Beschrijving staalconstructie en/of gebruik van staal
De HER is opgebouwd uit een staalconstructie, waarvoor voor meer dan 90% hergebruikt staal is toegepast. Het donorgebouw waaruit dat staal afkomstig is, is een voormalig TNO-laboratorium (het TNO EMB Laboratorium), op slechts 7 km afstand in Delft. Dit laboratorium bestond uit drie verschillende bouwdelen, op verschillende momenten gebouwd. Van meerdere bestaande gebouwen is feitelijk één nieuw circulair gebouw gemaakt.
Material driven design
Het beschikbare donormateriaal gold als uitgangspunt bij het ontwerp. Dit vroeg om een afwijkende ontwerpaanpak: material driven design. De stramienmaten (overspanningen, verdiepingshoogtes) zijn waar mogelijk aangepast aan de beschikbare profielen. Het dakvlak van een van de oude bouwdelen is nagenoeg één-op-één overgenomen. De stalen profielen zijn zo veel mogelijk in de oude staat gelaten, waarmee de circulariteit van het gebouw wordt benadrukt. Ook de verbindingen zijn zo veel mogelijk overgenomen. Sommige profielen zijn verlengd, verkort of versterkt, maar de aanpassingen zijn beperkt. Daar waar aanpassingen nodig waren, zijn deze bewust zichtbaar gehouden in het eindresultaat.
Ontwerpproces
In het ontwerpproces zijn een aantal zaken vooruitgehaald. Zo is het bepalen van de capaciteit van de beschikbare profielen vroegtijdig in het VO uitgevoerd. Enkele berekeningen die normaal in het TO worden uitgevoerd, zijn al in het DO gedaan.
In het ontwerp is gewerkt van grof naar fijn. In het eerste ontwerp is handmatig bepaald welke beschikbare elementen waar in het nieuwe ontwerp konden worden ingezet. Met handsommen is gecontroleerd of de profielafmetingen voldoende waren. Vervolgens is het donorgebouw gedigitaliseerd in een donormodel, op basis van archiefmodellen en -tekeningen. Elk afzonderlijk element (kolom, ligger, windverband) is gemarkeerd, waarbij het profiel, de geometrie en positie zijn vastgelegd. De markeringen zijn voorafgaand aan de demontage met een QR-code op de staalelementen van het donorgebouw aangebracht. Hiermee is een materialenpaspoort gecreëerd, waardoor positie en functie altijd te herleiden zijn.
Vervolgens is de constructie van het nieuwe gebouw gemodelleerd. Hierbij zijn de elementen van het donormodel naar het nieuwe model verplaatst. Op die manier werd duidelijk zichtbaar waar profiellengtes moesten worden aangepast (verkort of verlengd), waar nieuwe elementen nodig waren en welke elementen overbleven. Dankzij het donormodel konden heel efficiënt, zo veel mogelijk donorelementen worden toegepast.
Beoordeling
Van het donorgebouw waren de afmetingen van profielen en de rekenkundige materiaalkwaliteit bekend. Wel is het beschikbare donormateriaal beoordeeld, op verschillende momenten in het proces.
Een eerste visuele keuring vond plaats bij het bestaande donorgebouw. Hierbij is gekeken naar beschadigingen, roest en losmaakbaarheid. De staalconstructie bleek hoofdzakelijk met bouten verbonden en goed bereikbaar. Verder werden er geen onacceptabele beschadigingen of vervormingen waargenomen.
De tweede beoordeling vond plaats tijdens de demontage, de derde bij de tijdelijke opslag. Vanuit die opslag zijn de elementen naar de staalleverancier gebracht, waar een vierde beoordeling plaatsvond volgens een vooraf opgesteld keuringsplan. Er is onderzoek gedaan naar de materiaaleigenschappen. Een klein deel van de lasverbindingen is magnetisch onderzocht om onacceptabele oneffenheden op het lasoppervlak uit te sluiten.
De grootte en exacte positie van de beschadigingen zijn per element in kaart gebracht en rekenkundig beoordeeld. Wanneer de spanning heel laag bleek in de beschadigde onderdelen, of wanneer een beschadigd onderdeel (flens of lijf) lokaal niet nodig bleek voor de sterkte, werd de beschadiging acceptabel geacht. Hierdoor was het mogelijk dat ook beschadigde profielen in de specifieke situatie werden toegepast.
Voor een deel van de profielen waren geen aanpassingen nodig. Die zijn vanuit de hub rechtstreeks naar de nieuwbouwlocatie vervoerd.
NTA
In de ontwerpfase was de NTA voor toepassing van hergebruikt staal (NTA 8713) nog niet beschikbaar. Voor de kwaliteitsborging is een eigen protocol opgesteld voor de toepassing van donorstaal, gebaseerd op ervaringen uit voorgaande projecten met donormateriaal. Dit project heeft wel als input gediend voor de nieuwe NTA.
Conform de NTA zouden beschadigingen in her te gebruiken staal voor CC2-gebouwen niet acceptabel zijn. Bij een herziening van de NTA wordt deze eis heroverwogen, mede op basis van de ervaringen bij De HER. Daarmee krijgt het hergebruik van staal nog meer kans.
Bijzondere aspecten bouwkundig concept / ontwerp
De begane grond van het gebouw bestaat deels uit eerder gebruikte kanaalplaatvloeren, deels uit verwijderbare stelconplaten. Ook voor de stalen dakplaten is een geschikte restpartij gevonden, niet afkomstig van het TNO-gebouw. Deze dakplaten zijn geschikt om een groen dak en zonnepanelen te dragen. Niet alleen voor de hoofddraagconstructie, maar ook voor de overige onderdelen, zoals de gevel, zijn zo veel mogelijk bestaande materialen hergebruikt.
In de draagconstructie zijn meerdere circulaire modules ingepast. De gemeente heeft voor deze modules een prijsvraag uitgeschreven voor een zo circulair mogelijk ontwerp. Daarbij zijn verschillende oplossingen gekozen, waardoor een zeer gevarieerd beeld ontstaat. Een van de voorbeelden is de toepassing van deuren van oude wasmachines.
Losmaakbaarheid was ook in het nieuwe ontwerp een belangrijk uitgangspunt. Mede door de geboute verbindingen zijn alle elementen demontabel en opnieuw her te gebruiken.
Bijzondere constructieve slimmigheden / detailleringen
Het gebouw bestaat uit verschillende bouwdelen, waaronder het deel met circulaire modules. Elk deel is apart gestabiliseerd. Er zijn meer stabiliteitsverbanden toegepast dan strikt noodzakelijk, zodat de krachten per windverband beperkt blijven en de mogelijkheid van toepassing van bestaande windverbanden werd vergroot. Bijkomend voordeel van het compartimenteren is dat er geen brandwerendheidseis geldt voor de hoofddraagconstructie en er dus geen brandwerende bekleding of verf nodig is.
Door de spreiding van horizontaalkrachten over verschillende posities was het mogelijk om de beganegrondvloer met stelconplaten uit te voeren en de horizontaalkrachten lokaal door een beperkt aantal funderingspalen te laten opnemen. In de richting van de windverbanden is bovendien een funderingsbalk toegepast om de horizontale windkrachten over meerdere palen te kunnen spreiden. De kanaalplaten zijn zonder druklaag uitgevoerd en zijn opgelegd op geïntegreerde liggers. De randliggers fungeren als trekband ten behoeve van de stabiliteit. Hiervoor is een koppeling tussen de betonvloer en de staalconstructie aangebracht.
De liggers zijn waar mogelijk doorgaand ontworpen, voor gunstigere krachtswerking. Hierdoor werd het mogelijk om dakliggers met een oorspronkelijk lagere belasting en grote overspanningen toe te passen als vloerliggers met hogere belastingen, maar met een kleinere overspanning.
Bijzondere aspecten uitvoering
De profielen van De HER zijn zorgvuldig gedemonteerd. Hiervoor zijn uitgangspunten in het protocol opgenomen. Het was essentieel om de uitgangspunten vroegtijdig te bespreken met het demontagebedrijf. Het staal is uiteindelijk met weinig beschadigingen gedemonteerd.
Een deel van de hergebruikte kolommen was ingestort in de beganegrondvloer van het oude gebouw en had meer lengte nodig in het nieuwe ontwerp. Deze kolommen zijn bij het demonteren daarom zo strak mogelijk tegen het beton aan afgeslepen om vervolgens met een nieuwe voetplaat te kunnen worden ingezet.
Bij de bestaande geïntegreerde liggers moest de staalplaat-betonvloer worden afgezaagd en moest het beton worden verwijderd, waarbij de geïntegreerde liggers intact moesten blijven om hier in de nieuwe situatie een kanaalplaat op te kunnen leggen.
Om de tijd tussen het demonteren en de wederopbouw te overbruggen, werden de stalen elementen in een hub opgeslagen. Daardoor hoefden sloop en nieuwbouw niet direct op elkaar aan te sluiten en konden transportafstanden worden beperkt.
Bij de opslag is zorgvuldig te werk gegaan, om vervorming of corrosie te voorkomen. De markering van de profielen was watervast.
Voorbeeldwerking
De hoge mate van circulariteit is het resultaat van een goede samenwerking en veel enthousiasme van opdrachtgever en projectpartners. Het circulaire ontwerp vormde de aanleiding om voor de naastgelegen milieustraat nog verder te gaan met toepassing van hergebruikte materialen.
Het project laat zien dat staal bij uitstek een materiaal is dat kan worden hergebruikt en dient als aanjager om ook elders materialen her te gebruiken, ook andere materialen dan staal. Het is daarmee een inspirerend voorbeeld voor andere projecten.
Met het project is veel bruikbare kennis opgedaan. Deze kennis is op verschillende plekken beschikbaar gesteld. De Haagse Hogeschool heeft er een studie aan gewijd en BAM en Nebest zijn een consortium gestart om toepassingen van hergebruikt staal verder te bevorderen.
Het project is een schoolvoorbeeld voor hergebruik van staal. De belangrijkste punten uit bovenstaande projectinformatie die dit onderbouwen, zijn hieronder kernachtig samengevat.
Oogsten
Het bestaande gebouw kon dankzij geboute verbindingen goed worden geoogst. Bij het oogsten is een demontageprotocol toegepast. Na het oogsten zijn de elementen opgeslagen bij een hub en deels naar de nieuwbouwlocatie vervoerd, deels naar de staalbouwer voor verdere beoordeling en aanpassing.
Beoordeling
De elementen zijn op vier verschillende momenten beoordeeld, waarbij visuele keuring, materiaalonderzoek, lasonderzoek en rekenkundige beoordeling hebben plaatsgevonden. De grootte en exacte positie van de beschadigingen zijn per element in kaart gebracht en rekenkundig beoordeeld. Wanneer de spanning heel laag bleek in de beschadigde onderdelen, of wanneer een beschadigd onderdeel lokaal niet nodig bleek voor de sterkte, werd de beschadiging acceptabel geacht. Hierdoor was het mogelijk dat ook beschadigde profielen in de specifieke situatie konden worden toegepast.
Losmaakbaarheid
In De HER zijn geboute verbindingen toegepast, kanaalplaten zonder druklaag en stelconplaten. Ook is een materialenpaspoort toegepast. Dit vereenvoudigt toekomstig hergebruik.
Levensbestendigheid
Alle onderdelen zijn constructief getoetst. De nieuwbouw is demontabel, waardoor hernieuwd gebruik mogelijk is.
Documentatie
Het bestaande gebouw is opgenomen in een donormodel, van waaruit een nieuw model is opgezet. Er is een materialenpaspoort toegepast en alle elementen zijn voorzien van QR-codes.
Voorbeeldwerking
Het project is een inspirerend voorbeeld voor andere projecten en vormt input voor een herziening van de NTA. Het project is gebruikt voor onderzoek aan de Haagse Hogeschool.
