Aan het begin van het ontwerpproces werd al snel besloten dat de glazen bakstenen die in Crystal Houses zouden worden verwerkt massief moesten zijn in plaats van hol. Alhoewel holle bakstenen een meer gebruikelijke optie zijn, zorgen ze voor minder transparantie en verstoring van het beeld.
De schema's in dit artikel zijn afkomstig uit de doctoraalscriptie voor de Research Group of Structural Mechanics, faculteit Bouwkunde van de TU Delft, van Faidra Oikonomopoulou.
10 keer sterker dan baksteen
Daarnaast bleek uit druk-, vierpuntsbuig- en impacttests dat de minimale druksterkte liefst 10 N/mm2 bedraagt. Dat is ongeveer tien maal sterker dan de baksteen gevel die wordt vervangen. Doordat de massieve stenen tien keer sterker zijn, kunnen ze constructief worden toegepast. Dat elimineert de noodzaak van een stalen draagconstructie.
Steunberen van glas
Om de draagconstructie volledig uit glas te kunnen optrekken, zijn een soort van steunberen van glas gemaakt aan de binnenzijde. Deze zorgen voor de stabiliteit en vangen de knikkrachten op in de gevel. De overige krachten, zoals bij raam- en deuropeningen, worden gewoon door de glazen bouwstenen opgevangen.
Temperatuurwisselingen
Nadat de keuze op massieve stenen was gevallen, volgde een uitgebreid traject van tests. Zo werd bekeken of de stenen tegen temperatuurschokken bestand zijn. In de proefopstelling doorstonden de stenen grote temperatuurwisselingen. Belangrijk, want dat betekent dat de glasgevel niet barst bij een zware regenbui na een hete zomerdag.
Italiaanse glasspecialist
Om een maximale transparantie te halen, kozen de onderzoekers voor een steen van natronkalkglas. Dat wordt gemaakt uit zand met een laag ijzergehalte. Voor de productie van de stenen ging MVRDV in zee met de Italiaanse specialist Poesia divisione di Vetreria Resanese.
Tandartslijm
Doordat de glazen bakstenen constructief moeten samenwerken, is het nodig dat ze net als gewone bakstenen met elkaar worden gekoppeld. In plaats van specie koos de onderzoeksgroep een uv-hardende lijm die ook door tandartsen wordt gebruikt. Deze lijm hardt bij kamertemperatuur in enkele seconden uit als ze wordt beschenen met een uv-lamp. Doordat de lijm tevens eenzelfde brekingsindex heeft als het toegepaste glas, is er een minimum aan visuele vervorming.
Toleranties
Het verlijmen van de bakstenen bleek in de tests aan zeer strenge randvoorwaarden te moeten voldoen. Een te dunne lijmlaag dekte het te lijmen oppervlak niet voldoende, terwijl een te dikke laag voor te weinig constructieve binding zorgde. Het bleek dat een dikte van 0,3 millimeter optimaal was – weinig ruimte voor fouten dus.
Lijmspecificaties
Tijdens de tests bleek ook dat het onmogelijk was om de verticale vlakken tussen de bakstenen te verlijmen: tegen de tijd dat de lijm was uitgehard, was deze al naar beneden gelopen. Daarop werd besloten alleen de horizontale vlakken te verlijmen, iets was door het steenverband constructief geen probleem vormde.
Bakstenen met een kern van glas
De glazen gevel gaat naar boven toe geleidelijk over in een bakstenen gevel. Dat vormde een nieuwe uitdaging voor de constructeurs, want hoe combineer je glazen bakstenen met een baksteen? Het verschil in uitzettingscoefficient zou leiden tot ongewenste spanningen in de constructie. De oplossing werd gevonden in bakstenen die om een kern van glas zijn gevormd.
Vandalismebestendig
Alhoewel de kans klein is dat het zich ooit voordoet, onderzocht het engineeringteam of het mogelijk was om een beschadigde steen te vervangen. In het laboratorium lukte dat. Een kapotte steen werd uit de gevel gebikt, de lijmresten werden verwijderd met een verfbrander waarna er een nieuwe steen voor in de plaats kon worden gezet.
Arbeidsintensief en duur, maar elke cent waard.
Aan de unieke gevel hangt een flink prijskaartje: elke glazen steen kost ongeveer 50 euro. Elke steen moest na de uitharding nog een uitgebreide nabehandeling ondergaan om binnen de gestelde toleranties met betrekking tot de dimensionering te blijven. Daarnaast was het opbouwen van de gevel een arbeidsintensief proces.
Team effort
Het ontwerp van Crystal Houses is gemaakt door MVRDV in samenwerking met Gietermans van Dijk Architecten. Het onderzoeksteam werd geleid door Rob Nijsse van ABT samen met Fred Veer van de Glass Transparency Research Group van de faculteit Bouwkunden van de TU Delft en de promovendi Faidra Oikonomopoulou en Telesilla Bristogianni. De aannemer van het project, Wessels Zeist dacht actief mee over de uitvoering.
