Technisch bekeken: structurele renovaties

Renovatieprojecten onderscheiden zich in vele facetten van nieuwbouw. Er dient gebouwd te worden binnenin een bestaande constructie wat de nodige belemmeringen met zich meebrengt. Zo is het moeilijk om nieuwe grote structurele elementen te monteren, dient er rekening gehouden te worden met een (vaak) beperkt draagvermogen van de vloeren en leidt dit alles tot een complexe fasering. De nodige inventiviteit en probleemanalyse dringt zich hierbij op. In dit artikel illustreren we onze aanpak aan de hand van enkele structurele ingrepen die toegepast werden in de Restauratie en herbestemming van het voormalig Pathologisch- en Vesalius Instituut tot Vesalius Museum in opdracht van KU Leuven. Deze gebouwen werden opgebouwd in drie delen, daterende van 1880; 1908 en 1930. Ze worden dan ook gekenmerkt door een grote erfgoedwaarde waardoor de ingrepen kaderen in maximaal behoud van de bestaande structuur. 

 

Analyse van de bestaande structuur

In eerste instantie dient de bestaande structuur grondig geëvalueerd te worden. Enkele plaatsbezoeken zijn daarbij onontbeerlijk. Een eerste visuele inspectie kan de nood voor verder duurzaamheids- en structureel onderzoek in kaart brengen. In casu kon vastgesteld worden dat de bestaande betonvloeren zich nog in prima staat bevonden. De houten roostervloeren waren evenwel onderhevig aan vocht- en brandschade. Gezien de leeftijd van de gebouwen waren er geen stabiliteitsplannen beschikbaar. Er werd dus een rigoureus destructief onderzoek georganiseerd waarbij de wapening, dikte van de vloeren en balksamenstellingen op elk verdiep en elk lokaal in kaart werd gebracht. Op deze manier kon het draagvermogen van de structuur nauwgezet in kaart gebracht worden en afgetoetst worden aan het programma van eisen.

 

©Studio Roma

 

Onderspannen liggers

In het gebouwdeel uit 1908 bestaan de verdiepingsvloeren uit houten roostervloeren die ondersteund worden door stalen liggers. De bestaande structuur is enkel in staat om het beperkte vloerpakket en een gebruiksbelasting van 200kg/m² te dragen, waarbij de stalen ligger op vlak van doorbuiging de huidige richtlijnen reeds overschrijdt. In het nieuwe ontwerp werd een gebruiksbelasting van 400kg/m² vooropgesteld. De vloeren volledig afbreken was geen optie aangezien dat tot een bijkomende gevelschoring op openbaar terrein of een zeer gefaseerde aanpak van werken zou leiden. Om dit te voorkomen werd een oplossing bedacht waarbij er nieuwe gordingen toegevoegd werden tussenin de bestaande en de stalen ligger op passieve wijze onderspannen werd door het aanlassen van een trekstang. De versteviging van de vloer kon hierdoor uitgevoerd worden met een maximaal behoud van de bestaande structuur (enkel de aangetaste houten liggers werden vervangen) en met een minimale impact op de werfcirculatie. Door L ijzers aan de stalen liggers te bevestigen konden de nieuwe gordingen immers langs onder geplaatst worden en de plankvloer steeds behouden blijven.

 

 

Versterking van betonplaten

De platen boven gelijkvloers en kelder bestaan uit dunne betonplaten die in 1 richting gewapend zijn. Een typisch beeld voor vloeren die dateren uit de eerste toepassingen van gewapend beton in België. Daar waar mogelijk werden deze versterkt door het toepassen van opgelijmde wapening. Meer bepaald door mechanisch verankerde staalplaten. De noodzaak voor staalplaten ipv carbonvezels vloeide voort uit het feit dat de betonplaten ook in brandsituatie onvoldoende sterkte hadden. De staalplaten dienden dan ook RF geschilderd te worden.

 

 

Deze oplossing was echter niet overal toepasbaar. In de platen boven gelijkvloers was de wapening dusdanig ontoereikend dat een versterking met opgelijmde wapening theoretisch uitgesloten was. Deze vloeren hadden echter een erfgoedwaarde en konden niet uitgebroken worden. In dialoog met de bouwheer werd daarom de te respecteren gebruiksbelasting in deze ruimte gelimiteerd tot 200kg/m². Er werd een proefbelasting georganiseerd die volgens de richtlijnen van NEN8700 gemonitord werd. De proefbelasting werd met succes uitgevoerd zodat deze pragmatische aanpak binnen een normatief kader tot een gewenst en veilig resultaat leidde.

 

©Sanacon

 

Versterking van funderingen

De muren van de gebouwdelen uit 1908 waren zogoed als niet gefundeerd. De wanden liepen ca. 1m door onder de funderingsplaat waarbij deze op een natuursteen aangezet waren van ca. 80cm breedte. Gelet op de relatief slappe grond onder deze aanzet en toegenomen gebruiksbelasting op de vloeren, drong een versterking van de funderingen zich op. Bijkomstig was er de wens om de kelder voor een groot deel van het gebouw met 0,5m te verdiepen, wat het draagvermogen van de ondiepe funderingsaanzet uiteraard niet ten goede komt. Om het aantal micropalen te beperken werd een rekenmethodiek opgezet volgens het principe van een piled raft foundation: De micropalen nemen een deel van de totale belasting op in functie van de stijfheid ten op zichte van de grond. Hierbij dient de spanning in de grond uiteraard beperkt te blijven tot het toelaatbare draagvermogen volgens de huidige normeringen. De micropalen werden ofwel aan beide zijden van de te versterken wand geboord waarbij de wand opgevangen werd door een paalkop.

 

 

In de gevels was dit echter niet haalbaar vanwege nutsleidingen en openbaar terrein. Op deze plaaten werden de micropalen licht hellend doorheen de wand geboord. Aandachtspunten hierbij waren de fasering van de funderingsplaat, aangezien deze een horizontale steun vormt voor de horizontaal ontbonden reactiecomponent. Evenals de noodzaak tot het uitvoeren van een verbrede groutkop aan de onderzijde van de wand om het doorponsen van het metselwerk te vermijden.

 

 

Behoud stalen koepel

Het Lenertz auditorium wordt gekenmerkt door een glazen piramidale dakkoepel. Het enkel glaswerk was aan vervanging toe en diende vervangen te worden door een hedendaags dubbel glas. Dit gaat gepaard met een toename van de belasting terwijl de 95 jaar oude ondersteunende staalstructuur reeds op z’n maximum belast was. Aangezien deze structuur een belangrijke erfgoedwaarde heeft, werd de bestaande structuur nauwgezet nagerekend. De bestaande profielen werden dmv een 3D scan ingemeten zodat er een correcte opmeting bekomen werd. De primaire vierendeelliggers bleken daarbij voldoende draagkrachtig te zijn. De kleinere stalen vakwerken die samengesteld zijn uit L profielen werden allen behouden, waarbij deze verdubbeld en aangelast werden aan de schetsplaten waar de structurele sterkte ontoereikend was. Door op slechts enkele  plaatsen een minimale versterking aan te brengen, kon deze structuur volkomen behouden worden.

 

Conclusies

Renovatieprojecten vragen de nodige pragmatiek, spitsvondigheid en praktijkbesef om tot een efficiënte oplossing te komen. Het vraagt de nodige ervaringen waar we bij Evolv reeds geruime tijd op inzetten.