Steunen op staalvezels

De liften, de trap, de ruime foyer: dat zijn de zichtbare hoogstandjes van het vernieuwde Mauritshuis. Een onzichtbare bevindt zich zo’n zes meter onder het straatniveau. Ruud Arkesteijn, specialist geotechniek bij ABT, legt uit wat de onderwaterbetonvloer van dit project zo bijzonder maakt.

Wie een ondergrondse constructie wil creëren, ontkomt meestal niet aan het maken van een bouwkuip. Hierbij houden wanden de omliggende grond en het grondwater tegen. Er is ook een kunstmatige bodemafsluiting nodig als er in de ondergrond geen afsluitende bodemlaag aanwezig is. Vaak wordt dan gebruikgemaakt van onderwaterbeton (OWB). “Zo’n vloer blijft echter niet zomaar intact en op zijn plek,” zegt Arkesteijn, “de opwaartse druk van het grondwater is sterk. Als tegenmaatregel kan de vloerdikte worden aangepast of kunnen ankers in de ondergrond worden geplaatst. Een derde optie is het beton met staal te wapenen, maar onderwater is dat moeilijk, kostbaar en tijdrovend.” Voor het Mauritshuis werd gekozen voor geheime optie 3b: onderwaterbeton versterkt met staalvezels.

Arkesteijn: “Bij OWB-vloeren van staalvezelbeton (SVB) is de wapening al aanwezig in het beton dat uit de betonmixer komt. De staalvezels verbeteren het beton op zijn zwakste punten: de treksterkte en het brosse bezwijkgedrag. Het scheuren van het beton op trek wordt niet voorkomen door de staalvezels, maar de vezels zorgen er wel voor dat het beton bij scheurvorming een relevante restwaarde voor de treksterkte houdt. Daarnaast is het toevoegen van staalvezels een goede manier om problemen met watervoerende scheuren te voorkomen. Staalvezels bevorderen de samenhang van het beton, waardoor scheurwijdtes worden beperkt en water dus minder kans krijgt.”

Primeur

Halverwege de jaren negentig is SVB toegepast in een grootschalige OWB-vloer onder het Potsdamer Platz in Berlijn. In Nederland is het materiaal onder meer binnen de Betuweroute gebruikt. “Ondanks de vele en goede ervaringen bestaan er nog geen officiële rekenregels voor het ontwerpen van OWB-vloeren met staalvezelbeton”, vertelt Arkesteijn. “De gangbare leidraad voor ongewapende OWB­vloeren is CUR-Aanbeveling 77. Door deze normen te combineren met die voor staalvezelbeton bedrijfsvloeren (CUR111), konden we SVB bij het Mauritshuis toepassen: een primeur in de utiliteitsbouw. Inmiddels is SVB ook toegepast als OWB-vloer van het nieuwe Groninger Forum.”

Definitieve constructie

De goede ervaringen bij het Mauritshuis en het Groninger Forum werpen de vraag op waarom OWB-vloeren alleen als tijdelijke constructies worden benut in de bouwfase. “Traditioneel wordt als definitieve vloer een compleet nieuwe gewapende vloer aangebracht,” weet Arkesteijn. “Dit wordt vooral gedaan vanwege strenge duurzaamheidseisen aan waterdichtheid. Staalvezelversterkt onderwaterbeton bewijst de waterdichtheid sterk te verbeteren. Binnen de juiste randvoorwaarden is het daarom mogelijk om de tijdelijke en definitieve constructie in één geïntegreerd ontwerp te doen samensmelten.” Het optimaliseren van ondergrondse vloerconstructies wordt bij ABT onderzocht binnen diverse projecten en als eerste aanzet voor een nieuwe ontwerprichtlijn vanuit SBRCURnet. “Een OWB-vloer als definitieve vloer gebruiken lijkt toekomstmuziek, maar de wereld van onderwaterbeton zit in een stroomversnelling, dus lang zal het niet meer duren”, aldus Arkesteijn.

Schets van de ondergrondse situatie bij het Maurithuishuis. (Illustratie: Niki Loonen, ABT)