A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB ek i s t i n g en14 cement 2008 4ir. N. Cauberg, WTCBdr. D. Janssen, Centexbelprof.dr.ir.-arch. M. Mollaert, Vrije Universiteit BrusselEen flexibele textielbekisting biedt ontwerpers en aanne-mers nieuwe mogelijkheden om organische vormen tecre?ren. Het principe ervan is al langer bekend; zo wordenter plaatse gevulde `textielmatrassen' al tientallen jarengebruikt voor de versterking van hellingen of dijken, veelalom uitspoeling bij betonstorten onder water te voorko-men. Het gebruik van de flexibele bekisting voor de eigen-lijke vormgeving van architectonische betonelementen isechter een vrij nieuwe en innovatieve trend.Beton vormt niet alleen een wezenlijk deel van deruwbouwconstructie, maar be?nvloedt vaak ook dearchitectuur van een gebouw. Beton kan in datopzicht dus ook een afwerkmateriaal zijn, dat zowelvorm als textuur bepaalt. Voor betonconstructies metmeer creatieve en organische vormen stuit menechter op de praktische grenzen van de bekisting.Traditionele bekistingen zijn stijf en rechtlijnig enleveren vlakke muren op of rechthoekige elementen.Afwijkingen zijn binnen beperkte grenzen mogelijk,maar vragen om duur maatwerk. In theorie is betonechter het ideale materiaal om allerlei soortenvormen te cre?ren. Het vloeibare beton kan immersin om het even welke (bekistings)vorm wordengestort. Dit wordt nog meer versterkt door deopkomst van hoogvloeibare betonsoorten.Verder is het duidelijk dat sommige ontwerpenorganische of `natuurlijke' vormen integreren,1 |Ontwerp voor GentseMuziekforum(ontwerp: Toyo Ito i.s.m.prof. Andrea Branzi)Nieuwe mogelijkheden voor creatieve betonconstructiesORGANISCHEVORMEN METTEXTIELBEKISTINGENA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB ek i s t i n g encement 2008 4 15wat vaak speciale en elegante resultaten oplevert.Een mooi voorbeeld hiervan wordt gegeven infiguur 1, een van de ontwerpen voor het GentseMuziekforum van de architect Toyo Ito. De reali-satie van dergelijke ontwerpen is echter niet een-voudig en stelt de uitvoerder voor problemen ofhoge kosten. Een flexibele textielbekisting kanhier uitkomst bieden.Wereldwijd zijn er reeds enkele interessante voor-beelden voorhanden die het potentieel van textiel-bekistingen illustreren [1, 2, 3, 4]. Het meest in hetoog lopende voorbeeld is misschien het werk vanprofessor West in Canada, die textielbekistingengebruikte voor bijvoorbeeld architectonischepanelen, kolommen en balken.M o d e l v o r m i n g e n v o r m g e v i n gBij de opbouw van een textielbekisting zijn ertelkens enkele belangrijke aspecten. Ten eerste zaleen modellering zowel de vorm als de constructievewerking evalueren. Aandachtspunten daarbij zijnde optimalisatie van de vorm, opdat het textiel voor-namelijk op trek wordt belast, het rekening houdenmet de betonbelasting en het controleren van debijhorende vervormingen.Verder speelt ook de de keuze van het textiel en deconfectie van de eigenlijke textielbekisting. Uit deconstructieve analyse zullen steeds enkele rand-voorwaarden volgen, zoals de minimale karakteris-tieken van het textiel (treksterkte en stijfheid) en debenodigde voorspanning voor het textiel. De model-lering wordt tot slot ook gebruikt om patronen tesnijden waarmee de eigenlijke textielbekisting kanworden gemaakt [5, 6]. Een aantal erg eenvoudigevormen, zoals rechte kolommen, kan uit ??n enkelstuk textiel worden gemaakt. De meeste andereelementen vergen evenwel een specifieke vormge-ving van het textiel: het volledige element wordtopgedeeld in textielstukken die worden samenge-voegd of `geconfectioneerd', bijna zoals een kle-dingstuk. Figuur 3 geeft een vereenvoudigd voor-beeld van de patroonproductie voor eenaxiaal-symmetrische kolom. De confectie kangebeuren via lassen of stikken, en zou ook plaatse-lijke verstevigingen kunnen integreren. Naast detextielbekisting zelf is er doorgaans een hulpcon-structie nodig om het textiel te ondersteunen, eneventueel voor te spannen.M a t e r i a l e nWat het textielgebruik betreft zijn vooral detextuur, de treksterkte en de elasticiteitsmodulusvan het textiel van belang. De textieltextuur bepaaltenerzijds de ontkistbaarheid van het element, enanderzijds de textuur van het betonoppervlak(fig. 4). De elasticiteitsmodulus moet in overeen-stemming met de belasting worden gekozen omde vervorming bij het storten te beperken. Dat iserg belangrijk voor schaalconstructies, maarminder belangrijk voor kleine kolommen.Door deze vereistenwordt gekozen voor tex-tieltypes met een vrijhoge treksterkte (40-150kN/m) bij een lage ver-vorming (18-30%). DeYoung-modulus schommelt tussen 0,1 en 1 GPaen de stijfheid tussen 135 en 550 kN/m. Er wordtzowel gecoat als niet-gecoat, geweven PP, PE enPVC gebruikt. Het gecoate textiel is doorgaansondoorlaatbaar en levert een egaal betonopper-vlak op of een bepaalde textuur. Het niet-gecoatetextiel is licht doorlaatbaar.E x p e r i m e n t e nDe mogelijkheden van deze veelbelovende tech-niek worden momenteel op laboratoriumschaalge?valueerd in een onderzoeksproject van hetWTCB (Belgisch Wetenschappelijk en TechnischCentrum voor het Bouwbedrijf), Centexbel (onder-2 |Gipsmodel van schaal-constructies die isgemaakt met textielbe-kisting [1]3 |Maken van snijpatroonvoor axiaal-symmetri-sche kolom4 |Acht voorbeelden vantypische textielpatronen(boven) en het resultaatvoor twee betonnen ele-menten (onder)A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB ek i s t i n g en16 cement 2008 4zoekscentrum Belgische textielnijverheid) en devakgroep Architectuur van de VUB (Vrije Unive-risteit Brussel). In een eerste fase leverde eenaantal basistests een goede tot perfecte kwaliteitvan het oppervlak bij verschillende textieltypes:vrijwel geen luchtbellen of onvolkomenheden inhet oppervlak en een perfecte afdruk van detextuur van het textiel. Twee realistische voor-beeldstudies illustreren het concept en focussenop de praktische uitvoering.KolommenDe realisatie van een aantal kolommen met behulpvan textielbekistingen illustreert onmiddellijk eenaantal kernvoordelen:? Flexibiliteit in vorm: in de hoogte kunnen diame-tervariaties worden toegepast, of bijvoorbeeld eenovergang van ronde kolommen naar rechthoe-kige kolomuiteinden.? Een goede oppervlaktekwaliteit, vooral bijgebruik van zelfverdichtend beton, met eenheel specifieke textuur. Verder is het verwijde-ren van de bekisting nooit een probleem.? Herbruikbaarheid van het textiel wanneer syste-men worden gebruikt zoals ritssluitingen of klit-tenband om het verwijderen van de bekisting tevergemakkelijken.De kolomvorm kan worden ontworpen met eenvou-dige ontwerpsoftware, waarvan het model verderwordt gebruikt voor het maken van de snijpatronen(zie ook fig. 3). Er werden zowel cirkelvormige alsrechthoekige kolommen gemaakt en de meeste tex-tielbekistingen waren samengesteld uit vier aanelkaar gestikte of gelaste delen. Foto 7 toont de volle-dige textielbekistingen na confectie en foto 8 eenclose-up van het resultaat na het verwijderen van debekisting. De kleine onvolkomenheden (`plooien') inhet betonoppervlak zijn in dit geval het gevolg vanonvoldoende voorspanning in het textiel.Dubbelgekromde schaalconstructiesHet maken van complexe schaalconstructies, recht-streeks afgeleid van de textielarchitectuur, is een noggrotere uitdaging. Wederom moet worden begonnenmet de modelvorming van de schaalconstructie, zoalsfiguur 7 weergeeft, als basis voor een constructieveanalyse van de bekisting (fig. 8) en voor de aanmaakvan de knippatronen. Uit deze analyse volgt ook de5 |Ontwerp van dubbelge-kromde schaal-constructie6 |Berekening spanningenop membraan en daaruitvoortvloeiende krachtenaan randen7 |Geconfectioneerdetextielbekistingen voorspeciale kolommen8 |Verwijdering textiel-bekisting bij betonnenkolomA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB ek i s t i n g encement 2008 4 179 |Textielbekisting voordubbelgekromde schaal-constructie10 |Textielbekisting, voor-gespannen met eenhulpconstructie11 |Realisatie metpuitbeton12 |Betonschaal naontkistingbenodigde voorspanning van het textiel om de vervor-mingen te minimaliseren. Foto 9 toont het textiel naconfectie, en foto 10 illustreert de opbouw van de vol-ledige bekisting. In het geval van schaalelementen iser een aanzienlijke voorspanning nodig, en dus ookeen stevige hulpconstructie. Foto 11 toont ten slottehet pas gestorte element, met een laag spuitbeton van50 mm. Om op laboratoriumschaal een optimalevergelijking te kunnen maken tussen modellering enrealisatie worden de krachten die het textiel uitoefentop de hulpconstructie opgemeten, evenals de door-buiging van het element. Naast de integratie van eentraditionele wapening met stalen staven wordt er inhet onderzoeksproject ook gebruikgemaakt van eeninnovatieve textielnetwapening.C o n c l u s i e s e n t o e k o m s t p e r s p e c t i e v e nTextielbekistingen kunnen een mogelijk antwoordzijn op de bekistingsmoeilijkheden die zich stellenbij de realisatie van organische en complexe vormenin beton. Ze kunnen zo dan ook het arsenaal aanmogelijkheden voor architectonisch beton sterkvergroten, en een nieuwe impuls geven aan echtevormgeving in beton, waarbij de beperking enkelnog ligt bij de creativiteit van de ontwerper.Hoewel de getoonde voorbeeldstudies slechts eeneerste indruk geven van de mogelijkheden, illu-streert de realisatie van een complexe schaalcon-structie toch al een element dat met traditionelebekisting moeilijk realiseerbaar is. De resultatenvan de eerste experimenten zijn bemoedigend enbevestigen de mogelijkheid een ruime waaier vanspeciale vormen te produceren, op de bouwplaatsdan wel in fabrieksomstandigheden. nD a n k b e t u i g i n gDe auteurs willen het IWT-Vlaanderen danken voorde financi?le steun voor dit collectieve onderzoeks-project.L i t e r a t u u r1. West, M., Fabric-Formed Concrete. Centre forArchitectural Structures and Technology, Mani-toba 2006.2. Pedreschi, R. & F. McLachlan, Preliminarystudies in fabric cast concrete. Proceedings ofthe BIBM Congress and Exhibition 2005,Amsterdam.3. Pronk, A., The 2 million euro Philipspavillion.Proceedings of the IASS Symposium NewOlympics, New Shell and Spatial Structures,Beijing, 2006.4. Schmitz, R., Fabric formed concrete panel design.Milwaukee School of Engineering, 2004.5. Gr?ndig, L., D. Str?bel & P. Singer, RecentDevelopments in the Analytical Design of TextileMembranes. Springer Netherlands 2006.6. Gr?ndig, L., L. Ekert & E. Moncrieff, Geodesicand Semi-Geodesic Line Algorithms for CuttingPattern Generation of Architectural Textile Struc-tures. Proceedings of the Asia-Pacific Conferenceon Shell and Spatial Structures, Beijing 1996.