AC_11 Renovation - timber & case studies.pdf

# Introductie tot gevorderde constructies en materiaalkunde Deze cursus, "Advanced Constructions", biedt een diepgaand overzicht van cruciale bouwmaterialen zoals beton, staal en hout, waarbij hun geschiedenis, huidige technologieën en toekomstige toepassingen worden belicht [1](#page=1) [2](#page=2). ### 1.1 De materialen in de cursus De cursus behandelt de volgende hoofdthema's: * **Beton:** Geschiedenis, technologie en toekomstige technieken [2](#page=2). * **Staal:** Geschiedenis, technologie en toekomstige technieken [2](#page=2). * **Hout:** Technieken [2](#page=2). * **Bescherming en renovatie:** Gerelateerd aan beton, staal, hout, funderingen, metselwerk en specifieke casussen [2](#page=2). * **Bijzondere onderwerpen:** Hergebruik, biobased bouwen en circulair houtdesign [2](#page=2). ### 1.2 Beton: geschiedenis De geschiedenis van beton is een essentieel onderdeel van de cursus [2](#page=2). ### 1.3 Staal: geschiedenis De geschiedenis van staal als bouwmateriaal wordt behandeld [2](#page=2). ### 1.4 Hout: technieken Verschillende technieken met betrekking tot hout worden uitgediept [2](#page=2). ### 1.5 Bescherming en renovatie Een belangrijk deel van de cursus richt zich op de bescherming en renovatie van bestaande constructies, met specifieke aandacht voor: * Beton en staal [2](#page=2). * Hout en casussen [2](#page=2). * Funderingen en metselwerk [2](#page=2). ### 1.6 Toekomstige toepassingen De cursus kijkt ook naar de toekomst van deze materialen, met gastcolleges over onderwerpen als hergebruik en biobased bouwen en specifieke technieken voor beton en staal [2](#page=2). ### 1.7 Voorbeelden uit de praktijk De cursus illustreert de besproken concepten met praktijkvoorbeelden, zoals de Cadix appartementen [4](#page=4) [6](#page=6). ### 1.8 Reinforcing Het concept van "Reinforcing" wordt benoemd als een relevant thema binnen de constructieleer [5](#page=5). * * * # Renovatie en bescherming van bestaande structuren Dit hoofdstuk behandelt technieken voor de renovatie en bescherming van bestaande bouwstructuren, met specifieke aandacht voor houten elementen en een case study van de Cadix appartementen [3](#page=3). ### 2.1 Technieken voor houtrenovatie #### 2.1.1 Versteviging van houten balken Bestaande of nieuwe houten balken kunnen worden verstevigd door een stalen duivenbekplaat (dovetail steel plate) aan te schroeven. Deze plaat vormt een druklaag in een kanteelbetonnen constructie. De hoogte van deze constructie boven de grille bedraagt minimaal 36 mm [9](#page=9). **Voordelen van deze methode zijn onder andere:** [9](#page=9). * Verbeterde stijfheid [9](#page=9). * Verbeterde akoestiek [9](#page=9). * Verbeterde brandwerendheid [9](#page=9). * Versteviging van bestaande vloeren [9](#page=9). **Nadelen:** * Economische overwegingen [9](#page=9). > **Tip:** De duivenbekplaat combineert de voordelen van staal en beton voor een effectieve versterking van houten constructies. #### 2.1.2 Behandeling van hout In het kader van renovatie kan hout behandeld worden met diverse technieken. Eén van de genoemde technieken is 'curing' van hout, zoals toegepast in het project "House Beguinage" [15](#page=15). ### 2.2 Case study: Cadix appartementen De Cadix appartementen in Mechelen, ontworpen door architecten Kennes + Elegeert in samenwerking met Eva Dooms en ingenieur Denkbar dienen als een praktijkvoorbeeld voor renovatietechnieken. De specifieke renovatietechnieken die hier zijn toegepast, worden illustratief gebruikt binnen dit hoofdstuk [11](#page=11) [17](#page=17) [18](#page=18) [19](#page=19) [7](#page=7) [8](#page=8). ### 2.3 Bescherming met epoxy Een andere techniek die wordt genoemd in het kader van bescherming is het 'curing' met epoxy. Hoewel de specifieke toepassing niet verder wordt uitgewerkt op de aangewezen pagina's, wordt dit wel als een relevante beschermingsmethode geïdentificeerd [20](#page=20). > **Example:** De Cadix appartementen illustreren hoe moderne technieken, zoals de toepassing van stalen duivenbekplaten, kunnen worden ingezet om bestaande houten structuren te versterken en te verbeteren op het gebied van stijfheid, akoestiek en brandwerendheid [9](#page=9). * * * # Case study: Cosmopolitan, Brussel This section details the existing situation and renovation project of the Cosmopolitan building in Brussels, focusing on structural analyses of its concrete quality, reinforcement, fire protection, and foundations [24](#page=24) [35](#page=35). ### 3.1 Existing situation The Cosmopolitan building, designed by arch. Bogdan & Van Broeck and ir. UTIL, is a high-rise structure with a height of 56.51 meters between the technical floor's cornice and ground level. Lateral stability is a critical consideration for the building's overall stability [28](#page=28). #### 3.1.1 Floor structure The floors above the ground floor share a similar geometry, with the exception of the central columns, which taper downwards. The floor slabs are cast-in-place ribbed slabs. These ribs have a center-to-center distance of 60 cm and a height of 33 cm below the slab, which is 5 to 7 cm thick. The clear height under the ribs is 3.51 meters. The screed thickness is approximately 7 cm. The space between two floor levels is 3.98 meters, and between the ground floor and the first floor, it is 4.38 meters. Above level +12, the floor slab is designed with increased thickness. Investigations indicate that no upstand concrete beam was executed at level +12, contrary to what existing sections suggest [28](#page=28). ### 3.2 Renovation project The renovation project involves various structural investigations and interventions [33](#page=33). #### 3.2.1 Preliminary investigation of the existing structure A preliminary investigation was conducted on the existing structure, focusing on concrete quality, reinforcement, concrete cover, and the condition of the concrete, including carbonation depth [35](#page=35). ##### 3.2.1.1 Concrete quality The global concrete quality is assessed as C25/30. However, the '+4 zone' exhibits a lower quality of C12/15 [36](#page=36). ##### 3.2.1.2 Existing reinforcement The existing reinforcement in the columns is smooth steel of grade S220. The ribbed steel beams are of grade S400. The number and diameters of the reinforcing bars were inventoried [36](#page=36). ##### 3.2.1.3 Concrete cover An additional concrete cover of 25 mm was provided everywhere, using mortar of structure class R4 [36](#page=36). ##### 3.2.1.4 Condition of concrete (carbonation depth) The overall condition of the concrete, with respect to carbonation depth, was found to be acceptable [36](#page=36). #### 3.2.2 Fire protection General interventions for fire protection include adding concrete cover to beams and columns, and applying fire-resistant spray plaster on TT plates [38](#page=38). ##### 3.2.2.1 Fire resistance of balcony structure The balcony structure experiences high loads during normal use compared to accidental situations. In a fire situation, lower moments and shear forces are observed [39](#page=39). #### 3.2.3 Reinforcement of columns Two principles guide the reinforcement of columns. Firstly, a larger cross-section is achieved due to extra coverage, which is also necessary for fire resistance. Secondly, higher compressive strength is obtained through constriction [42](#page=42). #### 3.2.4 Foundations The investigation into the foundations revealed three types of powders and two different diameters. The thickness of the powder and the post center distances were also analyzed. The foundation system primarily utilizes smooth shaft piles. The micropiles have a capacity of approximately 450 kN. Drilling for these micropiles was executed from the basement. These micropiles were installed both vertically and diagonally [49](#page=49) [53](#page=53). > **Tip:** Understanding the different structural elements and their specific investigations (concrete quality, reinforcement, fire protection, foundations) is crucial for assessing the overall structural integrity of the Cosmopolitan building. Pay attention to the specific material grades and dimensions mentioned, as well as any noted deviations from original design or specific local conditions (e.g., '+4 zone' concrete quality). > **Example:** The additional concrete cover on columns not only increases the cross-section but is also a direct measure for enhancing fire resistance, illustrating how different structural requirements can be addressed by a single intervention [42](#page=42). * * * # Voorbeelden van recente projecten Dit gedeelte presenteert verschillende recente architecturale projecten om de toegepaste constructietechnieken en materialen te illustreren. ### 4.1 Cadix appartementen De Cadix appartementen, gerealiseerd in Mechelen in 2023, vormen een prominent voorbeeld van recent bouwen waarbij specifieke constructietechnieken en materialen werden toegepast. De architectuur is van Kennes + Elegeert, in samenwerking met Eva Dooms, en het ingenieursbureau is ir. Denkbar. De focus lag op het gebruik van hout als primair bouwmateriaal [11](#page=11) [13](#page=13) [14](#page=14) [17](#page=17) [18](#page=18) [19](#page=19) [4](#page=4) [6](#page=6) [8](#page=8). > **Tip:** Bij het bestuderen van recente projecten is het essentieel om zowel de architecturale visie als de technische realisatie te analyseren, met speciale aandacht voor de materiaalkeuze en constructiemethoden. ### 4.2 Hotel Van der Valk Het Hotel Van der Valk in Mechelen, voltooid in 2019, is een ander recent project dat de toepassing van specifieke constructietechnieken en materialen illustreert. Dit project werd ontworpen door DAE (Johan Van Rompaey & team) in samenwerking met RE-ST [60](#page=60). ### 4.3 Public Library Predikheren De Openbare Bibliotheek Predikheren, eveneens in Mechelen, werd in 2018 opgeleverd. Dit project is het resultaat van een samenwerking tussen architectenbureau Korteknie Stuhlmacher en Callebaut architects [61](#page=61). ### 4.4 House Beguinage Het Huis Beguinage, ontworpen door dmvA architects en met ir. Denkbar als ingenieursbureau, is een recent project uit 2024. Dit project draagt bij aan de collectie van recente bouwprojecten die dienen ter illustratie van hedendaagse constructietechnieken en materiaalgebruik [23](#page=23). * * * ## Veelgemaakte fouten om te vermijden * Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens * Let op formules en belangrijke definities * Oefen met de voorbeelden in elke sectie * Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Gevorderde constructies | Dit verwijst naar complexe en innovatieve bouwsystemen en technieken die verder gaan dan standaard bouwmethoden, vaak toegepast in grotere of structureel uitdagende projecten. | | Hergebruik (re-use) | Het principe van het opnieuw gebruiken van bestaande bouwmaterialen of componenten in nieuwe constructies om duurzaamheid te bevorderen en afval te verminderen. | | Biobased bouwen | Bouwen met materialen die afkomstig zijn van hernieuwbare biologische bronnen, zoals hout, bamboe, hennep of vlas, ter vervanging van fossiele brandstoffen. | | Betonnen technologie | De wetenschap en techniek achter het produceren, verwerken en toepassen van beton, inclusief de eigenschappen van de materialen, mengsels en plaatsingsmethoden. | | Stalen technologie | De wetenschap en techniek achter het produceren, ontwerpen en toepassen van staal in de bouw, met inbegrip van zijn mechanische eigenschappen en fabricagemogelijkheden. | | Bescherming en renovatie | Processen die gericht zijn op het verbeteren van de duurzaamheid, functionaliteit en veiligheid van bestaande bouwconstructies door reparaties, versterkingen en beschermende behandelingen. | | Bouwopmeting (building survey) | Een gedetailleerde inspectie en documentatie van de staat van een bestaand gebouw, inclusief afmetingen, materiaaltoestanden en eventuele gebreken. | | Funderingen | Het onderste deel van een bouwwerk dat de lasten van de constructie overdraagt op de ondergrond. | | Metselwerk | Bouwconstructie die is opgebouwd uit stenen, blokken of tegels die met mortel worden verbonden. | | Houttechnieken | Diverse methoden en processen voor het verwerken en toepassen van hout in de bouw, variërend van traditionele timmertechnieken tot geavanceerde houtskeletbouw. | | Cirulaire houtconstructie | Ontwerp en constructie met hout waarbij de levenscyclus van het materiaal wordt geoptimaliseerd voor hergebruik en recycling, met als doel afval te minimaliseren. | | Versterking | Het proces waarbij de sterkte of stijfheid van een bestaand bouwelement of -systeem wordt vergroot, vaak door toevoeging van extra materiaal. | | Stalen duvelplaat | Een metalen plaat, vaak met een duvelvormig profiel, die wordt gebruikt om houten balken te versterken, waarbij het een druklaag vormt wanneer deze wordt ingebed in beton. | | Druklaag | Een onderdeel van een samengestelde constructie dat hoofdzakelijk wordt belast door drukspanningen, zoals de betonnen laag boven een stalen duvelplaat. | | Stijfheid | De weerstand van een constructie-element tegen vervorming onder invloed van belastingen. | | Akoestiek | De wetenschap die zich bezighoudt met geluid en de eigenschappen van de ruimte ten opzichte van geluid. | | Brandwerendheid | Het vermogen van een bouwmateriaal of -systeem om de verspreiding van vuur te weerstaan voor een bepaalde periode. | | Epoxy | Een type kunststof hars die na uitharding zeer sterk en duurzaam is, en vaak wordt gebruikt als lijm, coating of voor het inkapselen van materialen. | | Case study | Een gedetailleerde studie van een specifiek project of een specifieke situatie om theoretische concepten in de praktijk te illustreren en te analyseren. | | Bestaande situatie | De huidige toestand en configuratie van een gebouw of structuur alvorens renovatie- of herontwikkelingswerkzaamheden worden uitgevoerd. | | Laterale stabiliteit | Het vermogen van een bouwwerk om zijwaartse krachten, zoals wind of aardbevingen, te weerstaan zonder significante zijwaartse verplaatsing of instorting. | | Verjongen (kolommen) | Het proces waarbij de dwarsdoorsnede van een kolom geleidelijk afneemt naar boven toe, wat kan gebeuren bij het ontwerpen van structuren. | | Ter plaatse gestorte ribbenvloeren | Vloerconstructies die ter plekke worden gevormd uit beton en waarbij ribben worden geïntegreerd voor extra draagkracht en stijfheid. | | Hart-op-hart afstand | De afstand gemeten van het midden van het ene element tot het midden van het volgende, vaak gebruikt om de plaatsing van parallelle elementen zoals ribben of balken aan te geven. | | Vrije hoogte | De netto afstand tussen de onderkant van een vloer of plafond en de bovenkant van de vloer of het onderliggende element, exclusief de dikte van de vloerplaat of balken. | | Chape | Een laag mortel die bovenop een ruwe vloer wordt aangebracht om een vlak oppervlak te creëren, vaak ter voorbereiding van de eindafwerking. | | Verdiepingsniveau | De specifieke hoogte waarop een verdieping van een gebouw zich bevindt. | | Verhoogde vloerplaat | Een vloerconstructie die dikker is uitgevoerd dan standaard om extra belastingen te kunnen dragen of om structurele redenen. | | Opstaande betonnen balk | Een betonnen balk die verticaal boven het vloerniveau uitsteekt, vaak ter ondersteuning of als deel van de structuur. | | Kroonlijst | Een decoratieve rand of afwerkingslijst, vaak aan de bovenzijde van een muur of gevel. | | Nulpas | Het referentieniveau of de basislijn waartegen hoogtes worden gemeten, vaak gelijk aan het maaiveld of een vast referentiepunt. | | Hoogbouw | Een gebouw dat als hoog wordt beschouwd, meestal gedefinieerd door specifieke hoogtegrenzen die per regio kunnen verschillen. | | Vooronderzoek (preliminary investigation) | Een initiële fase van onderzoek om de omvang en aard van een probleem te bepalen, zoals de staat van een bestaande structuur. | | Betonkwaliteit | De mate waarin beton voldoet aan de vereiste sterkte- en duurzaamheidseigenschappen, bepaald door de gebruikte materialen en het productieproces. | | Bestaande wapening | De stalen staven of netten die reeds in een betonconstructie aanwezig zijn om treksterkte te leveren. | | Betondekking (concrete cover) | De dikte van de laag beton die de wapening omhult, essentieel voor bescherming tegen corrosie en brand. | | Staat van het beton | De fysieke conditie van het betonelement, inclusief eventuele scheuren, afbrokkelingen of verontreinigingen. | | Carbonatiediepte | De diepte tot waar het beton is aangetast door koolstofdioxide uit de lucht, wat de alkaliteit vermindert en corrosie van wapening kan bevorderen. | | Gladde stalen kolommen | Kolommen vervaardigd uit staal met een glad oppervlak, zonder toegevoegde structurele texturen. | | Ribbelige stalen balken | Balken gemaakt van staal met een profiel met ribbels of verhogingen, wat kan bijdragen aan de hechting met beton. | | Diameter van de staven | De dikte van de stalen staven die als wapening worden gebruikt. | | Mortelstructuurklasse R4 | Een classificatie voor de sterkte en duurzaamheid van mortel, waarbij R4 duidt op een hoge prestatie, vaak gebruikt voor reparaties en bescherming. | | Onderzoek (investigation) | Een systematische procedure om feiten of principes te ontdekken of te bewijzen. | | Brandbescherming | Maatregelen die worden genomen om de uitbreiding van brand te voorkomen of te vertragen, en om de impact van vuur op gebouwen en personen te beperken. | | Aanvullende betondekking | Extra beton dat wordt toegevoegd aan een bestaande constructie om de betondekking te vergroten, bijvoorbeeld voor verbeterde brandwerendheid of duurzaamheid. | | Brandwerende spuitpleister | Een pleistermateriaal dat wordt aangebracht op oppervlakken om deze te beschermen tegen de effecten van vuur, waardoor de brandwerendheid wordt verhoogd. | | TT-platen | Prefabricage betonnen elementen met een T-profiel, die worden gebruikt als vloer- of dakplaten. | | Balconstructuur | Het dragende deel van een balkon, inclusief consoles, platen en eventuele ondersteunende elementen. | | Accidenteelsituatie | Een onvoorziene of extreme gebeurtenis, zoals een brand of een botsing, die significante schade kan veroorzaken aan een bouwwerk. | | Vuurreactie | Hoe een materiaal of bouwelement reageert onder invloed van vuur, inclusief de mate van ontvlambaarheid en de afgifte van rook. | | Schuifkrachten | De krachten die parallel aan een oppervlak werken en de neiging hebben om het materiaal te laten afglijden. | | Wapeningsprincipes | De fundamentele regels en methoden die worden gevolgd bij het ontwerpen en aanbrengen van wapening in betonconstructies. | | Grotere dwarsdoorsnede | Een verhoging van de afmetingen van een structureel element, wat resulteert in een groter oppervlak dwars op de lengte-as. | | Compressieweerstand | De weerstand van een materiaal of constructie-element tegen samendrukking. | | Vernauwing (constriction) | Het proces waarbij de breedte of omvang van een element wordt gereduceerd, wat kan leiden tot een verhoogde druksterkte. | | Windkrachten | De krachten die door de wind worden uitgeoefend op een bouwwerk. | | Funderingen | Het onderste deel van een bouwwerk dat de lasten van de constructie overdraagt op de ondergrond. | | Palen | Verticale structurele elementen die in de grond worden gedreven of geboord om de belasting van een gebouw over te dragen op diepere, draagkrachtigere grondlagen. | | Diameter van palen | De dikte van de staven die als wapening worden gebruikt in palen of van de palen zelf. | | Pulver (poeder) | Fijnkorrelig materiaal, mogelijk gebruikt in de context van grondverbetering of funderingsmaterialen. | | Post center afstanden | De afstanden tussen de middelpunten van de palen of de ankerpunten. | | Gladde schacht | Een paal met een glad buitenoppervlak. | | Micropalen | Kleine diameter palen die worden gebruikt voor funderingsversterking of -vernieuwing, vaak in krappe ruimtes. | | Bohrprofiel | De vorm en afmetingen van een gat dat in de grond is geboord, bijvoorbeeld voor het plaatsen van palen. | | Verticale en diagonale palen | Palen die zowel verticaal als onder een hoek in de grond worden geplaatst om stabiliteit en draagkracht te bieden. |