1 Dubbelgekromde gevels 'groeien' uit de kubus, foto: Stefan Mueller TOONBEELD van carbonbeton 14? CEMENT 2 2024 beton in beeld door ir. Kirsten Hannema KUBUS MET EEN TWIST CUBE is het resultaat van een groot onderzoekspro- ject van de TU Dresden, gericht op de praktische toepassing van beton met carbonwapening. Gaande- weg ontstond het idee om de onderzoeksresultaten te delen in de vorm van een gebouwde showcase. De onderzoekers dachten in eerste instantie aan een kubusvormig gebouw. Architect Gunter Henn bedacht vervolgens om ? letterlijk ? een twist aan die kubus te geven, in de vorm van dubbelgekromde gevels die uit het dak van de kubus 'groeien'. De 7 m hoge kubus is opgebouwd uit prefab-betonnen panelen en de 40 m lange gekromde schaaldelen van de 'twist' zijn ter plaatse gemaakt, onder meer met spuitbeton. Aldus toont het gebouw dat carbonbeton zich leent voor zowel rationele en op effici- entie gerichte ontwerpen, als expressieve en visueel bijzondere architectuur. TOONBEELD van carbonbeton Onderzoeks- en ontmoetingscentrum CUBE, Dresden, Duitsland CEMENT 2 2024 ?15 beton in beeld 2 CUBE in Dresden is het eerste gebouw ter wereld dat is gerealiseerd met carbonbeton, foto: Stefan Groeschel PROJECTGEGEVENSstart onderzoek 2014 uitvoering ontwerp 2022 opdrachtgever TU Dresden financiering Duitse Federale Ministerie van Onderwijs en Onderzoekonderzoek Technische Univeristät Dresden ? Institut für Massivbau conceptueel ontwerp HENN Architekten uitvoerend architect AIB GmbH Architekten Ingenieure Bautzen betonwerk prefab elementen Betonwerk Oschatz GmbH In het werk gestort beton Hentschke Bau GmbH en Dipl.-Ing. H. Bendl Hoch- und Tiefbau GmbH Co. KG Sebnitz Midden op de universiteitscampus van Dresden is in 2022 CUBE verrezen, een onderzoeks- en ontmoetingscentrum op het gebied van zogenoemd carbonbeton, waarbij staalwapening is vervangen door wapening van koolstofvezels. Die is lichter, heeft een hogere trekkracht en corrodeert niet. Daardoor zijn lichtere, holle constructies mogelijk, wat een positief effect heeft op de milieuprestaties. CUBE is het eerste gebouw ter wereld dat gerealiseerd is met carbonbeton, en vormt het visitekaartje van dit innovatieve materiaal. 2 16? CEMENT 2 2024 beton in beeld 3 Carbonvezelmatten aangebracht in de prefab-betonnen panelen, foto: Stefan Groeschel 4 Op isolatieplaten is een spuitbetonnen gevelafwerking aangebracht, foto: Stefan Groeschel LICHT, STERK EN INERT Carbonbeton heeft duidelijk andere eigenschappen dan traditioneel gewapend beton. Dat komt door de eigenschappen van de carbonvezels. Normaal wapeningsstaal heeft een treksterkte van 500 N/mm². De synthetische polymeer polyacrylnitril (PAN), waarvan carbonvezels worden gemaakt, heeft een treksterkte van 3000-4000 N/mm². Voor dezelfde trekkracht is daarom minder wapening nodig. Er kan dus slanker worden ontworpen, ook omdat er minder dekking ter bescherming tegen corrosie nodig is. Door efficiënter te bouwen, bijvoorbeeld met holle draagconstructies, kan verder bespaard worden op materiaal. Gestreefd wordt naar een materiaalreductie van 50 tot 80%. 3 4 CEMENT 2 2024 ?17 beton in beeld 5m 0 5 7 6 5 Doorsnede holle-kern-platen, bron: Statisch-konstruktive Durchbildung des Gebaudeteils BOX, door Hendrik Ritter, Michael Frenzel & Silke Scheerer 6 Doorsnede panelen twist, bron: Beton- und Stahlbau Volume 118, Issue S2, Supplement: CUBE Das Carbonbetongebäude, door Vitali Zavadski & Michael Frenzel 7 Doorsnede CUBE, bron: HENN Architekten HOLLE CONSTRUCTIE Het onderzoeksteam wilde carbonbeton presenteren als een ecologisch materiaal, dat kan bijdragen aan de reductie van CO? en waterverbruik doordat geen staal en minder beton nodig is. Bovendien is carbonbeton zeer bestendig. Het doos- vormige bouwdeel in het midden van het gebouw is gemaakt met prefabbetonnen holle-kern-platen (25 cm hoog met een materiaaldikte van 3 tot 4 cm) (fig. 5). De 'twist' die vanuit de langgerekte gevels in het dak overvloeit, is ter plaatse met behulp van een multiplex bekisting gemaakt. De dubbelge- kromde schaaldelen hebben een doorsnede van 44 cm en zijn opgebouwd uit drie lagen (fig. 6). Het ondergedeelte bestaat uit een dragende, gekromde carbonbetonnen ribben- constructie, opgevuld met EPS, en aan de onderzijde voorzien van een dragende laag carbonbeton. Aan de bovenzijde zijn vervolgens XPS-isolatieplaten geplaatst, verankerd in de beton constructie. Op de isolatieplaten is de spuitbetonnen gevel afwerking aangebracht rondom een dubbele laag carbon vezelwapening. 18? CEMENT 2 2024 8 8 Interieur CUBE, foto: Stefan Mueller HANDBOEK C3 Om het nieuwe materiaal goed en veilig te kunnen toepassen, hebben de onderzoekers het materiaal uitvoerig getest. Ze deden onder andere tests naar de belasting van carbonvezels, de aanhechting tussen carbonvezels en beton, en de bestendigheid van het materiaal. Grote elementen werden in het laboratorium getest op buiging, waarna de vervorming bij een bepaalde belasting is berekend. Daaruit bleek dat de constructie veilig was om te gebruiken in de CUBE. Samen met de betrokken onderzoekspartners zijn de tests in januari 2024 gestandaardiseerd en gebundeld in een nieuw handboek voor C3 (zie https://carbon-concrete.org), waarmee gerekend kan worden aan het materiaal. Daardoor wordt toepassing van carbonbeton makkelijker. Nu wil het team de kennis over het materiaal verder verspreiden en partijen in de bouw stimuleren om het meer te gebruiken. Het gebouw helpt daarbij, zien de onderzoekers; mensen van over de hele wereld komen kijken. CUBE staat uitgebreid beschreven en geïllustreerd op www.tektoniek.nl. Tektoniek is het kennisnetwerk voor architectuur in beton. Via lezingen, projectbezoeken, workshops, expert meetings en online communicatie wordt informatie, inspiratie en ondersteuning geboden aan (toekomstige) architecten, constructief ontwerpers, bouwkundig adviseurs en producenten. Daarbij gaat het altijd om de relatie tussen vormge- ving, constructie en maakbaarheid. CEMENT 2 2024 ?19 beton in beeld