• 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