Even stevig en veerkrachtig als bamboe

Hoogbouw wordt steeds hoger, en dat vereist zware constructies. Het kan lichter, zonder wiebelen, zegt constructeur Nijsse.

Margriet van der Heijden

Wolkenkrabbers zijn prestigeobjecten. Er zijn langdurige berekeningen, ingenieuze constructies en relatief veel materialen nodig om ze stabiel de hoogte in te laten rijzen. Die tijd, het geld en de moeite hebben we er juist voor over omdat het statussymbolen zijn, aldus prof. ir. Rob Nijsse afgelopen vrijdag in zijn intreerede aan de TU Delft.

Nijsse, adviseur bij het Arnhemse ingenieursbureau ABT en sinds kort drie dagen in de week hoogleraar ‘draagconstructies’ in Delft, maakte wolkenkrabbers tot het centrale onderwerp van zijn rede. Niet alleen omdat ze tot de verbeelding spreken, maar vooral vanwege de hoge eisen die aan de constructie ervan moeten worden gesteld.

Sinds ongeveer een eeuw, zei Nijsse vrijdag, is het klassieke beroep van bouwmeester of architect in twee delen uiteen gevallen. Aan de ene kant is er de architect die nadenkt over de vorm en gebruiksvriendelijkheid van gebouwen; aan de andere kant is er de constructeur die rekent aan balken en kolommen en vloeren.

„Maar ik vind dat constructeurs geen mensen móeten zijn die zich met cijfers in hun kamer terugtrekken”, zegt hij in een toelichting aan de telefoon. „Ook constructeurs moeten inspelen op wat leeft in de maatschappij.” Zoals, in deze tijd, duurzaamheid. Vertaald naar de praktijk betekent dat onder meer: wolkenkrabbers bouwen met lichtere constructies; met minder materialen dus.

In zijn oratie gaf Nijsse een aanzet. Hij kwam met een formule waarmee – voor het eerst , zegt hij – op de achterkant van een sigarenkistje snel valt uit te rekenen of een wolkenkrabber met een bepaalde hoogte en doorsnee sterk, stabiel en stijf genoeg is. Anders gezegd: een wolkenkrabber mag niet doorknikken of omvallen, en ook niet zoveel heen en weer zwaaien dat mensen bovenin zeeziek worden. Nijsse: “In het verleden is dat in de Verenigde Staten wel voorgekomen.”

Met zijn formule drukt Nijsse die ‘relatieve veiligheid’ van slanke en hoge constructies uit in een enkel getal. Dat gebeurt door te rekenen met twee effecten: het doorknikken van het gebouw als het, door zware wind bijvoorbeeld, onder druk staat – en waarvoor de formules al in 1770 door de beroemde wiskundige Leonhard Euler werden uitgewerkt. En daarnaast het uitzwaaien van het gebouw, dat beschreven kan worden met de klassieke formules voor slingerbewegingen.

Ter illustratie rangschikte Nijsse verschillende slanke constructies naar oplopende relatieve veiligheid. Grassprieten en tarwearen staan onderaan: bij harde wind liggen zij plat op de grond. De ‘slanke den’ doet het maar iets beter. Onder gebouwen lijken de Sears Tower in Chicago en het Empire State Building in New York vrij ideaal te scoren – „al moeten we nog preciezer uitzoeken welk getal echt optimaal is”.

„Zulke eenvoudige formules zijn belangrijk”, zegt Nijsse. Computerprogramma’s kunnen sinds ongeveer twintig jaar iedere constructie tot in detail doorrekenen. Maar als blijkt dat de constructie onnodig zwaar is, valt daarna moeilijk uit te maken waar het probleem zit. Of de vloeren te dik zijn bijvoorbeeld. „Dan zeggen constructeurs en architecten al snel: we zitten aan de veilige kant, dus we laten het zo. Met een simpele schatting vooraf, kun je de constructie beter optimaliseren.”

Het rekenen aan grassprieten, tarwearen, rietstengels en bamboe verleidde Nijsse er ook toe zich af te vragen waaraan deze ‘constructies’ – ongeëvenaard in slankheid – hun veerkracht en relatieve stevigheid danken. En wat constructeurs daarvan kunnen leren.

“Je wilt natuurlijk geen wolkenkrabbers neerzetten die plat gaan liggen in de wind. Dat zou niet goed zijn voor het servies”, zegt Nijsse. „Wat je wel kunt doen is om de tien of twintig verdiepingen een elastisch gedeelte inbouwen.” Net zoals riet- en bamboestengels om de zoveel centimeter een elastische verdikking hebben die zijwaartse windvlagen opvangt door mee te buigen en terug te veren.

In een wolkenkrabber die níet mag zwaaien, zou je de verende sectoren dan moeten combineren met schokbrekers, om zo de uitwijking onmiddellijk te compenseren, zegt Nijsse. „Zulke grote schokbrekers bestaan al. In het Gelredome in Arnhem worden ze gebruikt bij het verplaatsen van de verschuifbare grasmat. Ik denk dat je zo wel twintig procent aan bouwmaterialen kunt besparen vanwege de lichtere constructie.”

Je kunt dan ook verder de hoogte in dan nu, zegt hij. Met de Japanse architect Yushi Uehara stelde Nijsse in 2003 voor een Japanse prijsvraag alvast een ‘bamboetoren’ van 1000 meter hoog voor.

Want wolkenkrabbers blijven aantrekkelijk, denkt Nijsse. Omdat ze minder beslag leggen op de ruimte en zo op de natuur, vanwege de duurzaamheid en door de macht die ze uitstralen. Hij vindt het daarom ‘onthutsend’ dat sinds 1995 het hoogste gebouw ter wereld niet meer in het westen staat. Toen verrezen in Kuala Lumpur in Maleisië de Petronas Towers (448 meter), iets hoger dan de toenmalige recordhouder, de Sears Tower in Chicago (442 meter). In Dubai wordt nu een wolkenkrabber gebouwd die alle voorgangers in de schaduw zet: de Burj al Arab moet 808 meter hoog worden.