Kabelnetgevel

Maximale transparantie bereik je niet met dikke kolommen. Bij een kabelnetgevel nemen dunne, hoogwaardige staalkabels de volledige windbelasting op. Horizontale en verticale kabels kruisen elkaar en vormen een raster waarop de beglazing wordt gemonteerd. Het systeem werkt door enorme voorspanning. Zonder deze spanning zou het net simpelweg verslappen onder druk. De glasplaten worden doorgaans op de knooppunten bevestigd met speciale klemplaten of gietstukken, waardoor de visuele impact van de constructie tot een minimum beperkt blijft. Het resultaat is een glazen huid die bijna gewichtloos lijkt te zweven, een technisch hoogstandje waar esthetiek en mechanica samensmelten.

De realisatie van een kabelnetgevel vangt aan bij de integrale verankering aan de hoofddraagconstructie van het gebouw. Omdat de voorspanning in de kabels aanzienlijke reactiekrachten genereert, zijn robuuste randvoorzieningen in staal of beton een absolute noodzaak. De krachten moeten ergens heen. Eerst vindt de positionering van de primaire kabelstrengen plaats. Deze worden in een orthogonaal raster uitgelegd en aan de randprofielen gekoppeld. Hydraulische vijzels brengen de strengen vervolgens stapsgewijs op de vereiste spanning. Balans is cruciaal. Het netwerk fungeert pas als stabiel draagvlak wanneer de krachtsverdeling in beide richtingen exact overeenstemt met de engineering.

Op de snijpunten van de kabels worden knooppuntklemmen gemonteerd. Deze fungeren als de interface voor de beglazing. De glaspanelen, meestal uitgevoerd in thermisch versterkt gelaagd glas, worden met vacuümzuigers tegen het gespannen netwerk gepositioneerd. Mechanische bevestigingen klemmen de hoeken vast. Er is nauwelijks marge voor fouten. De voegen tussen de glasplaten krijgen vaak een afwerking met siliconenkit of specifieke profielen om de wind- en waterdichtheid van de schil te garanderen. De gevel vervormt onder winddruk. De inherente elasticiteit van het staalnet vangt deze bewegingen op zonder de integriteit van de glasvulling aan te tasten. Het is een dynamisch samenspel tussen trekkracht en stijfheid.

De vorm bepaalt de wetten van de mechanica. In de praktijk maken we onderscheid tussen vlakke kabelnetten en dubbelgekromde netten. Vlakke systemen zijn esthetisch het meest minimalistisch. Ze vormen één strak verticaal vlak. De keerzijde? De enorme reactiekrachten op de omliggende constructie. Omdat de stijfheid puur uit de voorspanning moet komen, zijn de ankerpunten vaak massief uitgevoerd. Dubbelgekromde netten, vaak anticlastiche of zadelvormige structuren, gebruiken hun geometrie voor stabiliteit. De ene kabelgroep vangt de winddruk op, terwijl de kruisende groep de zuiging neutraliseert. Dit type is constructief efficiënter maar vraagt meer ruimte in het gevelontwerp.

Vaak ontstaat er verwarring met kabelspanten (cable-trusses). Een kabelnet is een orthogonaal raster, terwijl een kabelspant werkt als een verticaal of horizontaal vakwerk van kabels. Het spant heeft meer diepte. Het net is een vlies. Daarnaast varieert de wijze van glasbevestiging. We zien systemen waarbij de glaspanelen in de hoeken worden geklemd, maar ook varianten met puntbevestigingen (spiders) die door boringen in het glas de last afdragen aan de kabelknooppunten.

Onderscheid met de glasvingevel is essentieel. Bij een glasvin wordt de windbelasting opgenomen door de buigstijfheid van verticale glasstroken. Een kabelnetgevel heeft die stijfheid niet van zichzelf. Het is een 'zachte' structuur die pas 'hard' wordt door de opgelegde trekspanning. Termen als 'pre-stressed cable net' of 'tensile cable facade' worden internationaal door elkaar gebruikt, maar duiden in de kern op ditzelfde principe van trekgevels.

Een centrale hal van een modern hoofdkantoor. Bezoekers kijken door een vijftien meter hoge glazen wand naar buiten zonder dat zware vliesgevelstijlen het zicht onderbreken. Alleen bij een specifieke lichtinval lichten de ragfijne staaldraden op. De enorme winddruk op het glas wordt via de kabelknooppunten direct afgedragen naar de robuuste randbalken van de hoofdstructuur. Het systeem oogt licht. De techniek is echter gebaseerd op brute trekspanning.

De toevoeging van een glazen voorzetgevel bij een historisch monument. Waar het oude gebouw zwaar en massief is, lijkt de nieuwe schil bijna afwezig. De kabelnetstructuur maakt het mogelijk om glaspanelen nagenoeg naadloos te monteren. Puntbevestigingen op de hoeken houden de thermisch versterkte ruiten op hun plek. Geen dikke profielen die de historische gevel aan het zicht onttrekken. Het is een minimalistisch filter tussen oud en nieuw.

Luchthavens maken vaak gebruik van dit principe voor hun kopgevels. Grote breedtes vragen om een flexibele maar sterke oplossing. Bij temperatuurwisselingen krimpt en expandeert het staalnetwerk. De engineering waarborgt dat de voorspanning altijd hoog genoeg blijft om verslapping te voorkomen. Zelfs bij een zware najaarsstorm. Het glas vibreert niet. De kabels absorberen de energie. Het uitzicht op de startbaan blijft onbelemmerd. Functioneel en esthetisch in balans.

Het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) vormt het wettelijke fundament voor de toepassing van kabelnetgevels in Nederland. Veiligheid is de absolute prioriteit. Omdat de stabiliteit van de gevel volledig afhankelijk is van de voorspanning, stelt de wetgeving strikte eisen aan de mechanische weerstand. NEN-EN 1993-1-11 biedt de technische grondslag voor het ontwerp van staalconstructies met trekcomponenten. Geen nattevingerwerk. De berekening van de voorspanning en de daaruit voortvloeiende krachten op de hoofdstructuur moet voldoen aan deze Eurocode.

Windbelasting is de meest kritieke variabele. NEN-EN 1991-1-4 schrijft voor hoe de winddruk en windzuiging op grote, flexibele oppervlakken bepaald moeten worden. De vervorming van het netwerk mag de integriteit van de glasvulling nooit in gevaar brengen. NEN 2608 is hierbij de leidende norm voor het bepalen van de glassterkte en de weerstand tegen wind. Thermisch versterkt of gelaagd glas is vaak de standaard. De normering dwingt tot een integrale benadering van de staal- en glasconstructie.

Doorvalveiligheid vormt een apart hoofdstuk. Indien de kabelnetgevel grenst aan een verdiepingsvloer, fungeert deze vaak als afscheiding. De constructie moet dan voldoen aan de eisen voor het weren van personen uit het BBL. CE-markering op de individuele componenten, zoals de rvs-kabels en de specifieke knooppuntklemmen, is een strikte voorwaarde voor markttoegang. De engineering moet onomstotelijk aantonen dat de uiterste grenstoestanden niet worden overschreden. Ook bij extreme weersomstandigheden.

De kiem van de kabelnetgevel ligt niet in de glasindustrie. Het begon bij de ontwikkeling van lichtgewicht tentconstructies. Frei Otto pionierde in de jaren zestig met trekstructuren die met minimale massa enorme overspanningen realiseerden. De stap van flexibel textiel naar rigide glas was echter technisch complex. Glas kan immers niet plooien. In 1986 markeerde de Cité des Sciences et de l'Industrie (La Villette) in Parijs de definitieve doorbraak. Ingenieurs van RFR, waaronder Peter Rice, ontwikkelden daar de eerste grootschalige verticale kabelnetten voor de 'Serres'. Hier werd aangetoond dat een web van staaldraden, mits onder de juiste voorspanning, voldoende stijfheid biedt om winddruk op glasplaten te weerstaan. Een revolutie in transparantie was geboren.

De evolutie versnelde door de opkomst van digitale rekenmodellen in de jaren negentig. Voorheen was de engineering van dergelijke niet-lineaire systemen een tijdrovend proces van fysieke modellen en handmatige benaderingen. Software maakte het mogelijk om de interactie tussen kabelrek en glasvervorming exact te simuleren. Dit leidde tot vlakkere ontwerpen. De noodzaak voor sterke dubbele kromming nam af door hogere voorspanningen. De hardware onderging een parallelle ontwikkeling; waar vroege projecten nog kampten met omvangrijke knooppunten, zorgde de precisie van rvs-gietwerk en CNC-verspaning voor de huidige minimalistische uitstraling. Wat begon als een constructief experiment op een wereldtentoonstelling, groeide uit tot de wereldwijde standaard voor prestigieuze entreepartijen.

• https://octatubeservices.nl/projecten/de-markthal-rotterdam/
• https://www.glasinbeeld.nl/6879/europas-grootste-kabelnet-glasgevels-voor-markthal-rotterdam/
• https://www.stedebouwarchitectuur.nl/artikel/agc-glas-in-markthal-rotterdam
• https://www.joostdevree.nl/bouwkunde2/jpgk/kabelnetgevel_8_markthal_rotterdam_projectdocumentatie_www_octatube_nl.pdf
• https://architectenweb.nl/projecten/project.aspx?id=33492
• https://www.stedebouwarchitectuur.nl/sites/default/files/oldarticlefiles/kabelnetgevelMarkthalRotterdam.pdf