nieuws

‘Beving zal weer innovaties uitlokken’

bouwbreed Premium

‘Beving zal weer innovaties uitlokken’

De aardbeving in Osaka zette aan tot de ontwikkeling van slimme oplossingen om gebouwen te beschermen tegen het natuurgeweld. De recente beving in Tokyo en Sendai zal een nieuwe innovatiegolf te zien geven, verwacht directeur Joop Paul van Arup Nederland.

Hoe zijn ontwerpen zich precies hebben gedragen, weet hij niet. Joop Paul, deeltijd hoogleraar in Delft en directeur van Arup, woonde jarenlang in Japan. Hij promoveerde er en zette er diverse hoge gebouwen neer. Maar hij is er al weer een tijdje weg en wilde zijn collega’s van Arup Tokyo niet lastig vallen met nieuwsgierige mailtjes of telefoontjes. Hij is ervan overtuigd dat de schade aan de gebouwen waaraan hij meewerkte, zal meevallen, maar zijn collega’s zijn nog druk bezig met het inventariseren. Zo was het ook in 1995 toen Osaka werd getroffen door een zware aardbeving. Paul woonde in Tokyo en werkte bij aannemer Obayashi. Een reusachtig bedrijf waarvan alleen de ontwerpafdeling waar Paul werkte, al duizend man telde. Zo’n dertig collega’s werden in allerijl naar het getroffen gebied gestuurd om schade te inventariseren. Hoewel hij goed Japans spreekt, werd Paul niet uitverkoren. “Onder dergelijke omstandigheden moet je alle mogelijke communicatieproblemen voorkomen.”

Kinderen

De verbazing dat in Tokyo na de laatste beving zoveel overeind bleef staan, deelt Paul in elk geval niet. Uit eigen ervaring weet hij hoe goed Japan op het natuurgeweld is voorbereid. Al in de jongste klassen leren kinderen hoe ze zich bij een beving moeten gedragen. Soms blijft een catastrofe veertig jaar uit, maar de aandacht verslapt nooit. Ook niet bij aannemers, ontwerpers en constructeurs, zoals Paul. Japan hanteert vier niveaus van ontwerpeisen. Zelfs bij de zwaarste bevingen met grondbewegingen van 80 meter per seconde mag de hoofddraagconstructie van nieuwbouw niet bezwijken. Een aantal basisprincipes om gebouwen tegen aardbevingen te beschermen, ligt voor de hand. Zo zetten Japanners heel flexibele gebouwen neer. De uitbuiging kan wel 1:100 bedragen; in Nederland geldt al gauw een eis van 1:400. Kolommen zijn vanzelfsprekend altijd sterker dan balken, maar het is handig dicht bij de knopen die balken een insnoering te geven, een plastisch scharnier. “Dan weet je dat ze daar als eerste vervormen en dat niet de knoop het begeeft.” Toch bleek dat bij de aardbeving in Osaka niet helemaal goed te werken en trad er veel brosse breuk op bij de knopen. Daarom paste Paul bij het Osaka International Conference Center unbonded brace toe: stalen elementen met een lage vloeigrens, ingepakt in een betonnen mantel. Het staal kan door het vloeien heel veel energie opnemen, zowel bij belasting op trek als op druk. De betonnen mantel voorkomt uitknikken. De schoren kunnen gemakkelijk vervangen worden, zodat het gebouw weer is opgewassen tegen een volgende beving. In feite is het een goedkopere oplossing van de vloeistofdemper die al langer wordt toegepast.

Stepping columns

Er zijn meer slimme oplossingen, zoals de stepping columns in het Maison Hermes in Tokyo. Geïnspireerd op de klassieke Japanse pagodes met houten draagstructuur, die de meeste aardbevingen ongeschonden overleefden. Arup ontwierp voor het winkelpand een heel lichte constructie, waarvan de kolommen flexibel verbonden zijn met de fundering. Paul: “Ze kunnen als het ware voetje van de vloer maken en zo voorkomen dat er veel energie in de constructie gaat zitten. Speciale frictieplaten in de kolomvoeten versterken dat effect.” Ook passieve waterdempers zijn effectief, vindt Paul. Hij tekende ze in voor de 800 meter hoge Millennium Tower in Tokyo, een niet uitgevoerd ontwerp van architect Norman Foster. Drie watertanks, verbonden met buizen en een kleppensysteem, zouden de eerste en tweede eigentrilling van de toren uitdempen. In gerealiseerde projecten bewezen dergelijke dempers volgens Paul hun bestaansrecht dubbel en dwars. Een slimme oplossing vond hij ook de keuze om in een gebouw van Swatch een aantal vloervelden op verschillende verdiepingen als massadempers te gebruiken. Die werden op advies van Arup met rubber opleggingen verbonden met de kolommen. Het hoogste gerealiseerde gebouw waarvoor Paul het constructief ontwerp verzorgde, is de 610 meter hoge televisietoren in de Chinese stad Guangzhou. Ook die staat in een aardbevingsgevoelige regio. Maar boven de 150 meter zijn volgens Paul niet de krachten die vrijkomen bij een aardbeving maatgevend voor het ontwerp, maar de windlasten. De slingerfrequentie van een gebouw hoger dan 100 meter ligt veel lager dan de 1-3 Herz die optreedt bij een aardbeving. De maatregelen die voorkomen dat onder invloed van een tyfoon de televisietoren opslingert, ondervangen ook de schadelijke gevolgen van een aardbeving. Uitvoerige computersimulaties en een shaking-tabletest met een stalen schaalmodel toonden dat aan.

Nieuwe oplossingen

En er komen nog slimmere oplossingen aan, verwacht Paul. “Vergeet niet dat de schade van een aardbeving veel groter is dan die aan alleen het gebouw. Ook als dat ogenschijnlijk netjes blijft staan is vaak de complete inventaris vernield. Beeldschermen en computers, meubilair, installaties, tot alle kopjes aan toe. De Japanners kennende, zullen ze zeker doorgaan nieuwe oplossingen te ontwikkelen. Osaka heeft veel nieuwe inzichten opgeleverd. Zo zal ook deze beving tot nieuwe inzichten en oplossingen leiden, maar welke precies… het is nog te vroeg om daar iets over te zeggen.”

Reageer op dit artikel