‘Rivierdelta’ betonelement als visitekaartje van geowetenschap

dinsdag 21 januari 2020

timer 7 min

De combinatie van beton en roestvrijstaal is beproefd in de civiele techniek en bruggenbouw, weet Caro van de Venne, partnerarchitect van Barcode Architects. “Door deze ‘truc’ uit de weg- en waterbouw in een geheel andere context te plaatsen, hebben wij het als esthetisch gevelpaneel kunnen ontwikkelen."

"Een prefab betonelement waarin met gepolijste roestvrijstalen strips het Nederlandse deltalandschap wordt verbeeld. De gevel geeft eigenheid aan het Earth Simulation Laboratory (ESL) waar geowetenschappers onderzoek doen naar natuurkrachten als water, wind en aardbevingen. Met deze gevel zeggen wij: ‘Dit is jullie gebouw’.”

Auteur: Paul Engels

Dat de innovatieve gevel een schot in de roos voor gebouw en functie is, blijkt wel uit het feit dat juist het prefab betonelement prominent op de foto van de uitnodiging voor de opening prijkte. Op donderdag 3 oktober 2019 werd het nieuwe gebouw van de faculteit Geowetenschappen van de Universiteit Utrecht feestelijk geopend door de Nederlandse Watergezant Henk Ovink. Het ESL, ontworpen door het team ABT & Barcode Architects, is een grootschalige transformatie van het Robert J. van de Graafflaboratorium op het Utrecht Science Park en bundelt de voorheen verspreide onderzoeksgroepen van de faculteit op één locatie.

“De gevel met de waterstromen geldt ook als visitekaartje,” stelt Caro van de Venne. “Het verbeeldt precies wat achter die gevel gebeurt: onderzoek naar de stromen en natuurkracht van water, dat van lieflijke bergbeekjes uitmondt in krachtige rivieren. Dat beeld van die immense rivierendelta wilden we voor de gevel van dit gebouw vormgeven. Dat begon met proefjes met een gipsplaat met wat aardlagen en vervolgens met proeven bij Clement Beton in Weert om te zien hoe je dat gewenste beeld van prefab beton met roestvrijstalen strips zou kunnen verwezenlijken.Die testen bij Clement Beton warenvooral een esthetische verkenning, waarbij wij op een ambachtelijke wijze zijn gaan onderzoeken hoe je zo’n element in een mal zou kunnen maken. Want de RVS-strips vormen een kritisch detail, een uitdaging voor de vormgeving en uitvoering.”

Multidisciplinaire aanpak

Om de betonelementen echt bebouwbaar te maken, zijn in de tender met ABT de volgende onderzoekstappen gezet. “Je hebt met verschillende materialen te maken maar de uitzettingscoëfficiënten van beton en staal zijn nagenoeg gelijk. Bijkomend voordeel: roestvrijstaal geleidt super en neemt snel de temperatuur van beton aan. Tevens moet je onderzoeken hoe je de stalen strips in het beton kunt verlijmen. Binnen het team van ABT en Barcode Architects heb je specialisten op verschillende vakgebieden als ontwerp, bouwkunde, bouwfysica, beton, uitvoeringstechniek, bouwkosten et cetera. Zo konden wij op een multidisciplinaire manier zo’n innovatieve uitdaging aangaan. Er is veel tijd gestoken in het onderzoek. In een zo vroeg mogelijk stadium van het ontwerpproces, omdat je daarmee een opdrachtgever ook zekerheid biedt dat jouw ontwerp, dat werd omarmd door deze opdrachtgever, inderdaad ook haalbaar is. Je voorkomt met het vroegtijdige onderzoek dat je later in het traject door onverwachtse tegenvallers je droombeeld niet kunt realiseren.”

Als ontwerpoplossing is gekozen om de strips te verlijmen met een flexibele PU-lijm, waarbij de hechting in het beton wordt verzorgd door carborundum. Hiermee worden de verschillen in thermische uitzetting tussen beide materialen opgevangen. “Om er zeker van te zijn dat deze toepassing geen hinder zou ondervinden van verschillende temperatuurwisselingen, is een proefopstelling gemaakt. Deze proefopstelling is getest in een klimaatkast van TNO en vervolgens met trekproeven belast. Dit heeft de Universiteit Utrecht overtuigd om samen met ons in te zetten op dit unieke façade paneel.”

Door lichtinval stroomt het water

Van de Venne vervolgt:“We hebben om reden van productiecapaciteit en ervaring met betonspecials toen gekozen voor Veluwe Beton.Hier zijn in totaal ruim 120 gevelelementen vervaardigd. Daarbij praat je over strips van 3 mm dikte in betonelementen van 15 cm dikte. Met de hand zijn de strips in de mallen aangebracht. Het was voor een deel ambachtelijk werk, gecombineerd met moderne productietechnieken. We hebben vier mallen met verschillende patronen van meanderende rivieren gemaakt, die in de gevel in wisselende combinaties zijn geplaatst. Zo krijg je dat beeld van een onregelmatige rivierendelta. In het betonoppervlak is een zweempje blauw aangebracht- verwijzend naar water - op basis van een natuurlijke kleurstof.Het is ook mooi om te zien hoe door de lichtinval en schittering het daadwerkelijk lijkt of het water door de meanderende rivieren stroomt.”

De panelen zitten in een strakke horizontale geleding van de gevel. Dat had het oorspronkelijke gebouw al. “Het was een gebouw met een robuust betonskelet met kolommen en wanden tot 1,5 meter dikte omdat het pand was gebouwd voor het huisvesten van een deeltjesversneller. Het casco is geheel gesloopt en opnieuw ingevuld. Sommige kolommen hebben wij kunnen weghalen door andere kolommen met plakwapening te versterken. De robuuste betonconstructie maakte het mogelijk om eenvoudig de betonpanelen aan de gevel te bevestigen zonder verzwaringsconstructie. Het beton is met een nanocoatinggehydrofobeerd om vochtindringing tegen te gaan. Bij het transport is een speciale dokconstructie ingezet, omdat te voorkomen dat je de plekken van de oplegblokken terugziet in de gevel.”

Betonnen gevelstenen

Belangrijk was om meer daglicht in het gebouw te krijgen, vandaar grote glaskozijnen in de gevel. Maar de horizontale geleding is gebleven, mede omdat de omliggende gebouwen ook die structuur hebben. De betonpanelen strekken zich in twee horizontale banen over het gebouw uit, waarbij die banen doorlopen in de gevels die met 3 cm dunne grijsblauwe betonnen gevelsteenstrips van MBI zijn voorzien. Op de dikke betonmuren is isolatie aangebracht en daarop zijn deze steenstrips geplakt. Ter hoogte van de meanderende stromen is dat met een dieptereliëf gedaan. Zo zie je de tektoniek van de gevel in deze banen rond het hele gebouw doorlopen. Met deze constructie van isolatie en stenen op de betonwand kwam dit geveldeel ook mooi in één vlak te liggen met de façade met de betonelementen.

BREEAMExcellent

Mede dankzij de inventieve tweede huidgevel heeft het gebouw de BREEAM Excellent behaald. In die tweede huidgevel worden zaken als bouwfysica, installatietechniek, zonwering en esthetica van de gevel geïntegreerd. Technisch werkt de gevel als volgt: middels een CO2-gestuurd mechanisch systeem wordt via het plafond lucht het gebouw ingeblazen en door een constante overdruksituatie in het gebouw via de spouw van de klimaatgevel naar buiten gedrukt. Een kleppenregister zorgt dat in de winter de spouw aan de onderzijde dichtgedaan kan worden voor meer warmte en comfort. In de zomer kan de spouw geopend worden, zodat er verkoelende lucht doorheen stroomt. Doordat de toevoerventilatie alleen met de warmte-koudeopslag wordt bediend en er geregeld indirecte warmteterugwinning via de spouw plaatsvindt, is er een substantiële vermindering in energieverbruik en konden de installaties compacter worden uitgevoerd. Het resultaat is een nog lager totaal primair energieverbruik dan een traditionele, gebalanceerde ventilatie-installatie met warmteterugwinning. Deze innovatieve oplossing heeft het gebouw een BREEAM Excellent score opgeleverd, dat voor een laboratoriumgebouw - en zeker voor een transformatie - een uitzonderlijke prestatie is.

Caro van de Venne besluit: “We zijn blij dat wij voor betonelementen en betonnen gevelstenen hebben gekozen. Bij de functie van de faculteit geowetenschappen, waar natuurkrachten worden onderzocht, past een robuust materiaal als beton. En dan ook nog op een innovatieve manier waarbij wij de combinatie van beton en roestvrijstaal uit de civiele techniek hebben geïntroduceerd in de Nederlandse architectuur.”