Prefab beton in Brusselse hoogbouw

– Gegarandeerdebrandweerstand van twee uur zonder supplementaire bescherming.

– Snelheid van uitvoering.

– Kleinere vervormingen van de vloeren bij gebruik van voorgespannen elementen.

– Betere geluidsisolatie van de vloeren in geval van toepassing van holle vloerplaten.

– Meer ruimte voor technieken in het geval van toepassing van TT-elementen.

– Bovendien en zeer belangrijk: financieel interessanter.

 

Dat deze voordelen ook op het terrein verwezenlijkt worden werd reeds bewezen door drie realisaties van enkele jaren geleden, namelijk:

 

– Vazon toren Luxemburg (19 verdiepingen)

– Uitbreiding Madou torenBrussel (15 verdiepingen)

– Uitbreiding Botanictoren Brussel (18 verdiepingen)

 

Inmiddels worden deze realisaties gevolgd door meerdere in uitvoering begonnen hoogbouwprojecten in Brussel waarvan Ergon instaat voor de prefabricatie. We gaan hierna dieper in op de uitvoering van het North Galaxy project, de Dexia toren, en het Central Plaza gebouw.

 

Het project ‘North Galaxy’

 

Met het recent gerealiseerde North Galaxy-project in de Brusselse Noordwijk werd onomstotelijk op het terrein bewezen dat prefab beton een interessant alternatief is voor torengebouwen. Het indrukwekkend North Galaxy gebouw omvat een basisstructuur van zes verdiepingen en twee torens met elk 30 verdiepingen. Het oorspronkelijke project was bij aanbesteding voorzien in een met beton omhulde staalstructuur. Nadat Ergon reeds de kolommen en de vloerelementen van de onderbouw, als alternatief op een staalstructuur (omhulde HD profielen) met ter plaatse gestorte vloeren, in bestelling had gekregen, stelde Ergon aan de aannemerscombinatie Interbuild-Willemen-CIT Blaton-Van Laere, een totaaloplossing voor in prefab.

 

Om aanvaard te worden door de bouwheer en de Tijdelijke Vereniging van de aannemers dienden een aantal randvoorwaarden vervuld te worden, te weten:

 

– Een financieelinteressant alternatief zijn.

– Kunnen voldoen aan de door de bouwheer uiterst korte uitvoeringstermijn.

– Technisch voldoen aan de in het oorspronkelijke ontwerp gestelde eisen, onder meer op gebied van afmetingen van de bouwelementen, ruimte voor de technieken en brandweerstand. Na de catastrofale gebeurtenissen op 11 september 2001, voegde men aan deze voorwaarden de eis toe de noodzakelijke maatregelen te voorzien, die ‘voortschrijdende instorting’ onmogelijk moeten maken. Na grondige studie door de aannemerscombinatie bleek het ontwerp van Ergon economischer dan de oorspronkelijk voorziene staalstructuur met ter plaatse gestorte hollowribvloer.

 

Bovendien was de voorgestelde bouwtijd van deze uitvoeringswijze merkelijk korter.

 

Technisch kon het ontwerp aan alle eisen voldoen. Het prefab betonnen alternatief werd bijgevolg uitgevoerd. Aan de basis van het succes van de prefab oplossing in beton lagen het gebruik van hogesterktebeton, het realiseren van ronde kolommen met dubbele verdiepingshoogte en de toepassing van een nieuw TT-element, punten waarop we verder zullen terugkomen. Uiteraard was ook de snelheid van uitvoering een pluspunt. De plaatsing van de prefab elementen gebeurde met de regelmaat van de klok aan een tempo van twee verdiepingen per acht werkdagen. Geen enkele toren werd eerder in België zo snel gebouwd. De stabiliteit van beide torens wordt verzekerd door een ter plaatse gestorte kern, die gerealiseerd werd met de hulp van een klimbekisting. De uitvoering van de kern liep gemiddeld ongeveer drie à vier verdiepingen vóór op het plaatsen van de prefab elementen. Naarmate de toren groeide diende men op regelmatige tijdstippen de hoogte van de torenkranen aan te passen. Aangezien de torenkranen bevestigd werden aan de rand van de toren, waarbij op de verdieping waar de kranen werden bevestigd, de integrale schijfwerking voor horizontale belasting diende gerealiseerd te zijn, moest de montage van de prefab structuur constant zo kort mogelijk het optrekken van de kern volgen. De toepassing van hogesterktebeton was een belangrijk element in de bouw van het North Galaxy-project.

 

Beton C50/60 was in de prefabricatie van de zeventig- en tachtiger jaren zowat het hoogst haalbare. Hogere betonkwaliteiten werden bij Ergon slechts zeer sporadisch in kleinere proefprojecten toegepast, tot in 1992 ze voor het eerst beton met weerstand 80/95 (80 N/mm2 op cilinder 95 op kubus) op grote schaal toepaste voor een 300-tal kolommen van de onderbouw van het D3gebouw in de Brusselse Leopoldwijk. Deze toepassing was de start voor een meer doorgedreven gebruik van beton C80/95 in prefab projecten, waarbij dit beton eerder voor kolommen dan voor balken werd toegepast. Hoewel kon verwacht worden dat beton met nog hogere weerstand op korte termijn zou toegepast worden in de prefab industrie, werd bij Ergo bewust geopteerd voor een beperking van de betonkwaliteit tot C80/95 voor de recent gebouwde en de in uitvoering zijnde projecten. De normgeving is actueel een rem op verdere ontwikkeling van hoogwaardiger betonkwaliteiten, o.a. door opgelegde voorwaarden in verband met brandweerstand van elementen in hoogwaardig beton, die samen met een veel duurdere betonsamenstelling, de toepassing van beton van de klassen C90/105 en hoger, financieel weinig aantrekkelijk maken. Mogelijk brengt de recente sterke stijging van de prijzen van betonstaal hierin een kentering, en worden deze hogere betonkwaliteiten op termijn toch een economisch alternatief. Naast het hogesterktebeton waren in het North Galaxyproject ook enkele nieuw ontwikkelde producten onderdeel van het bereikte succes.

 

Deze nieuwe producten waarvan hierna sprake waren op het ogenblik van het ontwerp van de variante nog volledig gericht op toepassing is het North Galaxy project. Voor de TT-liggers werd evenwel reeds gedacht aan een mogelijke toepassing in andere projecten. We kunnen inmiddels stellen dat de bekistingen van zowel ronde kolommen als TT-elementen ook in andere projecten werden toegepast, uiteraard mits kleine aanpassingen.

 

Ronde kolommen over twee verdiepingen

In het project North Galaxy werden ronde kolommen toegepast over twee verdiepingen, met twee kransconsoles (één per verdieping). In totaal werden zeven bekistingen met dubbele hoogte vervaardigd, hetgeen toeliet tot 35 kolommen per week te produceren. Het aantal dubbele kolommen bedroeg 676 stuks, met een gemiddelde reekscoëfficiënt van 26 identieke kolommen. De kolommen werden uitgevoerd in zelfverdichtend beton C80/95 voor de onderste verdiepingen. Voor de hoger gelegen verdiepingen namen betonweerstand zowel als wapeningspercentage geleidelijk af naarmate hoger werd gebouwd.

 

Productie van dergelijke kolommen is technisch moeilijk te realiseren, vraagt een belangrijke investering aan bekistingen, en is vrij arbeidsintensief. Toch loont deze productietechniek de moeite, want per twee niveaus werden drie montagedagen bespaard, met naast een kostenbesparing op de montagekost, een enorme winst op de bouwtermijn, en een besparing op de vaste kosten van de werf. Naast eerder genoemde voordelen bestaat een bijkomend voordeel van kolommen over twee verdiepingen erin, dat het veelal niet noodzakelijk is de druklaag op de vloeren van het tussenniveau te storten, zodat de algemene aannemer meer vrijheid heeft in het plannen en uitvoeren van het ter plaatse gestort beton.

 

TT-vloerelementenmet hoogte 190 mm

Omdat te weinig ruimte beschikbaar was voor technieken in het geval van de uitvoering met holle voorgespannen vloerplaten SP werd voor het North Galaxy project een nieuw type TT-element ontwikkeld met een beperkte hoogte van  190 mm.

 

Een TT-vloer is weliswaar duurder dan een SP-vloer, maar heeft in het geval van hoogbouw enkele duidelijke voordelen:

– Leidingen voortechnieken kunnen tussen de ribben geplaatst worden, en zo kruisen met leidingen die dwars op de ribben onder de TT-elementen geplaatst worden.

– TT-elementen kunnen voorzien worden van een tandoplegging, hetgeen toelaat ter hoogte van de balk waarop de TT-elementen worden opgelegd een grotere vrije hoogte te realiseren. Beide voordelen leiden tot een kleinere verdiepingshoogte, hetgeen onbetwistbaar een belangrijk voordeel is in hoogbouw. (Bij 30 verdiepingen betekent een winst van 12 cm aan verdiepingshoogte, één verdieping meer in de toren). Naast hogervermelde voordelen worden TTelementen dubbel zo snel geplaatst t.o.v. SP-elementen wegens hun breedte van 2, 40 m. Bovendien is aanpassing van de breedtemaat zeer eenvoudig te realiseren bij TT-elementen, hetgeen niet het geval is voor SP-elementen.

 

Inmiddels werd dit type TT-element reeds voorzien in andere projecten, en werd een tweede TT-type van 260 mm hoogte in gebruik genomen voor grotere overspanningen.

 

Bouwheer: North Galaxy – Brussel

Projectmanager: CPPM

Architecten: T.V. M & J.-M. Jaspers –

J. Eyers & Partners; Henri Montois –

Art & Build

Stabiliteit: T.V. Bagon – Ingénieurs

Associés

Aannemer: T.V. Galaxy: Interbuild –

Willemen – CIT Blaton – Van Laere

 

Het project «Dexia tower»

 

Op dit ogenblik is aan het Rogierplein te Brussel ook de ruwbouw voltooid van de Dexia Tower, een toren van 37 verdiepingen hoog. Op zijn zachtst uitgedrukt een opmerkelijk project voor alle partijen die hier aan meewerken. De ideeën van de architecten werden door het studiebureau omgezet in een dragende structuur bestaande uit een combinatie van beton en staal. Er werd zoveel mogelijk prefab in het project geïntroduceerd. Gezien de grote overlasten op de kolommen en de beperking in sectie, moest er overgegaan worden tot het voorzien van stalen HD–profielen. Deze HD–profielen worden geleverd door de firma Buyck en door Ergon van omringende wapening voorzien en ingebetonneerd. Dit is uiteraard geen  aantal HD–profielen zo snel en zo veel mogelijk te verminderen door middel van kolommen in hoge sterkte beton C80/95 met tot meer dan 7% wapening. Verder werd er ook getracht om zoveel mogelijk kolommen over twee verdiepingen te voorzien om het aantal montagebewegingen te verminderen. Voor de vloeren werd geopteerd voor voorgespannen balken en voorgespannen vloeren van het type SP. Ter plaatse van de kolommen hebben we telkens een omgekeerde. U dit om het kruisen van leidingen in het vals plafond toe te laten. Sommige balken hebben ook een ingewerkt stalen profiel gezien de beperkte hoogte en de grote belastingen. Uiteraard is ook een oplossing voorzien om, bij een eventueel incident, voortschrijdende instorting te voorkomen. Door het studiebureau werd geopteerd voor twee stalen platen die geplaatst worden in de 2de fase opstort van de balken en gelast worden op een stalen plaat verankerd in de kolommen. De verdere schijfwerking wordt gerealiseerd door middel van een druklaag. De montage is uiteraard niet eenvoudig. De kolommen moeten gemonteerd worden met enorm strenge toleranties en een perfect contact van stalen plaat op stalen plaat. Maar ook voor de andere elementen zijn de toleranties bijzonder streng. Er worden dus extra inspanningen en aandacht van onze montageploeg en natuurlijk ook van de productie verwacht. Vermeldenswaard is de realisatie in prefab beton van een deel van de ondergrondse kern. Het was de bedoeling van de bouwheer een ‘up en down’ te realiseren. Daarbij wordt tegelijk aan de onderbouw en de bovenbouw gewerkt. Met de hulp van prefab beton kon het ondergronds gedeelte van de kern sneller gerealiseerd worden. Hiervoor leverde Ergon 28 geprefabriceerde kolommen met een gewicht tot 41,7 ton. Deze 28 kolommen zijn echter geen gewone kolommen maar vormen, na verbinding met ter plaatse gestort beton, de centrale kern in de ondergrondse parkeergarage met 4 verdiepingen, van een nieuwe toren met 37 verdiepingen bovengronds. Naast het feit dat dit op zich al niet alledaags is, is de montage zeker speciaal.  Alle kolommen zijn in de lengte voorzien van een buis met een diameter van 168 mm. Deze buis zit exact in de as van de kolom en wordt gebruikt om de kolom loodrecht te plaatsen.  Na controle van de positie van de verschillende hulpstukken en van de plaatsing van bepaalde draadstangen, moeren en tegenmoeren, wordt de kolom gedeeltelijk in drie lagen plastiek ingepakt om alle contact met het bentoniet, waarin de kolom geplaatst zal worden, te vermijden.

 

Nu is de kolom klaar voor transport. Aangekomen op de werf wordt ze tijdelijk gestockeerd omdat alle staboxen, ter verbinding van de kolom met de fundering, uitgeplooid moeten worden. Aan de kop van de kolom worden twee hoekijzers geplaatst. Een positioneringdraad met aan zijn uiteinde een voetplaat, wordt door de centrale buis getrokken. Deze voetplaat wordt in juiste positie gebracht ten opzichte van de assen van de kolom. De uitstekende wapeningsstaven, voor de verbinding met de fundering, bevinden zich aan de voet van de kolom. Om beschadiging van deze staven te voorkomen worden de kolommen met twee kranen gemanipuleerd. Nadat de kolom verticaal in de kraan hangt, wordt zij boven de wapeningskorf, in haar definitieve positie gebracht. Men laat de kolom tot op de gewenste hoogte zakken en men hangt de wapeningskorf als het ware aan de voet van de kolom.

 

De tijdelijke steunen van de wapeningskorf worden weggenomen. De kolom kan verder zakken in de sleuf in de grond tot op ongeveer één meter boven haar uiteindelijke niveau. Nu wordt ze tijdelijk gedragen door de twee hoekijzers die op twee raveelbalken rusten. De hijsstroppen mogen verwijderd worden. Op de kop van de kolom wordt een speciaal regelkader geplaatst ten opzichte van de aslijnen van de kolom, vastgebout op 4 staven met moeren M36 en draad diameter 40. Aan dit regelkader zijn hefpunten voorzien. De kolom met onderaan de wapeningskorf wordt opgenomen door middel van deze regelkader. De raveelbalken worden weggenomen en het geheel steunt op vier vijzels die verbonden zijn met vooraf geplaatste vaste punten. Met deze vijzels kan de kolom nu exact afgeregeld worden en via de ingestorte buis wordt tevens de verticaliteit gecontroleerd. Na het controleren van de X-, Y- en Z-coördinaten wordt het gehele regelsysteem vastgezet. De volgende dag wordt het funderingsmassief gebetonneerd. De positie van de kolom wordt gecontroleerd en eventueel bijgeregeld. Na verharding van de voet, wordt de sleuf opgevuld met steenslag. Het metalen regelkader wordt verwijderd om gebruikt te worden voor de volgende kolommen. Wanneer alle kolommen gemonteerd zijn, worden de wachtstaven in de hulzen ingeschroefd. De vloerplaat van het gelijkvloers kan nu gestort worden als een plaat op volle grond. Nu kan er gestart worden met het bouwen van de toren tot niveau 20. Gelijktijdig wordt de kelder, niveau per niveau, uitgegraven. Vooraleer hoger dan niveau +20 gebouwd kan worden moeten de 4 kelderverdiepingen gerealiseerd zijn en alle kolommen van de centrale kern met elkaar verbonden zijn, zodat er wanden gevormd worden. Door zo te bouwen wordt de gehele bouwtijd verkort met ongeveer 12 à 18 maanden. De kolommen zijn gefabriceerd in hoge sterkte beton C70/85.

 

Aannemer: T.V. BPC - Vinci

Construction - Cit Blaton

Controlebureau: Seco

Bouwheer: Brussels Business

Center s.a.

Consultant van de bouwheer:

Immo Consultance sprl

Afgevaardigde bouwheer: Procos

Architecten: T.V. M. & J-M. Jaspers J.

Eyers & Partners - Samyn and

Partners, architects and engineers

Stabiliteit: Setesco s.a.