Factsheet - Unieke superslanke composiet gevel Achtergrond Het composiet gevelconcept is ontwikkeld binnen het SIA-RAAK programma ”Composieten in de glasarchitectuur” onder leiding van het INHolland Composietenlab. Dit programma is gesubsidieerd door Stichting Innovatie Alliantie (SIA) en RAAK staat hierbij voor Regionale Aandacht & Actie Kenniscirculatie. De centrale vraag in het programma was: “Welke kennis en ervaring is in elke schakel in de ontwerp- en bouwketen noodzakelijk om tot toepassing van composieten in de architectuur te kunnen komen”. Composieten bieden een combinatie van onder andere duurzaamheid, grote vormvrijheid en een hoge stijfheid en sterkte per gewichtseenheid. In de architectuur is er in het bijzonder veel belangstelling voor kozijnloze gevels, die naast een grote duurzaamheid ook een hoge mate van transparantie bezitten en bij 1 voorkeur nieuwe vormen mogelijk maken . Samenstellingen van glas en composiet (bijvoorbeeld als laminaat of sandwichconstructie of als lichtgewicht composiet frames met daartussen glaspanelen) zijn hiervoor bij uitstek geschikt. Ambitie en doelstellingen van het RAAK programma De ambitie van het RAAK-programma was het onderzoeken van de haalbaarheid van glas/composiet gevelconstructies met als belangrijkste doelstellingen daarin: • Het overdragen en verder ontwikkelen van kennis tussen ontwerp- en architectenbureaus en bouwbedrijven enerzijds en MKB-bedrijven en kennisinstituten gericht op composieten anderzijds; • Het verbeteren van de concurrentiepositie van het bedrijfsleven in de regio door ontwikkeling van nieuwe bouwconcepten en technieken; • Het actief verspreiden van ontwikkelde technieken en opgedane ervaringen (best and bad- practices) zowel binnen het MKB als binnen de gerelateerde KIS (Kennis Infra Structuur); • Het in goede interactie met het bedrijfsleven ontwikkelen van vernieuwend onderwijs, gericht op integratie van de onderzoeksfunctie en nieuw ontwikkelde kennis ten aanzien van composietmaterialen. Om de uitstraling te vergroten en het programma concreet richting te geven is het atrium van de Hogeschool INHOLLAND Delft gekozen als focus. Betrokken partijen Consortium INHOLLAND Composietenlab (Delft) INHOLLAND Luchtvaarttechnologie (Delft) TU Delft, Bouwkunde, Bouwtechnologie (Delft) TNO Bouw en Ondergrond (Delft) TU Delft, Hechtingsinstituut (Delft) Syntens (Den Haag)
MKB-Netwerk Rietveld Architects LLP (New York) Octatube (Delft) Geveltechnisch Bureau Köhler (Zoetermeer) IMd bv (Rotterdam) Peutz (Zoetermeer) W.B. Bijl Profielen b.v. (Heijningen) Brands Structural Composites (Stellendam) GTM Advanced Structures (DenHaag) Rapid Pane (Maasland) L-sim b.v. (Den Haag)
Resultaten: 1. Haalbaarheidsstudie Binnen het programma zijn door een groot aantal bijeenkomsten en ondersteuning door de betrokken deelnemers verschillende glas/composiet gevelconcepten ontwikkeld. Na selectie van een van deze concepten is een haalbaarheidsonderzoek uitgevoerd, waaruit bleek dat de gekozen composiet gevel technische haalbaar was tegen een marktconforme prijs voor design gevels. 1
Zie bijvoorbeeld de artikelen “De toekomst is Blob” over nieuwe vormen in de bouw, en “Steeds grotere projecten” over composieten in de bouw, beide in het tijdschrift “Kunststof en Rubber” nr. 4 – april 2005.
Dr. ir. M. Hagenbeek
1
2. Testprogramma Verschillende onderdelen van het composiet gevelconcept zijn na de haalbaarheidsstudie gedetailleerder uitgewerkt en in een testprogramma onderzocht op constructieve werking en duurzaamheid. Zo zijn onder meer de weersinvloeden op de dubbelglas panelen onderzocht, de bestendigheid tegen wisselende belastingen en het vereiste fabricage- en assemblageproces. 3. Demonstrator Er is een demonstrator van 3,6 bij 5 meter gebouwd om met name de productie van panelen en de samenbouw in detail te onderzoeken. Naast technische informatie leverde de demonstrator ook goed inzicht in het productie- en assemblageproces van de verschillende betrokken leveranciers en partners. 4. Octrooi Het ontwikkelde gevelconcept wordt gekenmerkt door innovatie op verschillende niveaus. Het concept als totaal, waarbij voorgespannen kabels door de spouw van de dubbelglas panelen lopen is wereldwijd uniek. Bovendien is de toepassing van composiet materialen in dit type gevel wereldwijd uniek en innovatief. Het geheel zorgt voor een superslanke, kozijnloze composiet gevel. Innovatieve aspecten van het gevelconcept: 1. Zeilwerking Het principe van de 13 meter 20 hoge gevel is gebaseerd op de werking van een zeil. De dubbelglas panelen van verschillende afmetingen worden boven elkaar geplaatst en kunnen onderling roteren. Door de panelen worden aramide kabels geleid die zorgen voor de afdracht van de windbelasting. Bij extreme windbelasting, die 1 keer in de 50 jaar wordt aangenomen, zal de gevel veilig een maximale uitwijking van 330 mm kunnen bereiken. 2. Aramide kabels De aramide kabels (ook bekend onder de merknamen Kevlar of Twaron) hebben een zeer hoge treksterkte en een uitstekende bestendigheid tegen wisselende belasting en slijtage. De kabels worden onder meer toegepast in tuigage van bruggen, hijskabels en scheepstrossen. 3. Kabels door spouw dubbel glas Door de kabels binnen het dubbelglas paneel te plaatsen wordt de windbelasting effectief opgenomen en wordt een gevelconstructie gerealiseerd die aan beide zijden volledig vlak is. De totale gevel dikte blijft beperkt tot maximaal 45 mm bij een 4 verdiepingen hoge constructie 4. Koolstof buizen De buizen sluiten de kabels af zodat er geen vocht in de spouw kan komen en creëren een hightech uitstraling voor de gevel. In een deel van de gevel zorgen de buizen ook voor de afdracht van het gevelgewicht aan de fundering. In de buizen worden zo meerdere functies geïntegreerd. 5. Koolstof dubbelglas spacer In een deel van de gevel worden koolstof spacers (afstandhouders) toegepast in het dubbelglas. De koolstof spacer heeft naast een goede stijfheid en dampdichtheid ook goede thermisch isolerende eigenschappen en een fraai uiterlijk. In de andere delen wordt gewerkt met conventionele spacers. Hogeschool INHolland als launch customer Hogeschool INHolland heeft zich opgeworpen als launch customer, nadat de haalbaarheid van het innovatieve gevelconcept in het RAAK-programma was aangetoond. De gevel zal worden toegepast in het atrium van de nieuwbouw van de Hogeschool INHolland Delft. Het atrium bestaat uit drie gevel delen. De composiet gevel demonstreert de innovatieve mogelijkheden met composiet materialen in de architectuur, en geeft een fraaie illustratie van het moderne onderwijs en de betrokkenheid bij de praktijk. De doorontwikkeling en realisatie van de gevel wordt uitgevoerd door gevelbouwer Octatube met inbreng van composiet technologie vanuit het INHolland Composietenlab.
Dr. ir. M. Hagenbeek
2
Figuren Ontwikkeling gevelconcept Kennis Infra Structuur
TNO Bouw en Ondergrond TU Delft
MKB-Netwerk
P 1 Specs
P 2 Concept
Rietveld Architects LLP Octatube Geveltechnisch Bureau Kohler
INHOLLAND Composietenlab P 3 Onderzoek
IMd bv Peutz
P 4 Integratie
W.B. Bijl Profielen P 5 Engineering
Brands Structural Composites GTM Advanced Structures
P 6 Prototype
Rapid Pane Maasland L-sim
P 7 Testen
Figuur 1 Opzet van de gevelconcept ontwikkeling in het SIA-RAAK programma en de beoogde interactie tussen het MKB-netwerk en de Kennis Infra Structuur in 7 gedefinieerde stappen, die elk een schakel zijn in de ontwerp- en bouwketen.
Dr. ir. M. Hagenbeek
3
Figuur 2 Het atrium van de nieuwbouw van Hogeschool INHolland Delft, waarin drie composiet geveldelen worden geplaatst.
Dr. ir. M. Hagenbeek
4
Figuur 3 Het prefab dubbelglas paneel met koolstof buizen (voor doorvoer van de kabels en het dragen van het eigen gewicht) en koolstof uithouders waarop de glaspanelen rusten.
Dr. ir. M. Hagenbeek
5
