Super duurzame walvis van beton

Auteur: Foka Kempenaar

Jonas, dat als een majestueuze gestileerde walvis oprijst in de haven van IJburg in Amsterdam, kreeg als eerste betonnen woongebouw in Nederland het hoogste BREEAM-duurzaamheidscertificaat Outstanding. “Qua beton zit die duurzaamheid hem vooral in het feit dat we het percentage primair toeslagmateriaal sterk konden terugdringen. Daarbij is de betonnen draagconstructie van het gebouw verregaand geoptimaliseerd”, legt architect Paul Kierkels (Orange Architects) uit.

Meanderende canyon

Jonas is gebouwd op een landtong in de haven van IJburg. Het gebouw strekt zich uit over een hoogte van circa 25 meter, een lengte van 148 meter en een breedte van 35 meter. Naast 273 huur- en koopwoningen herbergt het ook werkruimtes, horecavoorzieningen, een gemeenschappelijke huiskamer, een filmzaal, een groen dakterras met stromend water en zelfs een inpandig bos.

Met dit bijzondere betonnen woongebouw brengt de architect een ode aan het verhaal ‘Jonas en de Walvis’. “Zo doet de donkere, zinken gevel met afwisselende openingen denken aan een gestileerde, stoere walvis. Tegelijkertijd doet de binnenzijde geborgen aan. Dit komt vooral tot uiting in het centrale atrium, dat als een soort ‘canyon’ dwars door een groot deel van het gebouw meandert, met rondom galerijen. “Dit atrium vormt als het ware het ‘warme hart’ van Jonas, waar je anderen kunt ontmoeten. Samen met de ‘woonkamer’ aan de kopse kant van het gebouw.”

Betonnen ribben

De opzet van de constructie van Jonas is gebaseerd op de principes van traditionele houten scheepsbouw. Het skelet van het gebouw bestaat uit een serie achter elkaar geplaatste betonnen wandschijven, met een wanddikte van 250 mm. “Deze fungeren als ribben van het gebouw, vormen de woningscheidingen, en zorgen tegelijkertijd voor stabiliteit in de dwarsrichting van Jonas.” Tussen de wandschijven zijn breedplaatvloeren gespannen. Die variëren in dikte afhankelijk van de overspanning.

Uithollingen en stabiliteit

In de betonnen wandschijven zijn grote uithollingen gemaakt, om de inwendige ruimtes te vormen. Door deze opbouw kunnen krachten door de boogwerking in de wandschijven om de uithollingen worden geplooid. De grootste overspanningen in de wandschijven vind je volgens Kierkels in de gebouwkop, bij de woonkamer. “Hier zijn de wanden nagenoeg over de volledige gebouwbreedte uitgehold en overspannen hierdoor afstanden tot 19 meter.”

Door de meanderende vorm van de betonnen canyon en de uithollingen, vind je in de langsrichting van Jonas maar heel beperkt wanden die over volledige hoogte van het gebouw boven elkaar staan. Om de stabiliteit ook in die richting te kunnen garanderen, zijn de betonnen kernen bij de liftschachten en trappenhuizen met extra dwarswanden gekoppeld aan de ribben (wandschijven) van de hoofdstructuur.

Prefab hoeken

Om de betonnen ribben te kunnen produceren en om de beoogde afwerking met een houten profilering werkbaar te maken, is ervoor gekozen om de canyon vorm te geven met knikken die alleen ter plaatse van de verdiepingen zijn aangebracht. Zo kon er ter plaatse van de galerijen op de kopse zijde van de wanden worden gewerkt met een beperkt aantal hellingshoeken. En zo werd het mogelijk om de uiteinden van de wandschijven via prefabricage te realiseren. “Uiteindelijk waren hiervoor slechts 7 mallen nodig. Door deze aanpak was geen complexe doorstempeling nodig in de canyon en werd het ontwerp duurzamer en technisch en financieel haalbaar.”

Slank ontwerp

Het gebruik van beton in Jonas draagt ook in belangrijke mate bij aan de duurzaamheid van het gebouw. “Zo hebben we goed gekeken hoe we de constructie zo slank mogelijk konden uitvoeren. Daarbij hebben we vooral winst kunnen boeken bij het ontwerp van de vloeren. Deze zijn integraal ontworpen om overspanningen van 5,20 m en 8,10 m te maken, met een vloerdikte van d=250 mm en d=280 mm inclusief in te storten leidingen en voorzieningen. Dat is integraal gezien een slank vloerontwerp”, weet constructeur Kars Haarhuis (ABT).

Optimaal betonmengsel

Bovendien kon de milieu-impact van het beton aanzienlijk worden gereduceerd, door het betonmengsel te optimaliseren met hoogovencement en gerecycled betongranulaat. “Tot 40% van het grove toeslagmateriaal is vervangen door betongranulaat. Het betonmengsel met 40% vervanging van de grove fractie is gebruikt voor de gehele onderbouw, dus de fundering, de keldervloer, -wanden en -kolommen, en de tunnelvloer en -dek.”

Het vervangingspercentage komt volgens de constructeur bij Jonas nergens boven de 50% uit. “Daardoor konden we de constructieve eigenschappen volgens de reguliere rekenmethoden handhaven. Boven de 50% moet je rekenen met aangepaste eigenschappen volgens CUR-aanbeveling 112. Denk hierbij bijvoorbeeld aan een aangepaste elasticiteitsmodulus voor de stijfheid.”

BREEAM Outstanding certificering

Ondanks enkele uitdagingen, zoals het voldoen aan brandwerendheidseisen, bewijst Jonas dat je gerecyclede materialen op grote schaal kunt toepassen, zonder concessies te doen aan kwaliteit en esthetiek. Daarnaast is er veel aandacht besteed aan waterbesparing, hergebruik en sociale aspecten zoals rolstoeltoegankelijkheid en gemeenschappelijke ruimtes. Het resultaat is een energieneutraal gebouw, dat is beloond met een BREEAM Outstanding certificaat.

Inzoomend op het certificeringssysteem van BREEAM betekent dit onder andere dat is voldaan aan credit MAT 5. “Deze credit betreft de herkomst van materialen, en stelt eisen aan leveranciers.” Om Outstanding te kunnen scoren, moet de betonleverancier leveren volgens de voorwaarden van het keurmerk BetonBewust-CSC. “Dan moet onder andere de herkomst van de grondstoffen bekend zijn, moet je een hoge inzet van secundaire materialen kunnen verantwoorden, en dient de CO₂-uitstoot bij de productie zo minimaal mogelijk te zijn.”

Voor de BREEAM-credit MAT 1, die gaat over het materiaalgebruik, is de milieubelasting vergeleken met een referentiewaarde. Deze eis leidde tot het optimaliseren van de dimensies van het betonskelet van Jonas, zoals elders in de dit verhaal beschreven. “Dit betekent concreet dat beton is voorgeschreven met een CO₂-emissie van 125 kg CO₂ per m³ betonspecie. Dit komt dan neer op een A-label, op een schaal van G tot A++ volgens de kwalificering van betonmengsels conform de Low Carbon Concrete Routemap. Zo is ten opzichte van een betonmengsel met portlandcement (CEM I, met een CO₂-emissie van 300 kg CO₂/m³), een gemiddelde besparing van 60% gehaald op de milieu-impact.”

Toekomst van duurzaam beton

In het artikel ‘Jonas, walvis met de hoogste duurzaamheidsscore’ (vakblad Cement, nr. 3 2023) door Ronald Wenting en Kars Haarhuis (ABT) vind je een zeer uitgebreide beschrijving van het constructief ontwerp en de toepassing van beton. Kort samengevat betogen ze dat ‘als we willen blijven voldoen aan de hoogste duurzaamheidsnormen, we de milieu-impact van betonmengsels verder moeten verminderen. Daarbij gaan de auteurs ook nader in op de toekomst van duurzaam beton. Met deze innovaties kunnen woongebouwen zoals Jonas blijven bijdragen aan een duurzamere toekomst.’