3 2021 ?29