nieuwbouw madurodam den haag - cae.nl cement... · ing.h.j.m. den hartog, hbm regio west bv...
Post on 24-Sep-2020
6 Views
Preview:
TRANSCRIPT
• utiliteitsbouw • constructief ontwerp •ing.H.A. van Vliet en ir.J.A.Ketel, CAENederland BV
ing.H.J.M. den Hartog, HBM regio West BV
Nederland kan getypeerd worden door de niet aflatende strijd tegen het water. Om land te
winnen en te behouden werden en worden dijken aangelegd.
Het ontwerp voor de volledige nieuwbouw en reconstructie van de miniatuurstad Maduro
dam in Den Haag kan het beste worden getypeerd als twee dijkvormige gebouwen, be
groeid met gras, waarin alle benodigde ruimtes zijn opgenomen. De twee dijken liggen on
der een hoek met elkaar en worden verbonden door een entreehal. De golven die tegen de
dijk lopen vormen de natuurlijke dakvorm van de entreehal. Op de hoogste dijk staat een
vuurtoren als baken. De dijken, de golven en de vuurtoren vertellen in één beeld het meest
typerende verhaal van ons land. De inspiratiebron voor het ontwerp van het nieuwe Madu
rodam ligt besloten in het motto 'The truth behind the dikes'.
NIEUWBOUW MADURODAM DEN HAAGTHE TRUTH BEHIND THE DIKES ....
CD Overzicht van de drie gebouwen
ca. 130 m1
Het concept voor de gebouwen bestaat uit
drie delen (fig. 1):
• de winterdijk met vuurtoren;
• de entreehal met golfdak;
• de zomerdijk.
Deze gebouwonderdelen vormen één ge
heel. In de gebouwen zijn alle benodigde
functies ondergebracht, zoals entrees, kan
toren, werkplaatsen, restaurants, expositie
ruimtes, winkels, dienstenruimtes en tech
niekruimtes.
De winterdijk is met een lengte van circa 130
m en een maximale hoogte van circa 9,5 m
het grootste en meest complexe gebouw.
BASISPUNT
(QOROtNA TENSTELSELS
Het is voor een deel gebouwd over een sou
terrain voor de werkplaatsen en heeft ge
deeltelijk een eerste en tweede verdieping
voor kantoren, expositieruimtes en techni
sche ruimtes. Tevens worden de dijkflanken
van de winterdijk aan de zijde van de minia
tuurstad boogvormig uitgesneden voor dag
lichttoetreding en voor aansluiting met de
grote entreehal met golfdak.
In de kleinere zomerdijk worden kantoren en
dienstenruimtes ondergebracht. De insnij
ding in de zomerdijk ter plaatse van de en
treehal is verticaal, echter niet haaks op de
dijkflank, hetgeen gecompliceerde aanslui
tingen tot gevolg heeft.
De dijkflanken hebben een helling van 48°.
Zowel de dijkflanken als de daken van zo
merdijk en winterdijk zijn voorzien van een
grasdak op isolatie met een totale pakket
dikte van 320 mmo
Uitvoeringsplanning:
• start ruwbouw december 1994;
• ruwbouw gereed september 1995;
• project gereed april 1996.
Constructief ontwerp
Het was de uitdrukkelijke wens van de archi
tect om de constructie van de beide dijkge
bouwen, die zowel in plattegrond als in hoog
te taps verlopen, aan de binnen- en de bui
tenzijde volledig vlak te laten zijn zonder sto
rende dwarsspanten of ribben.
21
• utiliteitsbouw • constructief ontwerp •
® Aansluiting van de wand aan de eerste verdieping en het dak
Het rechterdeel van de winterdijk is voorzien
van een boog van 63,5 m. De spatkrachten
zijn hier zodanig groot, dat twee voorspanka
bels (VMA) met elk een breukkracht van
2000 kN nodig zijn. De boog wordt verticaal
gane grondvloeren zijn onderworpen aan
niet-symmetrische, horizontale trekkrach
ten uit de bovenbouw. Doorzijn vorm geeft de
bovenbouw permanente trekkrachten af op
begane grondniveau en permanente druk
krachten in de verdiepingsvloeren en de da
ken. De winterdijk is ongeveer in het midden
gedilateerd. Het linkerdeel is voorzien van
een boog met een dagmaat van 35,0 m. De
boog ligt in het vlak van de dijkflank, maar
wordt verticaal gesteund door zes kolom
men. De boog geeft vanwege de schuine lig
ging aan de voet een trekkracht in de begane
grondvloer in twee richtingen.
De kracht in de x-richtingaan de enevoetvan
de boog maakt evenwicht met de reactie
krachtaan de anderevoetvan de boog. Deze
spatkracht wordt opgevangen door tien
strengen VZA. De krachten in de y-richting
maken evenwicht via een drukboog met trek
band in de begane grondvloer (fig. 4). Door
deze boogwerking ontstaat een trekkracht
onder de tegenoverliggende flank. Deze trek
wordt gecompenseerd door de onderliggen
de balk te voorzien van extra voorspanning.
1
wege schijfwerking ontworpen als breed
plaatvloeren met opgestorte schil.
Alle gebouwen zijn op staal gefundeerd.
sta(pnopleQschoen tpv. elkenilildbevl'st dm v booriliJmankers 1'116
1I.'lnilalplilat
@ Principedetail van de aansluiting van de wand aan de fundering
Winterdijk
Het souterrain onder de winterdijk bestaat
uit een vlakke, op zand gestorte vloer met
poeren ter plaatse van de kolommen. Ook de
wanden zijn ter plaatse gestort en gedeelte
lijk voorzien van grote raamopeningen. Het
dak van het souterrain wordt belast door de
schuine dijkflanken, die zowel verticale als
horizontale krachten op het dak uitoefenen.
Vanuit het bouwkundig ontwerp volgde dat
de kolommen in het souterrain niet onder de
dijkflanken mochten staan. Daardoor wer
den grote horizontale en verticale lijnlasten
op het dak geïntroduceerd.
Om die reden is voor het dak van het souter
rain gekozen voor voorgespannen breed
plaatvloeren en ter plaatse gestorte, met
voorspanning zonder aanhechting (VZA)
voorgespannen balken (betonsterkteklasse
B 35). De keuze voor de voorspanning volgt
enerzijds uit de kleine toelaatbare balkhoog
te vanwege de vereiste vrije hoogte in de kel
der. Anderzijds geeft voorspanning de moge
lijkheid om de doorbuiging en de scheurvor
ming van het souterraindak onder de vrij gro
te permanente lijnlasten te reduceren.
Het dak van het souterrain en de overige be-
De kanaalplaten in de zijflanken worden op
druk belast. De drukspanning is echter zo
laag, dat nergens méér wapening hoeft te
worden toegepast dan voor buiging nodig
zou zijn. Aan de onderzijdevan de kanaalpla
ten worden op de begane grondvloer stalen
schoenen gemonteerd die in de uitvoerings
fase de krachten overbrengen naar de fun
dering (fig. 2). Later wordt de voeg tussen
plaat en begane grond geheel met krimpvrije
mortel aangegoten, zodat de belasting via
het beton wordt overgedragen. Aan de bo
venzijde van de kanaalplaten is een natte
verbinding ontworpen, die door wapening in
plaatselijke sleuven de belasting uit de ver
diepingsvloer overbrengt op de kanaalplaat
(fig. 3).
Op een aantal plaatsen, zoals bij hoekaan
sluitingen, aansluitingen met stabiliteits
wanden en boven de bogen, was de toepas
sing van kanaal platen niet mogelijk en is ge
kozen voor in het werk gestort beton.
De verdiepingsvloeren en de daken zijn van-
Hierdoor ontstond het idee om alle wanden
en daken samen te stellen uit vlakke plaate
lementen. Vanuit het oogpunt van stabiliteit
is een dergelijke ruimtelijke doosconstructie,
samengesteld uit vrijwel gesloten vlakken,
zeer gunstig.
Vanuit uitvoeringstechnisch oogpunt was
het wenselijk om de dijkflanken van zomer
en winterdijk zoveel mogelijk te ontwerpen in
geprefabriceerde elementen, aangezien
door de hellingshoek bij een ter plaatse gestorte betonconstructie een onder- en bo
venbekisting noodzakelijk zou zijn. Er is toen
onderzocht of er eenvoudige standaardele
menten toegepast konden worden. Zowel
vanuit constructief als kostentechnisch oog
punt bleken kanaalplaten een zeer goede
oplossing te bieden.
Constructief betekent de toepassing van
losse prefab elementen dat ter plaatse van
de knooppunten tussen vloeren en zijwan
den scharnieren ontstaan. Er is voor geko
zen om de stabiliteit niet te vinden in mo
mentvaste natte verbindingen ter plaatse
van de aansluitingen tussen vloeren en ka
naalplaten. De stabiliteit in dwarsrichting
wordt nu verzorgd door de kopwanden van
de dijken en enkele tussenwanden, in sa
menhang met de monoliet gestorte verdie
pingsvloeren en daken. De zijflanken verzor
gen de stabiliteit in lengterichting.
22 CEMENT1995/10
gesteund door zeven met beton gevulde sta
len kolommen. Deze kolommen dragen zo
wel de verdiepingsvloer als de boog en de
staalconstructie van het golfdak (fig. 5). In
verband met een eerdere montage van de
staalconstructie van het golfdak zijn de sta
len kolommen in één lengte aangevoerd en
worden de verdiepingsvloer en de boog na
derhand tegen de doorgaande kolommen
gestort.
De boog eindigt aan de rechterkant in een
rechte knik, wat heeft geleid tot grote wape
ningsconcentraties in de achterliggende
flanken. Dit rechtergedeelte van de winter
dijk is voorzien van een verdiepingsvloer. De-
ze verdiepingsvloer zou theoretisch gedeel
telijk als trekband voor de boog kunnen gaanwerken.
De volledige geometrie van de winterdijk is
gedetailleerd in plaatelementen met een
driedimensionaal eindige-elementenpro
gramma op de computer doorgerekend,
waarbij zowel spanningen als vervormingen
uitvoerig zijn onderzocht. De berekeningen
wezen uit dat de begane grondvloer door de
aangebrachte voorspanning en de zware
funderingselementen veel stijver reágeert
op de spatkrachten uit de drukboog dan de
verdiepingvloer. Besloten is de verdiepings
vloer te laten 'scheuren'. Om hinderlijke
scheurvorming te voorkomen is de verdie
pingsvloer in de nabijheid van de aansluiting
van de bogen voorzien van een fijn verdeelde
wapening.
In de kop van de winterdijk is op de begane
grond een kolom loze expositieruimte ont
worpen, waardoor de overspanning van de
verdiepingsvloer 16,0 m bedraagt (fig. 6). ® Bovenaanzicht van de kop van de winterdijkDezevloer is door een tweetal betonwanden
<0<0<0=
<0<0<0=
_l-(DI
-®
A
ST ALEN BALK
1Z~70+--=-
B
SlA\.!!LBALKEN
1I1I II I
I~
_J;-~~~I~!IL
r11
11
;I
~
I
GOLFDAK CENTRALE HAL
A ~
® Dwarsdoorsnede over de winterdijk
aan de dijkflanken opgehangen.
@ Schematisering van het krachtenspel in de winterdijk
q. horIzontlil ,ukt. uit dijknri q. horIzontIl. I'uiltlll uit dijkllri
CEMENT1995/10 23
• utiliteitsbouw • uitvoeringstechniek •
(j) Langsdoorsnede over de kop van de winterdijk
Uitvoering
Maatvoering
De maatvoering van dit project is bijzonder
ingewikkeld en kritisch. Door de aannemer
worden op de bouwplaats acht coördinaten
stelsels gehanteerd, die tijdens het maat
voeren strikt gescheiden worden gehouden.
Het basispunt van alle coördinatenstelsels
wordt gevormd door het snijpunt van de stra
mienen T en C, zijnde de kruising van de hart
lijnen van de dijken (fig. 1).
Een bijzonder probleem in de maatvoering
vor~en de aflopende dakvlakken van de
dijklichamen, waarvan de randen niet water
pas zijn en ook niet parallel lopen. Door de
hellingshoek van 48· moet elk meetpunt op
de dijkflanken volledig driedimensionaal in
een X-, y- en z-waarde worden gedefinieerd.
DIJK HUIS JE
6700.-=-
1
9506.
~I3100.
liggers. De gordingen worden gekromd uitge
voerd in devorm van het dak. Om verkeertus
sen winterdijk en zomerdijk ongehinderd te
laten plaatshebben is een loopbrug in de en
treehal aanwezig. Deze loopbrug wordt uit
gevoerd als een vakwerkligger die ter plaat
se van de kiosken wordt ondersteund.
Zomerdijk
De zomerdijk is in zijn constructieve vormge
ving eenvoudiger dan de winterdijk. De toe
passing van kanaalplaten voor de zijflanken
bleek op grote schaal mogelijk. Het achter
ste en laagste deel is uitgevoerd als een
massieve aarden wal, opgesloten tussen
funderingssloven met trekstangen h.o.h. 5,0
m om de stabiliteit van de steile aarden wal
te verzekeren.
Het hierdoor ontstane moment wordt opge
nomen door de eerste verdiepingsvloer en
de vloer van de technische ruimte (fig. 7). In
geval van een calamiteit dient de vloer zich
als driezijdig ingeklemd te gedragen. De
inklemmingsmomenten worden opgeno
men door de flanken.
De vuurtoren is uitgevoerd als een 18,5 m
hoge, conische cilinder in ter plaatse gestort
beton, geïntegreerd in de dijkflank.
Entreehal
De plattegrond van de entreehal heeft een
duidelijk tapse vorm. De kleinste overspan
ning bedraagt circa 10,0 m bij een vrij vlakke
golfvorm van het dak. De grootste overspan
ning is ongeveer 22,0 m en ligt ter plaatse
van de hoogste golf naast de winterdijk. De
inwendige hoogte van de hal varieert tussen
7,0 m en 12,0 m.
De fundering bestaat uit een op staal gefun
deerde, vlakke plaatvloer met balken langs
de randen. In deze balken zijn convectorput
ten opgenomen voor de verwarming. De
voorzieningen voor onder meer hemelwater
afvoer en verwarming zijn volledig in de con
structie geïntegreerd.
De entreehal is volledig uit staal opgebouwd.
Enkele kolommen vormen tevens de onder
steuning voor de boog in de zijflank van de
winterdijk bij de aansluiting met de entreehal
(foto 8).
De hoofdoverspanning van het golfdak be
staat uitstalen IPE-liggers of samengestelde
® Aanzet naar de entreehal ® Ondersteuningsconstructie ter plaatse van de boog in de winterdijk
j-/j'"
24 CEMENT1995/10
® Boven- en onderkist ter plaatse van de kop van de winterdijk
Demaatvoering wordt verricht met een zoge
noemd 'Total Station' van Sokkia. Hierbij
heeft Sokkia een proefmodel van een mini
prisma van 23 mm doorsnee ter beschikking
gesteld aan de hoofd maatvoerder van de
aannemer, waarmee het meetwerk op het
schuine vlak wordt vergemakkelijkt. Voor de
hoofdmaatvoering heeft de aannemer geko
zenvoor het 400-gradenstelsel in plaats van
het gebruikelijke 360-gradenstelsel. Als hulp
bij de maatvoering van de ruwbouw zijn door
de constructeur grote delen van de gebou
wen gedetailleerd 3-D uitgetekend in Autocad 12.
Hoeveel aandacht de maatvoering op dit
project vraagt, blijkt wel uit het feit dat een
hoofdmaatvoerder fulltime op het werk be
zig is met het uitzetten van coördinaten op
vloeren, wanden en bekistingen.
Bekistingswerk
Een project als dit vraagt het uiterste van de
tijdelijke ondersteuningsconstructies. Door
het toepassen van kanaalplaten en multi
plex bekistingen onder een helling van 48° in
de dijkflanken dienen in de uitvoeringsfase
grote horizontale en verticale belastingen te
worden overgebracht. Degrootste horizonta
le belasting in de uitvoeringsfase treedt op in
de dijkflank van de winterdijk tegenover de
grote boog (foto 9). Voor de kanaalplaten is
geen 'tegengewicht' aanwezig zolang de ter
plaatse gestorte gedeeltes van de boogcon
structie nog niet zijn uitgevoerd.
Als bekistingssysteem is gekozen voor het
systeem Hünnebeck, waarin de nodige scho
ren en verankeringen zijn opgenomen. Door
dat de opbouw van de dijken uit twee gesta
pelde structuren bestaat en doordat de sta
biliteit van de gebouwen pas is verzekerd
wanneer ze volledig monoliet zijn gestort,
kan er pas worden ontkist als de gehele
structuur verhard is. De vereiste betonsterk
teklasse is B 35 in de eindtoestand en B 25
op het tijdstip van ontkisten. Het mag duide
lijk zijn dat de ontkistingstijdstippen grote in
vloed hebben op de afbouwplanning. Om het
ontkistingstijdstip te vervroegen is gekozen
voor een betonsamenstelling met 25% port
landcement 52,5 R en een superplastifi
ceerder voor de verwerkbaarheid.
Het storten van beton onder een hellings
hoek van 48° is vooraf uitgebreid onderwerp
van onderzoek geweest. Ingrote lijnen lag de
keuze tussen het storten met een dekkist
met stortluiken of het toepassen van spuit
beton. Spuitbeton bood de voordelen dat er
geen dekkist nodig zou zijn en dat er zonder
extra voorzieningen een hoge betonsterk
teklasse gerealiseerd zou kunnen worden.
Spuitbeton had in dit specifieke geval als na
delen dat maximaal een dagproduktie van
slechts 80 m2 per ploeg (vier lagen) gehaald
zou kunnen worden en dat de afwerking van
het oppervlak de nodige tijd zou vragen.
Toepassing van een dubbele bekisting had
als voordelen de optimale inzet van bekis
tingsmaterialen tijdens de gehele ruwbouw
fase en de zeer goede oppervlaktekwaliteit
van het beton na ontkisten. Nadelen waren
de zeer hoge speciedruk ter plaatse van de
schuine aansluiting van de flanken met de
vloeren en de vele extra voorzieningen voor
het maken van de randbalken van de bogen,
die boven de flanken uitsteken.
Uiteindelijk is gekozen voor uitvoering met
een dubbele bekisting (foto 10). In de prak
tijk heeft de methode met de dekkistzich, af
gezien van enige aanloopproblemen, bewe
zen als zeer goed bruikbaar.
Boogconstructie
De uitvoering van de gebogen balken langs
de boogranden was in de ontwerpfase in ver
band met het uiterlijk gebaseerd op prefab
beton. Deze methode bleek echter budget
tair niet haalbaar in verband met de buiten
gewoon ingewikkelde ruimtelijke vorm van
de boog. Vervolgens heeft het bouwteam ge
zocht naar een combinatie van prefab beton
(met name voor hetzichtwerk) en in hetwerk
gestort beton. Ook dat alternatief bleek ech
ter nog te duur.
De aannemer heeft toen diverse proeven ge-
daan met in het werk gestort beton in diverse
speciesamenstellingen. Hierbij werd aange
toond dat de kwaliteit van het in het werk ge
stort beton, voorzien van een filmlaag, voor
alle partijen acceptabel was.
De boogranden zijn daarna volledigter plaat
se bekist en gestort.
Om het grasdak boven de bogen op zijn
plaats te houden is een balk aangebracht.
Deze balk is door de architect benut om het
gebouw een accent te geven.
Conclusie
Ten behoeve van de nieuwbouw voor Madu
rodam is al in een vroeg stadium in de ont
werpfase een bouwteam geformeerd. Tij
dens het gehele proces van ontwerp en uit
voering is het uiterste van alle projectpart
ners gevergd. Geen enkel onderdeel van het
project is standaard en daarmee geen enkel
detail zonder discussie. Toch heeft steeds
de wilskracht om door te zetten om een bui
tengewoon complex gebouw op een bijzon
dere locatie te realiseren de boventoon ge
voerd. Het is voor alle partners een eer om
aan dit project te mogen meewerken.
Medewerkers
Opdrachtgever: Stichting Miniatuurstad Ma
durodam Den Haag
Projectbegeleiding: BOB Utrecht
Architect: Kuiper Compagnons BV, Rotter
dam
Constructeur: CAE Nederland BV, Capelle
aid Ijssel
Aannemer: HBM regio west BV,Capelle aid
Ijssel, samen met Intervam BV,Rijswijk
Voorspanning: Spankern BV,Maarssen
Foto's: Henk van der Veen, Maassluis •
25
top related