Beperk het aantal verschillende details
Hoe meer verschillende details een staalconstructie bevat, des te hoger de kostprijs wordt. Elk afwijkend onderdeel leidt namelijk tot extra tekenwerk en vraagt om aandacht bij de fabricage en de montage. Alleen bij onderdelen die bepald zijn voor het uiterlijk mogen onderdelen worden toegepast die maar een keer vorkomen. Het is af te raden om afwijkende details te ontwerpen om materiaal te besparen. Deze kostenbesparing weegt nit op tegen de extra arbeid die dan voor de fabricage en montage nodig zijn.
Houd rekening met de toleranties van de halffabrikaten
Tabellen met profielgegevens geven de theoretische afmetingen van walsprofielen. Maar staalprofielen kunnen een tolerantie hebben van maximaal enkele milimeters.
Met deze afwijking moet de ontwerper rekening houden wanneer met walsprofielen constructiedelen worden samengesteld. Hoeveel een profiel mag afwijken van de theoretische afmetingen ligt vast in normen. Soms, bijvoorbeeld bij de aansluiting van een gevel, is het verstandig een hogere nauwkeurigheid te eisen. Kleine toleranties (dus meer nauwkeurigheid) brengen echter hogere kosten met zich mee.
Verstijvingsschotten over de volledige hoogte van een profiel bijvoorbeeld zijn relatief duur. Vanwege de toegestane toleranties kost het namelijk veel moeite om de schotten passend te maken tussen de beide flenzen. Bovendien is een constructie met ‘halve schotten’ makkelijk te conserveren en er blijft minder stof en water achter. Volledige schotten zijn soms noodzakelijk om een grote kracht door een profiel te leiden. Dit komt met name voor bij raamwerken met meerdere beuken, bij Vierendeelliggers en ter plaatse van opleggingen. Passend gemaakt schotten zijn onder meer toegepast bij de bioscoop Pathe Arena in Amsterdam.
Kies waar mogelijk voor een automatische wijze van fabriceren.
Voor het zagen en boren wordt vaak gebruik gemaakt van een automatische zaag-boorstraat, waarmee snel en nauwkeurig staalprofielen op maat worden gemaakt. De fabricagekosten van constructiedelen die op een dergelijke automatische wijze worden gefabriceerd zijn veel lager.
Maak gebruik van hoeklassen en beperk het lasvolume
Er wordt onderscheid gemaakt tussen hoeklassen en stompe lassen. Een belangrijk voordeel van hoeklassen is dat er geen voorbewerking van de laskant nodig is. Bij een stompe last moeten aan de samen te stellen delen vaak schuine kanten worden gemaakt. Dit is tijdrovend en kostbaar. Bovendien kunnen stompe lassen leiden tot vervormingen van de constructie. In plaatsconstructies zijn stompe lassen om constructieve redenen soms niet te vermijden, zoals bij de pyloon van de Erasmusbrug in Rotterdam. Ook kunnen er esthetische redenen zijn om stompe lassen toe te passen. Lassen aan staalconstructies wordt nog vaak met de hand gedaan. Daarom zijn de kosten van laswerk ongeveer evenredig met het lasvolume (dat is de inhoud van een lasnaad). Hoe kleiner het lasvolume, hoe lager de kosten. De hoeveelheid laswerk is te beperken door schotten achterwege te laten, door de keeldoorsnede te beperken of door kettinglassen toe te passen.
Kettinglassen worden bijna uitsluitend toegepast bij tijdelijke constructies of bij permanente constructies die zijn blootgesteld aan een niet-agressieve omgeving. Niet-agressieve omgevingen zjn verwarmde binnenruimten en buitenklimaten in de corrosieklassen C1 en C2. Kettinglassen mogen niet worden toegepast bij verzinkte constructies.
Copyright: Bouwkundige keuring Den Haag
Staalconstructies bestaan vrijwel altijd uit afzonderlijke delen. Deze constructiedelen worden gemaakt door halffabrikaten, zoals profielen en platen, te bewerken en samen te stellen. Voor het detailleren zijn er een aantal regels die de ontwerper in acht moet nemen. met name de verbindingen spelen daarbij een belangrijke rol.
Detailleren
Bij een staalconstructie heeft de ontwerper alle vrijheid de constructie vorm te geven. De detaillering bepaalt hoe de constructie op basis van de halffabrikaten en bewerkingen is te produceren en hoe de constructie er uit komt te zien. Daarnaast heeft de detaillering invloed op de kosten van fabricage en montage en van de kosten van onderhoud.
Uitgangspunten
Een goede detaillering kan de kosten beperken. De ontwerper zet de uitgangspunten voor de detaillering in de bestekfase op papier. Met deze informatie kan het staalconstructiebedrijf een offerte maken voor de constructie en voor de fabricagetekeningen. Een detailtekening toont bijvoorbaald de afmetingen van de ophangconstructie van een vloer en laat zien hoe het geheel moet worden vormgegeven.
Bij het detailleren van een staalconstructie gelden onder meer de volgende uitgangspunten:
– beperk het aantal verschillende details;
– houd rekening met de toleranties van de halffabrikaten;
– kies waar mogelijk voor een automatische wijze van fabriceren;
– maak gebruik van hoeklassen en beperk het lasvolume;
– kies per constructie een type bout;
– maak gebruik van platen met een gelijke dikte;
– zorg dat de constructie makkelijk is te monteren;
– voorkom dat op de constructie stof en water achterblijft.
Het is bijvoorbeeld ook van belang om bij het ontwerp rekening te houden met de courantheid van de diverse staalprofielen en met de beschikbare handelslengten. Ook moet de constructief ontwerper nagaan of de schematisering van de constructie voldoende overeenstemt met de uiteindelijke detaillering.
De constructie is uiteindelijk vaak een compromis tussen de partijen die ijveren voor de esthetische aantrekkelijkheid en de partijen die verantwoordelijk zijn voor de uitvoering.
Het vinden van de beste oplossing is moeilijk, omdat soms niet bekend is welke gevolgen de keuze van een bepaalde detaillering heeft voor de kosten.
Copyright: Bouwkundige keuring Alkmaar
Materiaalafzetting en hergebruik zijn voor het milieuprofiel van stalen bouwdelen erg belangrijk. Om de effecten van hergebruik en materiaalrecycling te beschrijven wordt wel gebruik gemaakt van de ‘ladder van integraal ketenbeheer’. Hierin zijn de mogelijkheden voor hergebruik van gebouwen, bouwdelen en materiaal schematisch weergegeven. Staalconstructies zijn demonteerbaar en gedemonteerde balken en profielen zijn gelijkwaardig aan ‘nieuwe’ (en dus geld waar). Daarom vindt in Nederland hergebruik van stalen constructiedelen plaats. Als reeds in de ontwerpfase duidelijk is, dat het constructiedeel na de gebruiksfase wordt hergebruikt, draagt de fabricage van het constructiedeel niet bij aan de milieubelasting van het bouwproject.
In Nederland blijken vooral profielen met een lengte van minimaal 2-3 m in trek voor hergebruik. Veel gebruikte profielen zijn HE- en IPR-profielen met een profielhoogte kleiner dan 400 mm. Specifiek voor een bouwwerk geproduceerde constructiedelen zoals vakwerken, worden zelden gebruikt. Dergelijke constructiedelen worden als schroot weer ingezet bij het maken van staal. Bij het electro-over-proces en in mindere mate bij het oxystaal-proces, is schroot de grondstof voor nieuw staal.
Door staal te recyclen hoeft er minder ruwijzer met behulp van hoogovens uit erts te worden vrijgemaakt. Dit is gunstig voor het milieuprofiel van staal, want winning van ertsen en productie van ruwijzer zijn niet mogelijk zonder belasting van het milieu. Bij het opstellen van een lcs voor staal wordt hier rekening meer gehouden. Daarbij is uiteraard van belang hoe groot het percentage ruwijzer is, dat door het hergebruik van staal in de vorm van schroot wordt vervangen. In Nederland wordt 95% van het uit de bouw vrijkomende staal gerecycled. Er bestaat inmiddels een nieuw instrument om de milieubealsting van een gebouw te meten: milieurelevante productinformatie (MRPI). Producenten geven daarbij individueel of gezamenlijk informatie over de milieuaspecten van hun bouwmaterialen, bouwproducten en bouwelementen. Op een zogeheten MRPI-blad geven zij een beknopt overzicht van de milieubelastende factoren. De stichting MRPI certificeert de MRPI-bladen.
MRPI-bladen kunnen worden gebruikt om de milieuprestatie van een gebouw op te stellen. Naar verwachting zal de overheid op termijn eisen gaan stellen aan de milieuprestatie voor gebouwen. Voor staal is er bijvoorbeeld een MRPI-blad met informatie over constructiestaal.
Copyright: Bouwkundige keuring Zaandam
Levenscyclusanalyse
Terug naar het gedachtenexperiment aan het begin. We verlieten dit experiment op het moment de materiaal- en energiestromen bekend zijn die gedurende dertig jaar zijn opgetreden door de bouw, het gebruik en het afdanken van de woning. Met een lca kan vervolgens de milieubelasting van de ‘wieg tot het graf’ van de woning worden bepaald.
Een lca lat zien hoe goed of slecht een gebouw of onderdeel daarvan scoort op milieueffecten.
Wanneer van een project de materiaal- en energiestromen bekend zijn, worden deze ontleed in chemische stoffen. Om bijvoorbeeld de bijdrage van de denkbeeldige woning aan het ‘broeikaseffect’ te achterhalen, moet worden gekeken welke hoeveelheden broeikasgassen in de matriaalstromen aanwezig zijn. Het blijkt dat andere stoffen een veel grotere bijdrage leveren aan het broeikaseffect dan kooldioxide. Zo is bijvoorbeeld de bijdragen van een kg methaan vergelijkbaar met de bijdragen van 11 kg kooldioxide.
Met uitzondering van de milieueffecten behorende bij de milieumaat ‘hinder’ is voor alle milieueffecten bekend welke stoffen een bijdrage leveren aan het effect en hoe groot deze bijdrage is. De getallen die de effecten van een stof ten opzichte van een referentiestof aangeven worden classificatiefactoren genoemd. Eerst moet worden uitgezocht uit welke stoffen elke materiaal- en energiestroom bestaat die door een project, gebouw of bouwdeel van de ‘wieg tot het graf’ leidt. Zo kan bijvoorbeeld worden bepaald hoeveel kg stoffen er vrijkomen die een bijdrage leveren aan het broeikaseffect. Door deze hoeveelheden vervolgens de vermenigvuldigen met de classificatiefactoren en te sommeren is het milieueffect ‘broeikaseffect’ bepaald. Door deze procedure ook voor de andere milieueffecten te volgen, ontstaat het milieuprofiel en de milieumaten van een gebouw of van een bouwdeel.
Het vergelijken van producten op grond van lca-studies is nu nog slechts in uitzonderlijke gevallen mogelijk. De functionaliteit van te vergelijken producten is namelijk nooit helemaal hetzelfde. Dit blijkt bijvoorbeeld wanneer de milieuprestaties van een aluminium kozijn worden vergelen met die van een stalen kozijn met dezelfde afmetingen. De twee kozijnen laten eveneel daglicht door, maar door hun verschillende uiterlijk is de esthetische waardering verschillende.
Regelgeving
De milieudruk die wordt veroorzaakt door de gebouwde omgeving en het gebruik daarvan moet afnemen. Dit is uitsluitend mogelijk als het streven mondiaal wordt ondersteund. Er moeten op internationaal niveau afspraken worden gemaakt over de gewenste afname van de milieubelasting. De bekendste afspraak is het Kyoto Protocol. Tijdens de klimaatconferentie in Kyoto in december 1997 zjin in Nederland en de Europese Unie belangrijke verplichtingen aangegaan om de uitstoot van C)2 en andere broeikasgassen te verminderen. Op basis van deze afspraak formuleert de Nederlandse overheid haar beleid.
Ook bij de meeste andere milieueffecten vormen internationale verdragen het kader voor het opstellen van regelgeving. Tot op heden is het echter nog niet gelukt om internationale afspraken te maken over de milieueffecten die onder de milieumaat ‘hinder’ vallen.
Copyright: Bouwkundige keuring Amsterdam
Meten milieubelasting
De stand van de wetenschap is nog niet toereikend om voor afzonderlijke bouwopgaven pasklare duurzame oplossingen te geven. De beste voorhanden manier om inzicht te verkrijgen in de milieubelasting van een bouwproject, is de levenscyclusanalase.
Hierbij worden op grond van een programma van eisen diverse alternatieven voor een bouwproject ontwikkeld en vervolgens vergeleken. Omdat een gebouw een complex geheel is van vele onderdelen (zoals draagconstructie, gevels en vensters), moet van elk afzonderlijk onderdeel het milieuprofiel bekend zijn. Hier komt beknopt ter sprake hoe een LCA wordt opgesteld en op welke wijze de overhead regelgeving ontwikkelt om de milieubelasting van een gebouw of bouwwerk te kunnen bepalen.
Copyright: Bouwkundige keuring Rotterdam
Civiele constructies
De belangrijkste uitdaging voor de infrastructuur is het intensievere gebruik van de schaarse ruimte. Nu veroorzaakt het gebuik van infrastructuur nog geluidsoverlast en luchtvervuiling. Technologische innovaties zullen deze milieuoverlast terugdringen. Het is aan de ontwerpers van de gebouwde omgeving om het ruimtebelsag van infrastructuur te beperken. In staal zijn nog geen projecten uitgevoerd waarin geprobeerd wordt ruimtegebruik van infrastructuur te beperken. Er zijn wel een verkennende studies uitgevoerd naar de mogelijkheden van staal bij meerlaagse infrastructuur. Deze studies zijn geprojecteerd op het gedeelte tussen het Vaanplein en de Beneluxster van de A15 en op de ring bij Den Bosch. Het onderscheid met eerdere studies naar gestapelde infrastructuur zit in de grote hoogte waarop de bovenste weg ligt, de schaal van de constructive en de inpasbaarheid in het landschap.
Dat Nederland op het punt van intensivereing van het ruimtegebruik nog aan het begin staat van een ontwikkeling, blijft uit de situatie in Japan. Het normen- en waardenpatroon en de schaarste aan ruimte maken het daar bijvoorbeeld mogelijk dat infrastructuur en begraafplaatsen worden gecombineerd.
Copyright: Bouwkundige keuring Amersfoort
Verdiepingbouw
Voor de verdiepingbouw zijn alle uitdagingen die SBR noemt relevant. Met staalskeletbouw is dubbel grondgebruik bijvoorbeeld uitstekend mogelijk. Van het grootste belang is om het energieverbruik in de gebruiksperiode te beperken. De volgende projecten leveren behalve aan ‘intensivering ruimtegebruik’ tevens een positieve bijdrage aan alle items: kantoorgebouw Kennemerplein in Haarlem en het kantoorverzamelgebouw Columbus op Schiphol.
In de initiatiefase heeft de opdrachtgever van kantoorgebouw Kennemerplein er voor gezkozen het gebouw zo te ontwerpen dat de draagconstructie lang kan worden gebruikt. Om een flexibele indeelbarheid mogelijk te maken is een skeletvormige draagconstructie toegepast met een voorgehangen gevel en stalen stabiliteitsverbanden. Door voor een skelet te kiezen kan de technische en esthetische functionaliteit van het gebouw in de loop van de tijd worden aangepast. Om het energieverbruik van kantoren te beperken is het noodzakelijk om geen fossiele brandstoffen op de stoken om ‘kou’ op de wekken. Aangezien in de huidige kantoren reeds bij een buitentemperatuur van 10 graden Celcius een warmteoverschot optreedt, is dit geen eenvoudige opgave.
De belangrijkste maatregelen om het energieverbruik van kantoorgebouwen te reduceren zijn optimaal gebruik te maken van daglichttoetreding en de inzet van energiezuinige apparatuur. Hiermee wordt voorkomen, dat overtollige energie op de werkplek wordt geproduceerd. Bij het gebouw aan het Kennemerplein zijn beide middelen ingezet. Voor goede daglichttoetreding is in de gevel naast de zichtstrook ook een hoge lichtstrook gemaakt. Hierdoor valt het daglicht dieper in de kantoorruimtes. Voorts is er naar gestreefd om bij de beheersing van het binnenklimaat zoveel mogelijk gebruik te maken van het warmteaccumulerend vermogen van de draagconstructie. Om dit te bereiken is een open plafond toegepast. Dankzij deze maatregelen om de koellast te eperken is een koelinstallatie niet nodig. Bij kantoorverzamelgebouw Kennemerplein zijn ook voorzieningen getroffen om het gebruik van water te beperken en is actieve zonne-energie toegepast.
Kantoorverzamelgebouw Columbus op Schiphol is omgeven door start- en landingsbanen en bulderende vliegtuigen. Dit project laat zien dat ‘grondstofzuinig bouwen’ ook mogelik is op locaties met een hoge geluidbelasting. De opdrachtgeven van Columbus wilde de gebruikers van het gebouw de positieve aspecten van de locatie, zoals de landende en opstijgende vliegtuigen, te laten ervaren. Door de gevel van een tweede huid van enkel glas te voorzien, bleek het mogelijk om toch een transparent gebouw te maken.
De door de extra huid ontstane serres leveren ook een bijdrage aan de klimaathuishouding. De serres maken het mogelijk het gebouw op een natuurlijke wijze te ventileren en tijdens de zomermaanden de warmte van de zon buiten te houden. De constructive van het gebouw bestaat ui een staalskelet met betonnen kernen die de horizontale belastingen afvoeren. De gevel is opgebouwd uit houtskeletbouw-elementen.
Copyright: Bouwkundige keuring Hilversum
Hallen
Het rank geconstrueerde, geprefabriceerde, demontabele en verplaatsbare Crystal Palase is het bewijs dat stalen hallen de uitdagingen ‘langere gebruiksduur’, ‘recyclebare/herbruikbare constructies’ en ‘grondstofzuinige gebouwen’ al in de vorige eeuw aangingen. De hallen die architectenbureau Cepezed heeft ontworpen voor TPG Post borduren daarop voort. Door een gewijzigde bedrijfsvoering ontstaond bij TPG Port een behoefte aan hondertwintig distributiecentra. De wens was om alle gebuwen op basis van een constructief en bouwkundig concept te ontwerpen en uit te voeren.
De distributiecentra zijn gedetailleerd uitgewerkt, zodat de gebouwen zich laten monteren al seen goede zelfbouwkast. Dankzij deze aanpak is het gebouw, met uitzondering van de fundering, ook te decomponeren: stalen draagconstructie, dakplaten, gevelpanelen, kozijnen en binnenwandsystemen.
Copyright: Bouwkundige keuring Haarlem
Woongebouwen
De eerste galerijflat ter wereld, de Bergpolderflat in Rotterdam, kan worden gezien als pionierswerk op het gebied van milieusparend bouwen. Al in 1933 paste architect Willem van Tijen welbewust een lichte, snelle, industriele bouwwijze toe. Bezien in het licht van de uitdagingen voor nieuwbouw scoort de Bergpolderflat in de categorieen ‘langere gebruiksduur’. ‘recyclebare/herbruikbare constructies’ en ‘grondstofzuinige gebouwen’. Na zestig jaar te zijn bewoond, werd de flat in 1990 gestript en opnieuw droog afgebouwd, waarna de constructive zo goed als nieuw een ‘tweede leven’ begon.
De Bergpolderflas toont aan, dat een woongebouw met een skeletvormige draagconstructie langer meek an gaan dan de afbouw. De giet- en stapelbouwwijzen waarmee de woningnood na de Tweede Wereldoorlog werd gelenigd, bieden woongebouwen onvoldoende aanpasbaarheid om deze lang mee te laten gaan. Een aanzienlijk deel van de woongebouwen die in de eerste twintig jaar na de oorlog zijn gebouwd, voldoen niet meer aan de huidige hogere wensen van huurders. Veel van deze woongebouwen zullen het jaar 2025 dan ook niet halen. Als bij de herbouw van woongebouwen op deze locaties aanpasbaarheid op de lange termijn wordt geeist, maakt staalskeletbouw een goede kans. Deze bouwwijze voldoet immers aan verschillende uitdagingen voor milieubewust bouwen van de SBR.
Om nieuw te bouwen woongebouwen een lange gebruiksduur te geven, moet de woningindeling aan de wensen van toekomstige huurders of kopers aangepast kunnen worden. Niet alleen de (scheidings)wanden, maar ook bijvoorbeeld de plaats van de keuken, zullen gedurende de levensduur van de woning moeten kunnen varieren. Dit is mogelijk door in de vloeren ruimte te maken voor de elektriciteits- en waterinstallaties en deze leidingen en installaties makkelijk bereikbaar te maken.
De vroeg-naoorlogse flatbouw zal de komende jaren een belangrijk punt van aandacht vormen in de volkshuisvesting. In antwoord hierop zijn er in de afgelopen Jaren diverse initiatieven genomen om te komen tot lichte en flexibele bouwconcepten. Een daarvan is het IFD Today: een concept dat wordt ontwikkeld om op bestaande funderingen te bouwen. De hoofddraagconstructie bestaat ui L-vormige samengestelde kolommen. Deze verzorgen de stabiliteit van het gebouw en herbergen het geprefabriceerde leidingpakket. De hart of hart afstand van de samengestelde kolommen bedraagt ongeveerd 7 m. Deze afstand is afhankelijk van de locatie. De kolommen worden onderling gekoppend door liggers met een maximale overspanning van 11.6 m. De vloerconstructie is opgebouw uit licht koudgevormde stalen profielen. Daarin is een aanpasbare installatie te vinden. Per woning is de installatie aangesloten opde leidingen in de samengestelde kolom. De vloer wordt geprefabriceerd aangeleverd inclusief alle hoofdleidingen, het plafond en de wegneembare dekvloer. De combinatie van hoofddraag- en vloerconstructie zorgt voor een geheel droog, flexible en demontable bouwsysteem. Het bouwsysteem van IFD Today is onafhankelijk van in-, ver- en ombouw. Daardoor zijn vele verschijningsvormen in architectuur en indeling mogelijk. Omvang en kwaliteit van de woning zijn aan te passen aan de huidige en toekomstige eisen van bewoners.
Met een licht bouwwijze kunnen op bestaande woongebouwen nieuwe woningen worden geplaatst. Dit zogeten ‘optoppen’ is een voorbeeld van ‘intensivering woningbouw’.
Copyright: Bouwkundige keuring Utrecht
Woningen
In 1949 werd het Eames House gebouwd door en voor de Amerikaanse architect Charles Eames. In de woning warden enkele principes toegepast die nu worden aanbevolen als middel om materiaal te besparen. Bij het ontwerp was een van de uitgangspunten dat de woning werd samengesteld uit standaardbouwdelen uit catalogi van de toeleverende industrie. De Onderdelen van de woning zijn licht van gewicht en in de fabriek gefabriceerd. De gekozen montagetechniek staat toe dat de woning kan worden gedemonteerd end at de vrijkomende bouwdelen vervolgens voor andere gebouwen zijn te gebruiken.
Door de onverholen toepassing van industriele bouwproducten ziet het Easmes House er anders uit dat standaardwoningbouw. De zogeheten A+-woningen bijvoorbeeld die in 2001 zijn opgeleverd hebben weliswaar een gangbaar bakstenen uiterlijk, maar onderscheiden zich door de toegepaste bouwmethode: staalskeletbouw. De economische wijze waarop in de A+-woningen het leidingwerk in de constructive is opgenomen, maakt het mogelijk om het leidingwerk van de drager te scheiden. De woning is hierdoor vrij indeelbaar en kan de ontwikkelingen in de domotica volgen. De constructive bestaat uit een stalen raamwerk ter plaatse van de woningscheiding, infra+-vloeren en prefab gevelelementen. Deze gevelelementen zijn in de fabriek van metselwerk voorzien. De woning wordt droog afgebouwd.
Bij de beoordeling van het dubo-gehalte van de A+-woning blijkt de woning te scoren op aspecten zoals ‘langere gebruiksdur’, ‘recyclebare/herbuikbare constructies’ en ‘grondstofzuinige gebrouwen’. De warmte-isolatie van de woning is vergelijkbaar met die van de traditionele vormen van woningbouw.
Copyright: Bouwkundige keuring Arnhem
