Technische omkeerbaarheid

Technische omkeerbaarheid is een ontwerpbenadering die het toekomstige ontmantelings- en terugwinningsproces van de gebouwen, hun systemen, producten en materialen ondersteunt zonder schade te veroorzaken aan de onderdelen zelf of aan de omgeving. Deze aanpak maakt het mogelijk om gebouwen te demonteren tot onderdelen die kunnen worden opgeknapt, gedemonteerd, opnieuw geconfigureerd en hergebruikt of gedeconstrueerd voor recyclage of biologische afbraak. De technische omkeerbaarheid omvat  8 indicatoren  van het hergebruikspotentieel die het mogelijk maken om de demontage en het hergebruik van systemen, producten en materialen te beoordelen:

  • de functionele decompositie,
  • systematisering en groepering,
  • de hiërarchische relaties tussen de elementen,
  • de specificaties van de basiselementen,
  • de assemblagesequenties,
  • de geometrie van de interface,
  • de verbindingstypes,
  • de coördinatie van de lagen volgens hun levenscyclus,

Functionele decompositie

Dit houdt in dat het gebouw en de onderdelen ervan worden onderverdeeld in verschillende secties met verschillende prestaties en levenscycli.

De integratie van meerdere functies in één onderdeel kan toekomstige transformaties verhinderen die nodig kunnen zijn om aan nieuwe gebruikerseisen te voldoen. De  onafhankelijkheid van de functies moet dus de voorkeur krijgen .

Bijvoorbeeld: een vloer kan verschillende niveaus van functionele decompositie hebben:

  • Strategie 1:  totale scheiding
  • Strategie 2:  geplande integratie  van de installaties en dragende elementen, zoals: geprefabriceerde gaten, en speciaal voor de diensten gemaakte vides.
  • Strategie 3:  niet-geplande integratie  van de installaties en het dragende element door de invoering van een vrije zone.
  • Strategie 4:  totale integratie . De structurele elementen kunnen deel uitmaken van het dienstensysteem van een gebouw. Zo kunnen de structurele elementen bijvoorbeeld deel uitmaken van het dienstensysteem van een gebouw; de thermische inertie van een structureel element kan worden benut om warmte op te slaan; de structuur kan geluid absorberen of weerkaatsen; sommige delen van de structuur kunnen worden gevuld met water om een actieve brandbeveiliging te bieden, enz.

Bron: Design strategies for reversible buildings © Leefmilieu Brussel

Systematisering en groepering

Het aantal demontagemogelijkheden kan een belemmering vormen voor de omkeerbaarheid. Als er te veel demontagesequenties nodig zijn, kan er worden gekozen voor sloop in plaats van demontage. Als er op de bouwplaats talrijke stappen moeten worden uitgevoerd om de bouwelementen terug te winnen, is het deconstructieproces vaak financieel onhaalbaar.

Zo kan het bijvoorbeeld beter zijn om kabelgoten te installeren dan inbouwkabels.

Daarom geniet het groeperen van  de elementen  in een onafhankelijke module (cluster) de voorkeur op basis van functionaliteit, assemblage en demontage, de coördinatie van de levenscyclus van de elementen en de assemblage van hun beoogde gebruiksduur.

Er zijn verschillende niveaus van clusters:

  • clusters op systeemniveau;
  • clusters op onderdeelniveau;
  • clusters op systeem-, onderdeel-, element- en materiaalniveau;
  • geen cluster.

Assemblagehiërarchie

Het begrip hiërarchisering berust op de verbanden tussen elementen. Traditionele gebouwen hebben een sterke onderlinge afhankelijkheid tussen al hun elementen. Het aantal relaties tussen de elementen is hoog en de relaties tussen hun elementen zijn complex, waardoor de demontage gecompliceerd en arbeidsintensief is.

Het verdient de voorkeur om  tijdelijke assemblages  te gebruiken in plaats van permanente vaste constructies.

Om de omkeerbaarheid en demonteerbaarheid van de elementen te vergroten, moet het  aantal relaties  tussen de verschillende elementen worden verminderd.

Basiselementen (tussentijdse elementen)

Een basiselement geeft aan hoe twee groepen elementen met elkaar verbonden zijn.

Een basiselement kan:

  • volledig omsloten zijn in de twee te verbinden groepen;
  • ontbreken, wat een functionele afhankelijkheid tussen de elementen genereert;
  • onafhankelijk zijn.

Er is een grotere demonteerbaarheid wanneer het basiselement  onafhankelijk  is.

Assemblagesequenties

De opeenvolging van de assemblages is gerelateerd aan de volgorde van de assemblage van de elementen die het gebouw vormen. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen parallelle of sequentiële assemblagesequenties en verschillende mengvormen van de twee.

Het is beter om de voorkeur te geven aan een  meer parallelle  dan aan een  sequentiële   assemblage  binnen een gebouw.

Een parallelle assemblagesequentie kan een montage-/demontageproces versnellen. Sequentiële assemblagesequenties creëren afhankelijkheden tussen de geassembleerde elementen en maken de vervanging complexer en tijdrovender. Men moet immers alle elementen die zich voor het element bevinden waarop men wil ingrijpen verwijderen, wat het proces omslachtiger maakt.

Voorbeeld: een muur bestaande uit 3 panelen zal gemakkelijker gedemonteerd kunnen worden als de panelen parallel worden gemonteerd, men kan de middelste verwijderen zonder de andere te verplaatsen. Als de panelen sequentieel worden gemonteerd, worden ze achter elkaar geschoven. In dat geval moet het laatste paneel worden verwijderd om aan het middelste te kunnen werken.

© Leefmilieu Brussel

Geometrie van de verbindingen

Dit betreft de assemblagemethode tussen elementen.

We kunnen twee grote types onderscheiden: een open geometrie en een verweven geometrie.

De voorkeur gaat uit naar een  open geometrie . Een interpenetrerende geometrie is minder geschikt voor demontage, omdat de elementen slechts in één richting kunnen worden gedemonteerd.

In onderstaand schema worden verschillende geometrieën getoond, van de meest tot de minst demonteerbare.

Bron: Design strategies for reversible buildings © Leefmilieu Brussel

Verbindingstypes

Er zijn twee grote assemblagemethoden:  chemisch  (oftewel nat) en  mechanisch  (oftewel droog).

Een chemische assemblage verhindert meestal een nette demontage. Mechanische demontage biedt daarentegen een grote demonteerbaarheid en verdient daarom de voorkeur. Als de demontage in een werkplaats wordt voorbereid, kan dit bovendien de uitvoeringstijd verkorten.

Verbindingen kunnen worden onderverdeeld in drie grote types: 

  • Integrale verbindingen : de geometrie van het onderdeel vormt een volledige verbinding, hetzij door meerdere elementen elkaar te laten overlappen (horizontaal en verticaal), hetzij door ze in elkaar te passen (met een bepaalde vorm, bv. een zwaluwstaart);
  • Verbindingen met toebehoren : voor het maken van de verbinding worden extra stukken gebruikt. De stukken worden ofwel geïntegreerd in het onderdeel (meestal plastic elementen, dus moeilijk te demonteren) ofwel gescheiden van het onderdeel (combinatie van frame, schroeven, enz.). 
  • Gevulde verbindingen : tussen de te verbinden elementen wordt een additief (lijm) geïntegreerd. Demontage is vaak onmogelijk. 

Om een goede demonteerbaarheid te garanderen, is het daarom aangewezen om:

  • de elementen en onderdelen gescheiden te houden om de verweving met andere onderdelen of systemen te voorkomen;
  • waar mogelijk mechanische assemblages (schroeven, spijkers, enz.) te gebruiken in plaats van chemische (lijm, teer enz.).

Tabel van omkeerbare verbindingen

Droge assemblageType bevestiging/assemblage/afwerking
zonder tussenelementbulk, zwevende plaatsing – niet verbonden met extra lagen, in elkaar passend, ...
met tussenelementautonoom (beugel, haken, clips, ...)
onafhankelijk (bouten, schroeven, ...)
onafhankelijk (bouten, schroeven, ...)
afhankelijk (spijkers, nietjes, ...)
Natte assemblageRvoegen<Rmat (bv. kalkmortel)
Rvoegen≥Rmat. (lijmen, cementmortel, lassen)
stolling in de massa (pleisterwerk, gestort beton, ...)
omkeerbare verbindingenomkeerbaar met lichte herstelbare schadeomkeerbaar maar veroorzaakt onherstelbare schadeniet-omkeerbare verbindingen

Er zijn echter nog steeds veel gevallen waarin een  chemische assemblage  noodzakelijk of wenselijk is. Deze kan ook, indien met zorg uitgevoerd, een bepaalde mate van demonteerbaarheid toestaan (hoewel dit meer afval oplevert). De elementen die met kalkmortel of gips worden geassembleerd, zijn immers meestal demonteerbaar zonder schade. Hoewel cement afgeraden wordt, kan dit toch worden verwijderd met behulp van technische hulpmiddelen zoals gemechaniseerde trommels of zure oplossingen.

Met het oog op een gemakkelijkere demontage van  droge verbindingen  is het essentieel om ze te ontwerpen met een zekere eenvoud, gemakkelijke toegang, demonteerbaarheid met handgereedschap en om ze uit te voeren in solide materialen. Om een demonteerbaar element te recupereren, mag het niet te snel worden beschadigd (vooral niet tijdens opeenvolgende demontages en hermontages), met het risico dat het zijn duurzaamheidsvoordeel verliest.

Coördinatie van de lagen volgens hun levenscyclus

Men moet rekening houden met de levenscyclus en -duur van de materialen en producten om een goede demonteerbaarheid te garanderen. In alle logica:

  • de elementen met een lange levenscyclus (en hogere assemblage-afhankelijkheden; bv. structurele elementen) moeten als eerste worden geassembleerd en als laatste worden gedemonteerd;
  • de elementen die een korte levenscyclus hebben (bv. meubels) moeten als laatste worden geassembleerd en als eerste worden gedemonteerd.

Het project moet in  onafhankelijke lagen,  volgens de constructieve hiërarchie van de duurzaamheidslagen worden ontworpen.

Bron: S. Brand - How buildings learn © Leefmilieu Brussel

Door de structuur, de schil, de systemen en de binneninrichting afzonderlijk te ontwerpen, is het  mogelijk om gedurende de hele levenscyclus van het gebouw onafhankelijk te werken aan elk van de lagen  en onnodige schade te voorkomen in geval van gedeeltelijke demontage. 

*** Voor meer informatie over een kwantitatieve beoordeling van de technische omkeerbaarheid, zie de omkeerbaarheidsvoorziening / -tool ***

Prefabricage van de elementen

Geprefabriceerde oplossingen kunnen zowel bij renovatie als bij nieuwbouw worden gebruikt en maken een groot aanpassingsvermogen mogelijk.

Prefabricage heeft onder andere de volgende voordelen:

  • Een snelle uitvoering op de bouwplaats waarmee overlast kan worden beperkt;
  • Een vlottere demontage die leidt tot:

    • Gemakkelijkere functieveranderingen;
    • Reparaties.

*** Voor meer informatie zie de voorziening | prefabricage ***

Bijgewerkt op 11/06/2020