themaBouwinnovaties op de Floriade4201140themaBouwinnovatiesop de FloriadeVilla Flora: de nieuwe standaard in duurzaam bouwenBouwinnovaties op de Floriade 42011 411 Villa Flora geldt als icoonvan de Floriade 2012foto: Sjaak Peters AVFloriade 2012 in de regio Venlo vormt komend jaar het toneelvan de zesde wereldtuinbouwtentoonstelling die eens in de tienjaar plaatsvindt. Het doel van de wereldtentoonstelling is hetimago van de Nederlandse tuinbouw in binnen- en buitenlandte bevorderen. Om het eenmalige karakter van de tentoonten-stelling weg te halen, heeft de organisatie de taak gekregen eenFloriade te organiseren die niet alleen een evenement is, maarook de permanente basis vormt voor de toekomstige dynamiekvan de groene sector in de regio. En dit lijkt de organisatie ookecht te gaan lukken.Het ontwerpVilla Flora bestaat uit een kas en een kantoorgebouw. Hetontwerp is van de architect, visionair en duurzaamheidspionierJ?n Kristinsson in samenwerking met ingenieursbureau Volan-tis. Tijdens het ontwerpproces stond het groene denkencentraal, ofwel het bewust omgaan met de natuurlijke omge-ving met sleutelwoorden als reduceren, hergebruiken en recy-clen. Het doel was een CO2-neutraal, energetisch zelfvoorziendgebouw te realiseren.Villa Flora is een beeldbepalend gebouw met een zeer herken-bare vorm en silhouet voor zowel de bezoekers en gebruikersvan het gebouw als de langsrijdende automobilisten op de A73(foto 1). Het 30 m hoge gebouw bestaat volledig uit glazengevels waarin de groene omgeving prachtig wordt weerspie-geld. Het vijf verdiepingen tellende kantoor is naadloos ge?nte-greerd met de kas en maakt werken te midden van het groentot een andere beleving (fig. 2).1dr.ir. Edwin Huveners enDipl.-Ing. (TH) Thore CarstenVolantis Adviseurs & IngenieursLangs de autosnelweg A73 ter hoogte van Venloverrijst een imponerend gebouw: Villa Flora. Hetglazen kantoor- en expositiegebouw geldt als icoonvan de Floriade 2012 ? de wereldtuinbouwtentoon-stelling die volgend jaar in Venlo wordt gehouden.Het gebouw is in vele opzichten bijzonder duur-zaam. Daaraan levert ook de betonconstructie eenbijdrage. Villa Flora moet de nieuwe standaardzetten in duurzaam bouwen.Bouwinnovaties op de Floriade42themawordt afgedekt met een 30 mm dikke en 600 mm brede brand-werende calciumsulfaatplaat. De betonnen schillen worden opafstand gehouden door twee ruimtelijke vakwerken van wape-ningsstaven waarvan de boven- en onderwapening volledig inde betonschil zit. De wapeningsstaven van het ruimtelijkevakwerk zijn onbehandeld en de verbindingen zijn gelast. Alhet laswerk is uitgevoerd in de fabriek door gecertificeerdelassers. Ten behoeve van een gladde afwerking is voor deboven- en onderschil zelfverdichtend beton toegepast in eensterkteklasse C45/55.De vloer heeft een vrije overspanning van 12,60 m (moduul-maat) en een standaard representatieve veranderlijke belastingvan 500 kg/m2voor alle overspanningen tot een maximum van19,8 m. Deze ontwerpbelasting was ook het uitgangspunt voorde verdiepingsvloeren van het kantoor.HolconsysteemIn Villa Flora is het innovatieve prefab betonnen bouwsysteemvan Holcon toepast, bestaande uit portalen, vloeren, balken,kolommen en wanden. Het systeem, ontwikkeld door ChielBartels in samenwerking met Holterman Wapeningsstaal, is inVilla Flora voor het eerst doorontwikkeld als commerci?letoepassing.De duurzame ambities betroffen ook de constructie. In ditgeval betekent dat grote overspanningen met een integratiemo-gelijkheid voor techniek. Daarmee moet het gebouw zicheenvoudig kunnen aanpassen aan een nieuwe gebruiksfunctiein de toekomst (durability). Verder moet de constructiedemontabel zijn en als het kan her te gebruiken voor een andergebouw (sustainability).Op deze beide punten scoort het Holconsysteem zeer goed. Deonderdelen van het bouwsysteem zijn gebaseerd op eenmoduulmaat (standaardisatie). Verder heeft het bouwsysteemdroge verbindingen, een snelle bouwtijd, de techniek is altijdbereikbaar en de vloeren, portalen, wanden, kolommen enbalken hebben een blijvende restwaarde. Na demontage neemtde leverancier de prefab betonnen onderdelen terug tegenongeveer 25% van de nieuwwaarde.ConstructieDe Holconvloer is opgebouwd uit een betonnen boven- enonderschil met een dikte van 130 mm (foto 4). Tussen debetonnen schillen zit een 440 mm hoge ruimte voor techniek(foto 5). Hiermee bedraagt de totale hoogte 700 mm. Inverband met het aanbrengen van de techniek heeft de boven-schil een breedte van 1300 mm en de onderschil een breedtevan 1800 mm. De 500 mm brede opening aan de bovenkant23Bouwinnovaties op de Floriade 434201113550530300500200715580250 25020070015300135360KopplaatVoetplaatHoeklijn 100*100*10Ankerrail M20met aangelaste dopmoer M16en hsp ?12Aangelaste stavenaan voetplaatAangelaste stavenaan kopplaatOplegvilt2 Het kantoor is naadloos ge?nte-greerd met de kas en maakt werkente midden van het groen tot eenandere beleving bron: Architecten- eningenieursbureau Kristinsson bv3 De Holconvloer is opgebouwd uiteen betonnen boven- en onder-schil met een dikte van 130 mmfoto: Sjaak Peters AV4 Verticale doorsnede van de balk5 In verband met het aanbrengen vande techniek heeft de bovenschil eenbreedte van 1300 mm en de onder-schil een breedte van 1800 mm. De500 mm brede opening aan debovenkant wordt afgedekt met een30 mm dikke en 600 mm bredebrandwerende calciumsulfaatplaatDe constructie van de kas bestaat uit een staalconstructie diestabiel wordt gehouden met stalen stabiliteitsverbanden in hetdakvlak en in de gevels. De staalconstructie van zowel de kasals de schuine gevel aan de voorkant sluit aan op het Holcon-systeem. Hiervoor zijn instortvoorzieningen aangebracht in debetonnen portalen.De fundering van de portalen zijn in het werk gestorte beton-nen poeren voorzien met een speciale opstorting die aansluitop het Holconsysteem. De beganegrondvloer van het kantoor iseen 120 mm dikke vloer op isolatie en zand. De vloer is voor-zien van een boven- en ondernet met leidingen voor de vloer-verwarming op het ondernet. De beganegrondvloer van de kasis een ge?soleerde holle kanaalplaatvloer opgelegd op prefabbetonnen funderingsbalken. De kruipruimte is nodig voor detechniek in de kas. De funderingsmethode van het hele gebouwis een fundering op staal.BrandproevenHet kantoor heeft een brandwerendheidseis van 90 minuten, watis gereduceerd met 30 minuten omdat de permanente vuurbelas-ting minder is dan 500 MJ/m2. Om aan te tonen dat de Holcon-vloer voldoet aan deze eisen, zijn er bij Efectis Nederland brand-proeven uitgevoerd. De vloer heeft de brandproeven bijzondergoed doorstaan. Hij bleek zonder problemen een 180 minutendurende brand te weerstaan zonder dat het beton afspatte.De schijfwerking van de vloer wordt gehaald uit de onderstebetonschillen die met boutverbindingen aan elkaar wordengekoppeld (foto 5). Aan beide kopse kanten wordt de onder-schil met een boutverbinding gekoppeld aan de betonnen balkvan het portaal (fig. 4). De prefab betonnen kernen en wandenverzorgen de gebouwstabiliteit. Deze elementen zijn gekoppeldmet lasverbindingen in verband met hoge belastingen.De portalen bestaan uit een balk en twee kolommen (foto 3).De balk is voorzien van een sponning ten behoeve van deoplegging van de bovenschil (fig. 4). De kolommen zijn voor-zien van een inkassing ten behoeve van het wegwerken van detechniek en wordt afgewerkt met een brandwerende calcium-sulfaatplaat (fig. 7). De kolommen worden met elkaar gekop-peld met boutverbindingen (foto 3). De verticale aansluitingtussen de portalen is een dookverbinding (fig. 10). In totaal zijnvijf portalen op elkaar gemonteerd.Het dak van het kantoor bestaat uit negen parabolen. Dezeparabolen zijn 6 m hoog en 19 m lang. De constructie van hetparabooldak bestaat uit een grid van gelaste wapeningsstavenwaardoor het stijf en licht in gewicht is. Elk parabooldakbestaat uit drie prefab onderdelen die naar de bouwplaatswerden getransporteerd. Op de bouwplaats werden deze driedelen samengesteld met boutverbindingen tot een parabool.Elke parabool is voorzien van vier aangelaste stalen stoelen dieaansluiten op stekwapening uit de prefab betonnen ondersteu-ningsconstructie (foto 6). Deze slanke ondersteuningsconstruc-tie heeft een hoogte van 2,30 m aan de achterzijde en 5,20 maan de voorzijde. De horizontale belastingen uit het parabool-dak worden opgenomen door de ondersteuningsconstructieaan de achterzijde.45Bouwinnovaties op de Floriade42011444 49613017026832E904 houten latcalciumsulfaatplaatd = 30 mmschroefhulsM16250246420030025025050015183391352250183 15L100.100.10l = 400 mmthemaductie van een anaerobe vergistinginstallatie van fecali?n,horeca- en groenafval. Voor het warmen en koelen van hetgebouw wordt gebruikgemaakt van een langetermijn warmte-en koudeopslagsysteem (WKO) door middel van diverse warmeen koude ondergrondse bronnen (aquifers) in watervoerendezandlagen op circa 80 m onder maaiveld. In de zomer wordt hetkoudere water opgepompt uit de koude ondergrondse bron omhet gebouw te koelen en het opgewarmde water te retournerennaar de warme ondergrondse bron (fig. 8). In de winter wordthet warmere water opgepompt uit de warme ondergrondse bronom het gebouw te verwarmen en het afgekoelde water te retour-neren naar de koude ondergrondse bron (fig. 9). Het afgevenvan warmte en koude vindt plaats via een leidingstelsel in beidebetonschillen van de vloer (foto 12).Naast deze thermische activering fungeert een deel van deonge?soleerde Holconvloer buiten het gebouw ook als smart-skin (fig. 11). Een smart-skin heeft hetzelfde effect als traditio-nele thermische isolatie, namelijk de warmtestroom tussenbinnen en buiten verkleinen, maar dan met watertemperatuur.Dit houdt in dat er in de zomer warmte wordt onttrokken uitUitvoeringDe bouw van het prefab betonnen bouwsysteem was een nauwgezette logistieke operatie die binnen acht weken moest wordengerealiseerd. De vloeren en portalen zijn geprefabriceerd inFrankfurt (Duitsland). De prefab betonnen onderdelen zijn perschip getransporteerd naar de haven in Venlo om vervolgens pervrachtwagen naar de bouwplaats te worden gebracht. Echter,door externe omstandigheden kwam de bouw zelf tot stilstand.Medio november 2010 stroomde de losplaats in de haven vanVenlo over door hoogwater. Daarna speelde de winter parten indecember 2010 en ten slotte stagneerde het scheepvaartverkeerop de Rijn ter hoogte van Loreley in verband met een gezonkenbinnenvaartschip. Ondanks de tegenslagen werd de achterstandop de planning deels ingelopen dankzij de snelle bouwmethode.Energetisch zelfvoorzienendVilla Flora is energetisch volledig zelfvoorzienend. De stroomwordt geleverd door zonnecellen op de luifel en in het glasdaken een `suntracking system' op de parabooldaken. Daarnaast iser een mini warmtekrachtcentrale gekoppeld aan de biogaspro-6 78 9Bouwinnovaties op de Floriade 42011 45135502502465004246 394 1310020400L100.100.10l = 400 mmkopplaat120voetplaattbv koppeling kolommendook6 De parabolen rusten op een prefab betonnenondersteuningsconstructie foto:SjaakPetersAV7 Horizontale doorsnede van de kolommen8 In de zomer wordt het koudere water opge-pompt uit de koude ondergrondse bronom het gebouw te koelen en het opge-warmde water te retourneren naar dewarme ondergrondse bron9 In de winter wordt het warmere wateropgepompt uit de warme ondergrondsebron om het gebouw te verwarmen en hetafgekoelde water te retourneren naar dekoude ondergrondse bron10 De verticale aansluiting tussen de portalenis een dookverbinding11 Een smart-skin heeft hetzelfde effect als tra-ditionele thermische isolatie, namelijk dewarmtestroom tussen binnen en buiten ver-kleinen, maar dan met watertemperatuur12 Het afgeven van warmte en koude vindtplaats via een leidingstelsel in beide beton-schillen van de vloerlen als volgt: de invallende lichtstralen worden gereflecteerddoor de glanzende afwerking van de parabool zodat de licht-stralen worden gebundeld in een brandpunt. In het brandpuntzit een leiding die door de opwarming thermische energie gaatleveren. Dit concept is zo innovatief dat men het nog nietaandurft om dit al toe te passen, maar het dak is wel voorbereidvoor een dergelijke toekomstige optie.DuurzaamheidVilla Flora scoort `very good' volgens BREEAM-NL, een beoor-delingsmethode om de duurzaamheidprestatie van gebouwente bepalen. De score komt vooral doordat het gebouw energe-tisch zelfvoorzienend is, maar ook de prefab-betonconstructiescoort hierin erg goed. De goede score komt door:? hergebruik van het Holconsysteem (cradle-to-cradle);? een laag eigengewicht bij grote overspanningen (650 kg/m2);? een standaard hoge veranderlijke belasting (500 kg/m2);? grote overspanning tot 19,8 m;? integratie/flexibiliteit/bereikbaarheid/aanpasbaarheid van detechniek;? optimaal gebruik van warmtebufferend vermogen van debetonschillen;? hoge brandwerendheid (geen additionele voorzieningen nodig);? schoonwerk beton (afwerking is niet perse nodig);? transport via water (reductie van tweederde van CO2-uitstootten opzicht van wegtransport).Na de Floriade 2012 gaat Villa Flora fungeren als innovatief enduurzaam bedrijfsgebouw. De kas krijgt een nieuwe functie.Ook dit hoort bij duurzaamheid. en in de winter warmte wordt toegevoegd aan de onge?soleerdebuitenschil van de vloer.Het parabooldak heeft niet alleen een esthetische functie, maarheeft ook een taak in het opwekken van duurzame energie.Twee opties worden nu nog verder uitontwikkeld te weten hetsmart tracking PV-systeem en het direct solar expansiesysteem. Vanuit het basisconcept is de werking van de parabo- ProjECTgEgEvEnsproject Villa Florainitiatief / opdrachtgever Gemeente Venloarchitect Architecten- en IngenieursbureauKristinssonconstructeur Volantis Adviseurs & Ingenieursbrandveiligheid Volantis Adviseurs &Ingenieursinstallatieadvies en duurzame energieVolantis Green Energybouwfysica Volantis Green Buildingaannemer Pellikaanleverancier betonskelet Holconleverancier kanaalplaatvloeren VBIproductie parabooldaken HoltermanWapeningsstaalvloeroppervlak kantoor 4164 m2BVOvloeroppervlak kas 6114 m2BVOvloeroppervlak tussenvloer 1516 m2BVOoplevering september 20111011 12