Foto © Joke ibens
Ingenieurs en verbeeldingskracht, het lijkt een combinatie die voor de buitenstaander niet zo evident is. Dat niets minder waar is, komt al snel tot uiting tijdens een gesprek met Tom Molkens. Hij richtte in 1998 Stubeco op, een studiebureau dat zich door de jaren heen profileerde als expert constructief rekenen. Daarbij werd steeds gewerkt vanuit een creatieve visie, met volle aandacht voor de mogelijkheden die moderne rekensoftware biedt om inventief bouwconstructies te ontwerpen.
Begin 2016 werd Stubeco geïntegreerd binnen Sweco Belgium. Als Senior Project Expert toetst Tom Molkens de haalbaarheid van complexe projecten af, en bedenkt hij creatieve concepten. Daarnaast volgt hij van heel nabij de evoluties op het vlak van constructief rekenen, in het bijzonder op het vlak van brandweerstand, aardbevingsbestendigheid, probabilistisch ontwerp en voortschrijdende instorting van bouwconstructies.
Beginnen met een eenvoudig idee
Voor de renovatie van een typische jaren-zestig-villa tot de lichte gezinswoning van architecte Joke ibens werd door Stubeco een origineel structuurconcept uitgewerkt. Er werd daarbij vertrokken vanuit een eenvoudig idee: knip je enkele openingen in de rechtstaande zijvlakken van een schoenendoes, dan kan die perfect overeind blijven staan - ook als je er gewicht bovenop plaatst. Zolang die zijvlakken maar zorgen voor een voldoend stijf geheel, blijft een schoenendoes verbazend draagkrachtig.
Het idee van de schoenendoos staat model voor een concept van stijve betonwanden. Als je dergelijke wanden realiseert bovenop een bestaande metselwerkstructuur (zoals bij de renovatie van de woning ibens), worden heel bijzondere dingen mogelijk. Omdat zo een betonstructuur relatief stijf is ten opzichte van het metselwerk, wordt de belasting van de bovenbouw gelijkmatig gespreid over de onderbouw.
Nieuwe mogelijkheden creëren
“Door te spelen met de relatieve stijfheid van onder- en bovenbouw, krijg je als ingenieur vat op het constructief ontwerp” aldus Tom Molkens. “Zo kan je onder- en bovenbouw optimaal laten samenwerken, en kunnen enkele strategisch geplaatste betonkolommen volstaan om de totaalbelasting gecontroleerd naar de fundering af te leiden. En het opent een heleboel nieuwe mogelijkheden om de openheid te creëren in de bestaande structuur.
Uiteraard blijven daarbij heel wat vragen te beantwoorden. Kan het bestaand metselwerk dit alles aan? Kan de bestaande fundering dit aan? Waar kunnen in de onderbouw openingen worden gecreëerd om lichte woonruimtes te realiseren? Vragen die onmogelijk kunnen worden beantwoord zonder het gebruik van 3D rekensoftware.”
“De tijd van isostatisch/hyperstatisch rekenen met starre ondersteuningen ligt ver achter ons” vervolgt Tom Molkens. “In de praktijk is immers niets star, en rekensoftware gebruiken om de stijfheid van bouwelementen actief uit te spelen bij het constructief ontwerp biedt mogelijkheden die voorheen niet bestonden. Zelf vind ik het vaak de moeite om te gaan kijken naar gebouwen die in afbraak zijn. Het is verbazend hoe bouwdelen overeind blijven staan, zelfs nadat een deel van de onderbouw verwijderd werd. Dat leert je veel over hoe bouwcomponenten met elkaar samen werken. Net op die samenwerking en interactie tracht ik met 3D rekenen maximaal in te spelen tijdens projecten.”
Voluit 3D denken
“Wat de woning ibens ook heel bijzonder maakt is het dak, een gevouwen betonplaat die ongelooflijk veel stijfheid toevoegt” zegt Tom Molkens. “Als je daarmee op een realistische manier rekening wil houden, dan moet je voluit 3D denken tijdens het constructief ontwerp. Alle genoemde elementen werden dan ook verwerkt in het 3D Diamonds rekenmodel, om de stabiliteit en draagkracht van het geheel te berekenen en om de betonwapening te dimensioneren.”
Voor de realisatie van deze renovatie werd gekozen voor een klassieke uitvoering, waarbij het beton van de verdiepingswanden en de dakconstructie ter plaatse wordt gestort. Een prefab oplossing werd overwogen, maar die stelde toch wel bijzondere uitdagingen. Zo vertoont het dakoppervlak geen enkele regelmaat, en vereist het plaatsen van prefab dakpanelen een dure kraanconstructie. Bovendien werden de elementen van het dak ontworpen om samen met de bovenbouw een stijf geheel te vormen. Werken met losse prefab elementen zou dan ook een bekisting vereisen om die elementen tijdens de opbouw te ondersteunen, tot alle verbindingen tussen de dakpanelen effectief gerealiseerd zijn. Ter plaatste storten was dan ook de meest logische aanpak voor de uitvoering van de betonconstructie.
