themaGrenzen in slankheid verlegd5 201656themaGrenzen inslankheid verlegdWoontoren 432 Park Avenue in New York heeft slankheid van 1:15KengetallenHoogte 425,5 mBruto vloeroppervlak 65 497 m2Bewoonbaar vloeroppervlak 38 335 m2Bouwkosten 1,17 miljardGrenzen in slankheid verlegd 5 2016 57Historisch gezien is er bij het bouwen van wolken-krabbers een recht evenredig verband tussen hoogteen prestige. Nu is er ? gedreven door de peperdureen schaarse bouwgrond in New York ? ook eenwedloop ontstaan in slankheid. Mooi voorbeeld is432 Park Avenue, met een slankheid van 15:1. NaOne World Trade Center is het momenteel hethoogste gebouw in New York en de hoogste woon-toren ter wereld. Het gebouw heeft een volledigbetonnen draagstructuur.In 2006 kocht ontwikkelaar Harry Macklowe voor $ 440miljoen het historische Drake hotel tussen East 56thStreet enEast 57thStreet, ten westen van Park Avenue, om daar een toennog geheim project te gaan ontwikkelen. In 2007 werd begon-nen met de sloop van het hotel. In de crisis raakte het bedrijfechter in de problemen en het verkocht het perceel in 2010 aanCIM Group. De twee ontwikkelaars besloten het project 432Park Avenue samen verder te ontwikkelen en in september2011 werd begonnen met ontgraven ten behoeve van de funde-ringswerkzaamheden. Eind 2015 werden de eerste appartementenopgeleverd en in 2016 zal het gebouw volledig gereed zijn.OntwerpDe bekende Uruguayaanse architect Rafael Vi?oly maakte eensober ontwerp op basis van een vierkante modulemaat, datnaar eigen zeggen is ge?nspireerd op een geperforeerde metalenprullenbak die in 1905 door Josef Hoffmann werd ontworpen(fig. 3). Consultants van WSP Parsons Brinckerhoff verzorgdenhet ontwerp van de constructie en de installaties. Zij hebbenruime ervaring met hoogbouw en waren betrokken bij alle inhet kader `Wedloop in slankheid' op bladzijde 60 genoemdesuperslanke bouwwerken.De bovenbouw is 85 verdiepingen hoog en bereikt een hoogtevan 425,5 m. De hoogte is opgedeeld in zeven gestapeldevolumes die door tweelaagse installatieverdiepingen van elkaarzijn gescheiden. De onderste twee volumes beslaan negentienlagen en zijn gevuld met commerci?le functies en gedeeldefaciliteiten voor bewoners zoals een hotel, restaurant, sport-school en zwembad. Daarboven bevinden zich vijf volumes vanelk twaalf bouwlagen met ??n tot vier appartementen perverdieping en in totaal 104 woningen. Al deze functies zijngevat in een uniform vormgegeven volume met een plattegrondvan 28,5 x 28,5 m2(fig. 5). Een drielaagse kelder vormt deonderbouw. De woonverdiepingen hebben een royale verdie-pingshoogte van 4,7 m, wat leidt tot een vrije interne hoogtevan 3,8 m. Rondom heeft iedere gevel op elke verdieping zesidentieke gevelopeningen van 3,45 x 3,6 m2met daarin ruitenvan 3 x 3 m.1ing. Rutger SnoekBAM Advies & Engineering1 432 Park Avenue met de skyline van New Yorkbron: CIM GroupBronnenBij de totstandkoming van dit artikel is gebruikgemaakt van:- Skylines, Designing Skyscraper Cities, WSP Parsons Brinckerhoff- The Magic of Making a Super-Tall Building, Joe Nasvik inConcrete Contractor Magazine- 432 Park Avenue, Structural Peer Review, Leslie E. RobertsonAssociates, R.L.L.PGrenzen in slankheid verlegd5 201658thema2 De slankheid van 1:15 van woonto-ren 432 Park Avenue3 De geperforeerde prullenbak die deinspiratie vormde voor het ontwerpbron: Neue Galerie New York4 Schematische doorsnede5 Principe-plattegrond6 Het betonnen skelet in aanbouwfoto: DokaDraagconstructieDe draagconstructie van het gebouw bestaat uit een met outrig-gers gekoppelde tube-in-tubeconstructie (buis-in-buis) van inhet werk gestort gewapend beton. De binnenbuis wordtgevormd door een kern van 9,1 x 9,1 m2met daarin liften entrappen. Wanddikten vari?ren van onder naar boven van 760mm tot 300 mm.De gevelbuis wordt gevormd door een momentvast raamwerkvan kolommen en balken. De in schoonbeton uitgevoerdebuitenzijde vormt direct de gevelafwerking. De kolommenhebben een uniforme breedte van 1118 mm en een dikte dievarieert van 1625 mm tot 508 mm. De hoogte van de balken isgelijk aan de breedte van de kolommen. Zo ontstaat een zeergelijkmatig gevelbeeld (foto 7).De breedte van de balken loopt mee met de dikte van dekolommen.De outriggers bevinden zich op de dubbelhoge installatietus-senverdiepingen. De primaire functie van deze outriggers is omhet buigend moment in de kern te beperken en over te brengennaar de gevelbuis. Tevens zorgen de outriggers voor eenverhoogde stijfheid. Uit variantenstudies bleek dat het aantaloutriggers weinig impact had op de acceleratie en uitbuiging.Tussen de binnen- en buitenbuis bevinden zich vrijdragendevlakke plaatvloeren met een dikte van 254 mm. Op de dubbel-hoge installatietussenverdiepingen ontbreken de vloeren.Stabiliteit en dynamisch gedragBij deze hoogte en slankheid is het onmogelijk aanzienlijkeuitbuiging te voorkomen. Deze is op dakniveau ongeveerConstructieDe nieuwe generatie superslanke woontorens hebben alle eenbetonskelet. De reden hiervoor ligt met name in het feit dat hetbij dergelijke compacte plattegronden en hoge onroerendgoed-prijzen n?g belangrijker is dat de constructie een zo kleinmogelijk oppervlak inneemt. Gewapend beton biedt beteremogelijkheden om binnen bouwkundige elementen zoalswanden en gevels maximale sterkte en stijfheid toe te voegen.Door toepassing van hogesterktebeton kunnen de constructie-afmetingen extra worden beperkt. Echter, bij dergelijke aspec-tratio's is meer nodig dan uitsluitend hoge sterkte en stijfheid.23Grenzen in slankheid verlegd 5 2016 59H/275, dus 1,5 m. De focus ligt daarom vooral op het beheersenvan de acceleraties tot een niveau waarop deze niet merkbaarzijn voor de gebruikers. Op honderden meters hoogte zijn dewindsnelheden en -patronen anders dan dichter bij de grond.Daarom zijn er al in een vroeg ontwerpstadium windtunnel-tests uitgevoerd. Hieruit bleek dat vooral bij relatief lagewindsnelheden behoorlijke `vortex shedding' optrad. Dit is eenfenomeen waarbij passerende wind aan de lijzijde van hetgebouw wervelingen veroorzaakt die trillingen in de construc-tie veroorzaken. De oplossing lag niet in het verstijven van deconstructie, maar in het aanpassen van de gebouwvorm. Door456installatieruimte met outriggersinstallatieruimte met outriggersinstallatieruimte met outriggersinstallatieruimte met outriggersinstallatieruimte met outriggersgevelbuiskerntuned mass demperscommercielefunctiesengedeeldefaciliteiten28,5 m28,5m92appartementen90766248342000-03Grenzen in slankheid verlegd5 201660themauitbuigt ten gevolge van windbelasting, de aangebrachte massazich in de tegenovergestelde richting beweegt. Zo worden deoptredende krachten ten gevolge van windbelasting alsmede deuitbuiging gereduceerd. In dit geval betreft het twee massa's van660 ton die elk aan acht visceuze dempers zijn opgehangentussen de kern en de gevel (fig. 8). Dit systeem zorgt voor 15%extra demping.Hoewel New York in een aardbevingszone ligt, bleek windbe-lasting maatgevend te zijn voor het stabiliteitssysteem. Door degeometrie van het gebouw en de aanwezigheid van deoutriggers neemt de kern maar een klein deel van het buigendmoment uit horizontale belasting op, ongeveer 12%. Van hetmoment in de gevelbuis wordt ongeveer 25% door middel vande outriggers omgezet in trek- en drukkrachten op de gevelko-lommen, maar het grootste deel wordt door middel vanbuiging in het momentvaste raamwerk naar de funderinggeleid. De dwarskracht uit horizontale belasting blijkt grofweggelijk verdeeld over de kern en de gevelbuis.FunderingAangezien de bed rock op Manhattan dicht aan het oppervlakligt, kon het gebouw op staal worden gefundeerd. De aanleg-diepte is ongeveer 14 m onder maaiveld. Stabiliteitskrachtenresulteren in een netto trek op funderingsniveau. Daarom is detoren verankerd in de rotsbodem met ankers met een lengtevan 26 m.op een aantal plaatsen een dubbele verdieping te maken meteen open gevel, werd het gebouw aanzienlijk aerodynamischer,zonder dat de visie van de architect werd aangetast. Op dezetussenverdiepingen zijn de installatieruimten ondergebracht ineen aerodynamisch gevormde omhulling. Verder zijn op de84ste verdieping tuned mass dampers aangebracht. Het prin-cipe van dit gedempte massa-veersysteem is dat als het gebouwWedloop in slankheidDe New York City Building Code definieert een gebouw als slankals de hoogte-breedteratio meer is dan 7:1. Lange tijd waren ermaar weinig wolkenkrabbers die die grens overschreden. Echterin 2014 was daar One57, toen de hoogste woontoren van de stadmet een hoogte van 306 m en een aspect-ratio van 8:1. Daarnawerd op Manhattan in korte tijd het ene na het andere recordgebroken: in 2016 openen 56 Leonard Street (250 m, 10.5:1), 30Park Place (286 m, 12:1) en 432 Park Avenue (425 m, 15:1). In2018 zullen nog twee opzienbarende projecten worden opgele-verd: Jean Nouvel's woontoren 53W53, ook wel`MoMA-toren'geheten (320m, 13:1) en SHoP's ongelofelijk slanke 111 West57th Street (437,5 m, 24:1).7Grenzen in slankheid verlegd 5 2016 61zo veel mogelijk lokale toeslagstoffen verwerkt, alsmedecementvervangers zoals hoogovenslakken, silica fume enmetakaolien. Metakaolien is een wittig mineraal additief inpoedervorm dat wordt gemaakt door fijngemalen kaoliensterk te verhitten. Door het toevoegen van dit materiaal wordtde gehydrateerde kalk, die normaal gesproken vrijkomt enuitloogt, gebonden. De gebonden kalk draagt zo bij aan desterkte van het beton. Tevens zorgt de fijnheid van metakao-lien voor een dichtere structuur en een lichtere kleur van hetbeton. Op deze manier werd tot 70% van het portlandcementvervangen. Door het toepassen van uitgekiende hulpstoffenwerd de krimp geminimaliseerd en de verwerktijd en depomplengte (de gehele hoogte van het gebouw) gemaximali-BetonVanzelfsprekend zijn de eisen die aan het beton worden gesteldhoog. Het mengsel moest zelfverdichtend en verpompbaar zijnmet een sterkte tot 100 N/mm2en een hoge elasticiteitsmodu-lus (53 000 N/mm2). Ook de duurzaamheid van het mengselwas belangrijk om LEED-certificering te kunnen garanderen.Daarnaast golden voor de gevel strenge eisen ten aanzien vankleurvariaties en scheurvorming (maximalehydratatietemperatuur 71 ?C).Op basis van deze uitgangspunten ontwikkelde de onderaan-nemer voor de betonconstructie, Roger & Sons, samen metbetonleverancier Ferrara Bros Building Materials Corp enBASF een aantal project-specifieke mengsels. Hierin werden7 Kolommen en Balken zijneven breedfoto: Robert Caplin8 Tuned mass dampers zor-gen voor 15% extra dem-pingfoto: Taylor Devices inc.9 De staven die metschroefeinden en koppel-bussen zijn gekoppeldbron: Joe Nasvik, Photos courtesyof Concrete Contractor magazine10 Zelf-klimmende bekistingbron: Doka11 Bovenaanzicht van de zelf-klimmende bekistingfoto: Doka8 91110Grenzen in slankheid verlegd5 201662themaIn de Verenigde Staten is grade 60 de standaard voor wape-ningsstaal. Dit wapeningsstaal heeft een treksterkte van 415 N/mm2. Vanwege de benodigde hoeveelheid wapening en hetvoorkomen van te dicht gepakte wapening is in dit geval grade97 toegepast met een treksterkte van 670 N/mm2. In de onder-ste helft van het gebouw bestaat de hoofdwapening in dekolommen uit staven met een diameter van 63,5 mm. Destaven zijn met behulp van schroefeinden en koppelbussendoorgekoppeld (fig. 9).Beton werd met behulp van een pomp gestort. Gedurende debouw was er een permanente stijgleiding (slick line) aanwezigaan de gevel. Hierdoor werd gemiddeld 35 m3beton per uurnaar boven gepompt. Voor het mengsel ten behoeve van deschoonbetongevel lag dit rond 20 m3per uur. Naarmate debouw vorderde, bleven er na het afronden van de stortlogischerwijs steeds meer kubieke meters beton achter in deslick line. Deze werden teruggepompt naar klaarstaande beton-mixers en gebruikt voor andere projecten in de omgeving.UitvoeringDe uitvoerende partij is Lendlease, die als construction manage-ment contractor het project bouwt onder een GuaranteedMaximum Price (GMP)-contract.Hoewel alles in het werk werd gestort, lag de bouwsnelheidhoog. Voor de bouw van de betonconstructie van de ondersteExorbitante bedragenDe bouwkosten van 432 Park Avenue liggen rond 1,17 miljarden de totale opbrengst wordt op ongeveer 2,8 miljard geschat.De goedkoopste tweekamerwoning kost 6,3 miljoen en vooreen driekamerappartement moet bijna 9 miljoen worden neer-geteld. Het penthouse op de bovenste verdieping is maar liefst767 m2en is verkocht aan een vermogende Arabier voor $ 85,5miljoen. Dit is een astronomische vierkantemeterprijs van bijna 112.000/m2. Kortom, deze appartementen zijn voor de happy fewdie in de onroerendgoedmarkt van Manhattan redelijk veilig hunkapitaal kunnen beleggen en hiervoor een prestigieus adres meteen mooi uitzicht krijgen. De verwachting is dan ook dat slechtseen kwart van het gebouw permanent bewoond zal zijn. Dit iseen van de voornaamste bezwaren van de`gewone New Yorkers'die dit gebouw zien als, zoals Fortune magazine het omschreef,een"cathedral to ?berwealth".seerd. Voor het schoonbeton in de gevels werd speciaal port-landcement uit Denemarken ge?mporteerd.De toepassing van hogesterktebeton is geoptimaliseerd over dehoogte van het gebouw. De onderste veertig verdiepingenhebben een betonsterkte van 96 N/mm2(14 000 psi). Voor de40e tot de 51e verdieping is deze gereduceerd tot 83 N/mm2(12 000 psi) en daarboven verder tot 69 N/mm2(10 000 psi).12Grenzen in slankheid verlegd 5 2016 63vijftig verdiepingen werd een doorlooptijd van vier dagen perverdieping gerealiseerd. Daarna werd de cyclustijd terugge-bracht naar slechts drie dagen. De kern is gebouwd met eenzelfklimmende bekisting met in het midden daarvan een kraan(fig.10a en 10b). Ook de gevelbekisting was zelfklimmend. Debouw van de kern lag altijd twee dagen voor op de rest. Op dag1 van de cyclus werden de kernwanden gestort. Op dag 2 degevelbuis en de vloer volgde als laatste. Deze werd volledig inhet werk gestort op een tafelbekisting. Om vertraging te voor-komen, werd de constructie in de winter rondom afgeslotenmet doek en daarbinnen verwarmd. Het bleek echter dat bijtemperaturen lager dan -4 ?C storten vrijwel onmogelijk werd.Door trillingen ten gevolge van wind en bouwactiviteiten washet maatvoeren tijdens de bouw geen gemakkelijke opgave.Daarom werd gebruikgemaakt van GNSS/GPS-systemen metgekoppelde geodetische antennes, tiltmeters en robotic totalstations. Hierdoor konden meetpunten altijd worden bepaaldondanks dat de constructie zelf bewoog.Tot slotHoe hoger een gebouw, hoe hoger het percentage vloeropper-vlak dat door de constructie wordt ingenomen. De zoge-noemde Constructie Dichtheid Index (CDI) is een maat voorde effectiviteit van het draagconstructiesysteem en ligt voor`traditionele hoogbouw', met een slankheid van 4:1 tot 7:1,gewoonlijk tussen 2 en 3 procent. Voor extreem hoge slankhe-den boven 8:1 moet er vanzelfsprekend een constructieve prijsworden betaald voor het stabiliseren van het gebouw. Voor 432Park Avenue, met een extreme slankheid van 15:1, ligt de CDIrond 9%. Hoewel dit slechts in steden als New York econo-misch interessant is, is dit technisch gezien een knappe presta-tie. Het bewijst dat de ontwikkelingen in hogesterktebeton incombinatie met de gunstige eigenschappen van beton eenbelangrijke bijdrage leveren aan het verleggen van grenzen insuperhoogbouw. Of moeten we in dit geval spreken van super-slankbouw? PROJECTGEGEVENSproject 432 Park Avenue in New Yorkontwikkelaar CIM Group, Macklowe Propertiesarchitect Rafael Vi?oly Architectsuitwerkend architect SLCE Architects LLPconstructeur WSP Parsons Brinckerhoffinstallatie adviseur WSP Parsons Brinckerhoffhoofdaannemer Lendleaseaannemer Beton Roger & Sons1312 Het storten van een ver-diepingsvloerbron: Joe Nasvik, Photoscourtesy of ConcreteContractor magazine13 Met de constructie wor-den grenzen verlegdbron: Joe Nasvik, Photoscourtesy of ConcreteContractor magazine