In dit onderzoeksverslag is een ontwerpstudie gedaan naar betonnen stabiliteitssystemen voor een specifieke case van een woontoren van 20x40x150 meter, waarbij zowel prefab als in-het-werk-gestorte betonnen constructies beschouwd zijn. Bij een stabiliteitsconstructie in prefab zijn er namelijk horizontale en verticale voegen aanwezig in de constructie, waardoor de stijfheid van het geheel afneemt. Deze case is uniek door de hoogte van 150 meter en de zeer hoge slankheid over de korte zijde van het gebouw, namelijk een slankheidsratio van 7.5, welke uitzonderlijk hoog is voor een gebouw in Nederland.
Figuur 1 Architectonische plattegrond van het gebouw verstrekt door Arup en geometrie van de beschouwde case.
De ontwerpstudie naar stabiliteitssystemen is als volgt opgedeeld in dit verslag:
In de eerste stap zijn vier varianten beschouwd voor de bovenbouw van het gebouw bestaande uit combinaties van momentenframes, kernen, en (gekoppelde) wandsystemen. Aan de hand van eenvoudige rekenmodellen met 1D staven en een vaste fundering is de verplaatsing bepaald voor elke variant. Uit de variantenstudie volgde dat met name de stabiliteit in X-richting maatgevend was voor het ontwerp en de meest effectieve oplossing hiervoor is een serie van gekoppelde wanden in combinatie met een kern. Een overzicht van de oplossing is te zien in Figuur 2.
Figuur 2 Gekozen oplossing voor stabiliteitssysteem
Als tweede stap zijn de stijfheid en verplaatsingen van het gebouw nauwkeuriger beschouwd. De nadruk is gelegd op de vier series gekoppelde wanden, de kern is niet verder uitgewerkt. Onderdeel hiervan is het bepalen van de verplaatsing aan de hand van een 2D-elementen EEM-berekening, een ontwerpberekening van het palenplan en de rotatiestijfheid, invloed van asymmetrische windbelasting, 2e orde effecten en een benadering van de stijfheid van de lateien aan de hand van een MKappa berekening. Met name de asymmetrische windbelasting en de 2e orde effecten zorgden voor een aanzienlijke verplaatsing, waardoor gekozen is voor een dikkere wanddoorsnede voor de onderste 25 bouwlagen. Een overzicht van alle horizontale verplaatsingen na het verzwaren van de wanden is weergeven in Figuur 3.
Figuur 3 Horizontale verplaatsingen van één serie van de gekoppelde wand-constructies
In de laatste stap is een deel van de gekozen variant uitgewerkt in prefab elementen. Voor één gekoppelde wanden serie is een prefab wandindeling opgesteld en aan de hand van beschikbare literatuur is de horizontale en verticale stijfheid van de voegen bepaald. Voor de horizontale voegen is gekozen voor een cementvoeg met stekken(gains), waarbij de wanden een glad aansluitvlak hebben. Bij de verticale voegen is gekozen voor een in verband geplaatste wanden met een niet constructieve verticale aansluiting. Een overzicht van de beschouwde voegen en verbindingen in dit onderzoek is weergeven in Figuur 4.
Figuur 4 Overzicht beschouwde verbindingen en voegen van het prefab ontwerp
Verassend uit de resultaten, de aanwezigheid van de voegen zorgen niet voor aanvullende horizontale verplaatsingen in het model. Terwijl bij aanvang van het onderzoek een aanvullende horizontale verplaatsing verwacht werd van 5-25% ten gevolge van de aanwezige voegen in het model. In Figuur 5 is de vergelijking weergeven van de horizontale verplaatsing tussen het prefab model met voegen en het referentiemodel zonder voegen.
Figuur 5 Vergelijking met links i.h.w.g. gekoppelde wand constructie en rechts het prefab gekoppelde wandsysteem. Er is geen toename zichtbaar
De resultaten zijn te verklaren aan de hand van de basis vervormingseigenschappen van een gekoppeld wandsysteem. In een individueel wandelement treden met name buig- en axiale vervormingen op en zeer kleine afschuifvervormingen. In de koppeling tussen de twee wanden (lateien), treden buig en afschuifvervormingen op.
Het aanbrengen van de verticale voegen in het model heeft geen effect op de verplaatsingsgedrag in de constructie doordat de elementen in verband geplaatst zijn en door de aanwezige stijve vloerschijf. De toegepaste horizontale cementvoegen en de bijbehorende horizontale veerstijfheden beïnvloeden met name de afschuifstijfheid van de wanden, de axiale eigenschappen van de voegen zijn namelijk nagenoeg gelijk aan de betonnen wand elementen. Een uitzondering hierop zijn horizontale voegen die uiteenzetten en waar trek in optreedt, deze situatie kan wel voor een reductie in de axiale stijfheid zorgen.
Doordat in het beschouwde gekoppelde wandsysteem nauwelijks afschuifvervormingen optreden, zorgen de wijzigingen in de afschuifstijfheid ten gevolge van de horizontale veerstijfheid niet voor significante extra verplaatsingen. Waaruit geconcludeerd kan worden dat er door het toepassen van horizontale en verticale voegen geen stijfheidsverlies optreedt.
Download
Met 3D BIM-software helpt Construsoft de betonsector slimmer, efficiënter en duurzamer bouwen.
Nieuw bestuurslid Rob Doomen over de kloof tussen onderwijs en praktijk, slimmer inspelen op marktvragen en zijn ambitie voor het Beton Event 2026.
Lees welke wijzigingen in 2026 in het Besluit bouwwerken leefomgeving ingaan, welke nog eraan komen en wat die veranderingen betekenen voor beton.
Wat kan digitale transformatie de beton(bouw)sector kan brengen?
Verdiep je in de vernieuwde Eurocode 2 en vergroot je kennis voor betere betonconstructies.
Je leert via casussen over staafwerkmodellen, strokenvloeren, progressieve collapse, onderwaterbetonvloeren, diepwanden en verhinderde vervormingen.
