Ontvang onze nieuwsbrief:

Door de 160-metergrens zonder trillingen

Bron: presentatie studiegroep Demping Hoogbouw
Bron: presentatie studiegroep Demping Hoogbouw Stalen bal houdt de wolkenkrabber Taipei 101 in evenwicht. Maastoren Rotterdam, hoogste gebouw van NL. (contructief ontwerp: Zonneveld ing.)

29 januari 2013: Wonen in hoogbouw is begrensd doordat de slanke Nederlandse wolkenkrabbers al snel last hebben van trillingen. TNO-onderzoek naar nieuwe dempingsmethoden moet zorgen voor doorbreking van de 160 meter hoogtegrens.


Door de 160-metergrens zonder trillingen

Wonen in hoogbouw is begrensd doordat de slanke Nederlandse wolkenkrabbers al snel last hebben van trillingen. TNO-onderzoek naar nieuwe dempingsmethoden moet zorgen voor doorbreking van de 160 meter hoogtegrens.
De Tuned Mass Damper (TMD) is een bekend systeem voor actieve demping van trillingen in gebouwen. In de top van de Taiwanese wolkenkrabber Taipei 101 (508 meter hoog) bijvoorbeeld hangt een reusachtig bolvormig gewicht van 800 ton dat tegendraads beweegt bij trillingen en zo een deel van de bewegingsenergie van het gebouw opneemt. “Probleem is dat dit een buitengewoon dure oplossing is die ontwikkeling van kleinschaliger hoogbouw zoals in Nederland bemoeilijkt – bij een belegger ontstaat al snel twijfel”, zegt Jan van der Windt Zonneveld ingenieurs. “Wij denken dat we door slimmer gebruik te maken van materiaaleigenschappen een serieuze slag kunnen slaan in de oplossing van trillingsproblemen.” De verwachting is bovendien dat dit een materiaalbesparing van 10 tot 20 procent kan opleveren door evenwichtiger dimensionering.

Het onderzoek dat Van der Windt met TNO lanceerde, richt zich op passieve methoden om te voorkomen dat bewoners hun huis uit trillen. Omdat weinig bekend is over de manier waarop constructiematerialen reageren op bijvoorbeeld windbelasting, startte TNO in tien hoge Nederlandse gebouwen met voorbereidende metingen. Die verwezen meteen een aantal bestaande vooronderstellingen naar de prullenbak. Een betonconstructie levert bijvoorbeeld lang niet altijd betere prestaties dan een gebouw met een stalen hoofddraagconstructie. Een compleet stalen gebouw blijkt gevoelig voor trillingen, net als een naar boven toe doorgestorte constructie van hogesterktebeton (hsb). Maar: een hsb hoofddraagconstructie gekoppeld aan vloeren en wanden van een ander materiaal en kokerprofielen in een windverband presteert juist beter. “Hybride constructies doen het over het algemeen goed”, vertelt Raphaël Steenbergen (TNO). “Interne fricties tussen verschillende stabiliteitselementen blijken veel bewegingsenergie in het gebouw te kunnen opnemen.” Terwijl een monolietconstructie blijkt te fungeren als een stemvork, voorkomt een heterogene constructiemethode juist langdurig natrillen. Zo gedraagt ook een geboute verbinding zich beter dan een gelaste en is een combinatie van buiging en afschuiving bij afdracht van krachten in een gebouw gunstig. Vuistregel is dat meer energie kan worden omgezet, naarmate meer interne vervormingen mogelijk zijn. Inbouwen van mogelijkheden voor tijdelijke vervorming en ontwerp van gebouwknopen die meer energie kunnen opnemen, ligt dus voor de hand. “Ons onderzoek moet ertoe leiden dat we dit mechanisme zo goed kunnen doorgronden, dat we al in de ontwerpfase aan de knop kunnen draaien”, legt Van der Windt uit. “Brengen we daarmee de demping van 1 naar 2 procent, dan kan een gebouwhoogte zomaar naar 180 of 200 meter.” Versnellingsopmeters en sensors moeten bij het onderzoek het volledige gebouwgedrag in kaart brengen – van fundering tot top.

Hoewel hoogbouw wereldwijd te maken heeft met trillingsproblematiek, is dit in Nederland een grotere hinderpaal dan elders. Dat komt doordat onze hoogbouw door strenge regels ten aanzien van daglichttoetreding relatief zeer slank is. Het promotieonderzoek is een TNO-co project, waarbij de financiering mede uit de markt komt. Behalve Zonneveld en TNO dragen Arcelor Mittal, Bouwen met Staal, Betonvereniging, Ballast Nedam, Hurks Beton en Bubbledeck bij. De initiatiefnemers gaan ervan uit dat het onderzoek over vier jaar uitmondt in een praktisch toepasbare richtlijn.

 

Cobouw 29 januari 2013

 

Jan van der Windt is secretaris van Booosting

 

Naam:
Email:
Titel:
Commentaar:
Capcha:
Booosting platform voor koplopers in bouwinnovatie | T 06-2211 4701 | E info@booosting.nl | W www.booosting.nl