1 De 100 m hoge Bunkertoren in aanbouw 1 6? CEMENT 1 20 22 Onder het motto van constructieve veiligheid wordt bij veel nieuwbouw gekozen voor het toepassen van heel veel beton. De relatief lage kosten van het materiaal staan dat niet in de weg. Vanuit het principe duurzaam construeren is dat echter niet wenselijk. Daarom is voor de nieuwbouw van de 100 m hoge Bunkertoren (foto 1) gezocht naar een minimale betonconstructie, zowel voor de vloeren als de betonwanden. Nieuw icoon voor de skyline van Eindhoven Slanke constructie voor monumentale Bunkertoren CEMENT 1 2022 ?7 auteurs De Bunker is een begrip bij iedereen die in Eindhoven heeft gestudeerd. Van de vroegere mensa tot de studentenverenigingen die er tot 2016 gehuisvest waren: veel (oud-)studenten heb- ben herinneringen aan deze markante plek (foto 2). In 2015 is gestart met de ontwikke- ling om de Bunker een nieuw leven te geven. Het gebouw was niet meer van deze tijd en bouwkundig in slechte staat. Maar het was ook een pand met monumentale waarde op een interessante locatie in de stad. Daarom is de bestaande Bunker in de nieuwbouw- plannen gedeeltelijk gehandhaafd (fig. 3). Door het toevoegen van een toren en par- keerkelder, die opbrengsten genereren, is dit ambitieuze plan haalbaar gemaakt. Door de Bunker niet geheel te slopen maar te gebruiken als podium voor de nieu- we woontoren, ontstaat er een unieke plint die de eenheid tussen het monument en nieuwbouw creëert. De nieuwe toren, met variërende plat- tegronden, telt 127 huurappartementen en 85 koopappartementen. In de plint zijn kan- toren en horeca gesitueerd. Onder het voor- malige parkeerterrein is een parkeerkelder ontworpen, met op maaiveldniveau een stadspark. De draagconstructie is opge- bouwd uit dragende wanden, een betonnen kern en penanten in de gevel. De constructie is grotendeels in het werk gestort. Waardering voor bestaande Bunker De vorm en materialisering van de nieuwe toren zijn direct afgeleid van de karakteris- tieke elementen van de bestaande Bunker (foto 4). Hierbij valt te denken aan rauwe materialen en gevels met een hoekverdraai- ing. Het effect van de samensmelting wordt versterkt ter plaatse van de entree; hier zijn bestaande gevelelementen doorgezet in de nieuwbouw (foto 5). In het ontwerp van de bestaande Bunker van de beroemde architect Huig Maaskant is bij de bouw in 1969 een zeer uitgekiende constructie toegepast met wei - nig reserve in de draagcapaciteit. Hoewel de naam anders doet vermoeden, bezit het bestaande gebouw een slanke constructie opgebouwd uit dunne betonnen gevels, balkenstructuur en zelfs een staalskelet. De kenmerkende elementen van het gebouw blijven behouden. Zo blijven de buitengevels zo veel mogelijk (architectonisch) ongewij- zigd. Door de jaren heen hebben er behoor- lijk veel interne verbouwingen plaatsgevon - den aan het gebouw, waardoor de logica van de constructie soms niet te achterhalen is. Het ontbreken van constructieve archiefge- gevens was hierbij een groot gemis. Iedere aanpassing aan de bestaande constructie moest dus in het werk worden onderzocht. Het uitgangspunt hierbij was dat er geen extra belastingen worden toegevoegd aan de constructie en dat bij alle nieuwe construc- tieve ingrepen de krachten direct worden afgedragen naar de bestaande draaglijnen. De funderingswijze was in eerste in- stantie ook onbekend. Veldonderzoek heeft uitgewezen dat er een paalfundering was toegepast. 2 De bestaande Bunker IR. PATRICK VAN DODEWAARD Projectleider IMd Raadgevende Ingenieurs IR. ROB TREELS RC Projectleider IMd Raadgevende Ingenieurs IR. PIM PETERS RO Directeur / Raadgevend Ingenieur IMd Raadgevende Ingenieurs 2 8? CEMENT 1 20 22 Dankzij de relatief dunne vloeren van 280 mm was het mogelijk binnen het gestelde kader van 100 m hoogte een extra verdieping te realiseren 3 Render van de Bunkertoren; grijs = nieuw, blauw = bestaand. De lange donkere zijde waar je tegenaan kijkt is de westzijde 4 De bestaande bunker bestaat uit bruut beton en schuine vlaken PROJECTGEGEVENS project Bunkertoren opdrachtgever Real Estate Development Company en Being Developmentarchitect Powerhouse Company constructeur IMd Raadgevende Ingenieurs aannemer Van Wijnen Zuid leverancier prefab balkons Geelen beton leverancier bevestigingssysteem (I-dock) Schöck 3 4 CEMENT 1 2022 ?9 6 5 5 De Bunkertoren in aanbouw met op de voorgrond de bestaande Bunker 6 Stalen kolommen waar de uitgezaagde gevelelementen tegenaan zijn bevestigd 10? CEMENT 1 20 22 Terugplaatsen bestaande gevelelementen Vanuit de gemeente is de eis gesteld de ka- rakteristieke schuine betonnen gevelwan- den van het oorspronkelijke gebouw zoveel mogelijk intact te laten. Een aantal van deze betonwanden zijn eruit gezaagd en tijdelijk ergens anders opgeslagen. Hierdoor ont- stond er werkruimte om het nieuwe beton- skelet uit te voeren. Nadat deze nieuwbouw gereed was zijn de uitgezaagde gevelwanden op de oorspronkelijke positie teruggeplaatst. Deze betonnen gevelwanden zijn met achter- liggende stalen kolommen aan de nieuwe betonconstructie bevestigd (foto 6). Om be- vestiging mogelijk te maken zijn speciale stalen hijsjukken ontworpen. Bouwput binnen bestaand gebouw Onder de nieuwe Bunkertoren en het naast- gelegen voormalige parkeerterrein is een eenlaagse kelderbak voor de benodigde par- keerplaatsen en bergingen voorzien. Door het toepassen van een automatisch parkeer- systeem bleek een eenlaagse kelder voldoen- de. Om dit systeem te kunnen plaatsen, is er gedeeltelijk een extra verdiepte kelder ont- worpen. De positie van deze extra diepe bak is zo gekozen dat er geen afsluitende bouw- putbodem benodigd was. Het ontgravingsniveau van het diepste deel van de kelderbak is circa 6 m, wat vergelijk- baar is met het ontgravingsniveau van de fundering onder de toren. Om deze diepere betonconstructie te kunnen storten is een bouwput met zogenoemde soilmixwanden tegen de bestaande kelders van de Bunker gerealiseerd. Een soilmixwand is een grond- en waterremmende beschoeiingswand die bestaat uit een aaneengesloten reeks soil- mixpanelen (foto 7). Deze panelen zijn een mix van grond en water/cement en zijn na menging over de nodige lengte voorzien van een staalprofiel. De soilmixwanden zijn gesteund met behulp van groutankers. Gezien de afwisselende veen- en zand- lagen op de locatie en de aanwezigheid van de kelder onder de bestaande bunker, is er gekozen voor een soilmixwand als minst risicovolle en economische oplossing. De kelder onder de toren en de parkeerkel- der naast de toren zijn tijdens de ruwbouw van elkaar losgekoppeld. Dit was nodig om- dat de twee delen een verschillend zettings- gedrag zullen vertonen; de kelder onder de toren zakt meer door de geconcentreerde bovenbelasting. Een tijdelijke stortstrook werd opgelaten tijdens de ruwbouwfase (fig. 8). Nadat de toren nagenoeg op het 7 7 Bouwput binnen het bestaande gebouw. Soilmixwanden zichtbaar onder meer onder de bestaande wand van de Bunker Doordat de balkons zijn bevestigd met een I-docksys- teem en enkele weken later werden geplaatst dan de penanten, was tijdelijk sprake van 'zwevende penanten' ENGINEERINGS­ COÖRDINATOR IMd Raadgevede Ingenieurs heeft als hoofdconstructeur ook een aanvullende opdracht voor de rol als engineerings- coördinator van de aannemer gekregen. Bij een dergelijk complex project waar veel onderaannemers en leveran- ciers bij betrokken zijn, is daar- door voorkomen dat er ondui- delijkheden zijn ontstaan over de uitgangspunten en de onderlinge samenhang van de diverse onderdelen. Daarmee werd een soepel uitvoerings- proces mogelijk. CEMENT 1 2022 ?11 noordwest hoogste punt was, is deze strook aangevuld en is er één afgesloten kelder ontstaan. Vanwege de hoge paalbelastingen (ca. 4500 kN) en de wisselende grondopbouw in Eindhoven zijn voor de nieuwbouw Fun- dexpalen met groutinjectie aangebracht. Hierdoor is het aantal palen geminimaliseerd en zijn lokaal lijnvorminge funderingspoeren toegepast in plaats van een plaatfundering. Slanke vloeren met grote beukmaten De toren heeft grote beukmaten van respec- tievelijk 7,5 en 9 m (fig. 9). Door deze grote beuken is er een vrije indeelbaarheid moge- lijk van de ruime woningen. De vloeren zijn ontworpen in een dikte van slechts 280 mm. Dankzij deze relatief dunne vloeren was het mogelijk om binnen het gestelde kader van 100 m hoogte een extra verdieping te reali- seren. Het toepassen van de dunne vloeren gaf technisch een aantal interessante uitda- gingen. Zo is er na het storten van de vloe- ren acht weken doorgestempeld om een deel van de kruipvorming te beperken (foto 10). Om de vervorming door de perma- nente belastingen en het eigen gewicht te compenseren is een toog aangebracht. Door de slanke vloeren en dunne pe- nanten lag er in het ontwerp en tijdens de collegiale toetsing veel nadruk op het pons- gedrag van de vloeren. Hierbij waren de in- klemmingsmomenten van de vloerranden onderwerp van discussie. Door in een SCIA 3D-model van de kolom-vloeraansluitingen de spanningen op de periferie te berekenen, was het mogelijk de ponswapening beperkt Met de Bunkertoren is aangetoond dat constructeurs meer kunnen doen in de ontwerpen om de milieulast van het bouwen te reduceren 8 9 8 Voor de tijdelijke loskoppeling van de kelder onder de toren en de parkeerkelder naast de toren zijn tijdens de ruwbouw stortstroken toegepast 9 Plattegrond een van de verdiepingen met H-vormig stabiliteitsconstructie 12? CEMENT 1 20 22 te houden (fig. 11). Dit neemt niet weg dat ponswapening onvermijdelijk was, maar dit woog ruimschoots op tegen de opbrengsten van een extra verdieping. Winst in GO door slanke stabiliteitsconstructie De nieuwe betonconstructie is volledig los gehouden van de bestaande constructie. De stabiliteit van de bestaande Bunker wordt vanwege de diverse ingrepen ontleend aan de nieuwbouw. Daarom is een verticale dilatatie toegepast, waarbij wel horizontale krachten kunnen worden doorgegeven. In de nieuwe toren verzorgen de wo- ningscheidende betonwanden de stabiliteit in oost-westrichting. De wanden zijn met lateien in de centrale gangzone gekoppeld zodat er een doorgaande stabiliteitswand ontstaat (fig. 12). Door de gevelpenanten niet mee te nemen in de stabiliteit, konden deze worden uitgevoerd zonder lateien en kleiner zijn dan 0,5 m². Hierdoor mogen ze als ge- bruiksoppervlak (GO) worden meegerekend. Boven de 25e verdieping verzorgt de centrale kern alleen de stabiliteit en konden overal penanten worden toegepast zonder lateien. Hierdoor is extra flexibiliteit ontstaan in de woningtypen. De analyses zijn uitgevoerd met behulp van 2D SCIA-modellen waarmee de verdeling van de windbelasting tussen de verschillende wanden zijn geanalyseerd (fig. 13). Door de vorm van het gebouw reageert as D bijvoor- beeld een stuk stijver dan as B, waardoor krachten worden herverdeeld. Om de her- verdeling van stabiliteitskrachten tussen de wanden onderling mogelijk te maken, zijn er op een aantal verdiepingen in de rekenmo- dellen koppelingen aangebracht tussen de wanden. Op deze verdiepingen is de schijf - werking in de vloeren afgewapend met extra trekbanden. Om een diversiteit aan woningen mo- gelijk te maken, is voor de stabiliteit in noord-zuidrichting gekozen voor slechts twee relatief korte dwarswanden die op de onderste twee commerciële lagen met een stramien zijn verlengd. Samen met de wan- den op de assen C en D vormen ze een stijf dubbel H-profiel (fig. 9). De slankheid boven de 2e verdieping is hiermee 1:11,5, waarmee de Bunkertoren zeer slank is. De hoge slankheid van de toren resul- teert in een relatief grote vervorming met een aanzienlijk tweede-orde-effect tot gevolg. Om de vervormingen en het tweede-orde- effect te beperken (en daarmee de kritische lateikr achten), is er extra stijfheid toege - voegd aan de H-kern. De stijfheid is gevon- den in het toevoegen van verticale wapening in de wanden van de H-kern (fig. 14). Met 10 10 Door de grote beukmaat en relatief dunne vloeren zijn deze vloeren acht weken doorgestempeld CEMENT 1 2022 ?13 11 13 12 11 Ponswapening bij kolom-vloeraansluitingen 12 Doorsnede ter plaatse van een van de wanden (as C) 13 Vervorming in een van de wanden 14? CEMENT 1 20 22 Rood = lat eiwapening Blauw = hoo fdwapening vloeren Groen = bijlegw apening M-N-kappaberekeningen is de daadwerkelijke stijfheid bepaald en daarmee de optredende vervormingen en krachtswerking nauwkeu - riger bepaald. De kosten van deze extra wa - pening wogen op tegen de winst in GO doordat de wanden hierdoor over de gehele hoogte dunner konden worden uitgevoerd. Tunnelsysteem voor een snelle ruwbouw en flexibele woningen De bovenbouw is vanaf de 4e verdieping getunneld uitgevoerd om een snelle ruw- bouwtijd te halen en steigerloos te kunnen bouwen (foto 15). De vorm van de vloerplat- tegronden is iedere verdieping afwijkend doordat de toren steeds een stukje slanker wordt over de hoogte van het gebouw. De schuine lijn aan de westzijde is meegeno- men in het tunnelproces, terwijl de uitdijen- de vorm aan de zuidzijde met prefab kolom- men en breedplaten later volgde in een losse bouwstroom. Hiermee werd het mogelijk om een tunnelcyclus te halen van zes dagen per verdieping. In het constructief ontwerp is aangestuurd op een grote mate van repe- titie in de dragende wanden en vloerover- spanningen. Vanaf de 25e verdieping zijn de dichte wanden vervangen door penanten die in het tunnelproces zijn meegenomen. Ook met een tunnelsysteem zijn daardoor ver- schillende woningtypen mogelijk. 14 Zwaar gewapende latei in de H-kern 15 De bovenbouw is vanaf de 4e verdieping uitgevoerd met een tunnelbekisting 14 15 CEMENT 1 2022 ?15 .E. Voor vorm en afmetingen prefab balkon zie bouwkundig detail wandwap. ø12-150 wandwap. ø12-150 2ø25-125 onderzijde 900 mm vanaf o.k. vloer verankeren bovenzijde 1350 mm +kim vanaf b.k. vloer verankeren isokorf gain 30 mm instorten en na bevestiging balkon aangieten wandwap. ø12-150 wandwap. ø12-150 hrspø16-125 (l boven=3000, l onder = 1000) lassen aan stekken ø25 -.11b 50 70 250 280 Schöck Idock 20mm verdiept aanbrengen 8ø8 50251002550 ø10-150 ø8-150 ø8-150 werkvolgorde:- onderwap + hrsp vloer aanbrengen- stekken ø25 + aangelaste hrsp aanbrengen- Idocks op de hrsp vloer en tussen hrsp stekken leggen hrspø10-150 tbv afwapenen vloernet l onder=1000 l boven = 3000 .E. -.11a 2ø25-125 Schöck Idock isokorf hrspø16-125 (l boven=3000, l onder = 1000) lassen aan stekken ø25 125 125 50251002550 project:opdrachtgever:architect: projectnummer:projectleider:projecttekenaar: omschrijving wijziging:datum wijziging: onderdeel:schaal:papierformaat:datum: fase-tekeningnaam-versie: www. i m db v .n limd@imdbv.nlE010 201 23 60T3071 EL Rotterdam Piekstraat 77 3007 JA Rotterdam Postbus 50521 De Bunker te Eindhoven Bunkertoren B.V. PowerHouse Company 4449R. TreelsM. Stuij 1:10 A3 [420x 297]24-07-2020 Principe detail Idock UO DET1V Detail 11a Detail 11E Beeldbepalende balkons met achterafmontage Een andere grote technische uitdaging waren de balkons aan de zuidzijde van de toren. Op de 10e t/m 19e verdieping zijn over de hele breedte van de toren balkons aanwezig met een verlopende diepte (foto 16). Het grootste balkon kent een uitkraging van 3 m, inclu- sief plantenbakken. Om deze balkons moge- lijk te maken, is er vroegtijdig een integraal ontwerpdetail gemaakt ? samen met de aannemer, leverancier van de prefab bal- kons en de leverancier van het bevestigings- systeem ? om dit zowel rekenkundig als uit- voeringstechnisch onder controle te krijgen. Om hiervoor de benodigde aandacht te krij- gen, is het detail door als een kritisch detail bestempeld in de robuustheidsanalyse die nodig is in gevolgklasse CC3 (zie ook onder 'CC3 en kritische elementen'). Dit is een vrij ongebruikelijke stap omdat een balkon in principe niet eens tot de hoofddraagcon- structie behoort. Door het tunnelproces en de keuze voor steigerloos bouwen, viel de keuze op achterafmontage van de balkons. Hiervoor is het zogenoemde I-docksysteem toegepast (fig. 17). Hierbij worden plastic bakken inge- stort in de betonvloer. Hierin worden de wapeningsstaven van de isokorven gelegd, waarna ze worden volgegoten. Bij de grote uitkragingen was een koppeling over de gehele breedte noodzakelijk, waardoor de I-docks ook ter plaatse van de penanten moesten worden geplaatst. Ten tijde van de uitvoering van de penanten is het I-docksysteem in feite een plastic bakje met lucht waarop geen beton- nen penant kan worden gestort. Doordat de balkons enkele weken later werden geplaatst dan de penanten, was tijdelijk sprake van 'zwevende penanten' tijdens de uitvoering. Dit is opgelost door de penantwapening te verzwaren naar staven Ø25 (fig. 17). Deze vormden ten tijde van de uitvoering druk- staven waarop maximaal vijf verdieping mochten worden doorgebouwd, voordat de I-dock en het onderste deel van het penant kon worden afgestort. Om zeker te zijn van een goede vulling zijn er gains opgenomen in de penanten. 16 17 16 Op de 10e t/m 19e verdieping zijn over de hele breedte van de toren balkons aanwezig met een verlopende diepte 17 Detail achteraf bevestiging balkons met I-docksysteem 16? CEMENT 1 20 22 Dit ongebruikelijke detail is op initiatief van IMd Raadgevende Ingenieurs eerst getest met een proefopstelling op de begane grond- vloer (foto 18). Alle partijen zijn zo in staat gesteld om input te leveren aan het detail en het te verbeteren. Dit alles met als doel om het detail onder de tijdsdruk van het tunnel- proces ook goed te kunnen maken. Door deze uitvoerige voorbereiding is het gelukt om tot een voorspoedige en foutloze monta- ge te komen. Een mooi voorbeeld hoe een samenwerking tussen de ontwerpende en uitvoerende partijen kan leiden tot een maakbaar eindresultaat. CC3 en kritische elementen Vanwege de hoogte van het gebouw valt de constructie in gevolgklasse CC3. In overleg met de opdrachtgever is een collegiale toets uitgevoerd door een externe partij. Tevens heeft er intern gedurende alle ontwerpfases een schaduwteam meegewerkt. Doordat de toren nagenoeg volledig in het werk is gestort, is er sprake van een hoge mate van robuustheid. De verdiepings- vloeren zijn berekend op het wegvallen van een penant of kolom. In de SCIA-modellen van de vloeren zijn diverse scenario's onder- zocht, waarbij er steeds een steunpunt is verwijderd. Een resultaat hiervan zijn diver- se trekbanden in de vloeren, met name langs de gevels. De wanden zijn getoetst met staafwerkmodellen in het geval er een latei, wandligger of een penant bezwijkt. Ook dit resulteerde in een beperkt aantal trekbanden. Op as E, ter plaatse van de entree, zijn twee schuine kolommen ontworpen. Deze kolommen maken niet alleen een architect- onisch statement in de entree, maar lossen ook heel praktisch de overgang tussen toren, entreehal en onderliggende gedraaide rij- baan in de parkeergarage op. Omdat deze kolommen geen rekenkundig aantoonbare tweede draagweg hebben, zijn ze als kritisch element beschouwd. De kolommen zijn ro- buust gewapend, berekend als kritisch ele- ment en in de uitvoering extra gecontroleerd. De Bunkertoren De uitgekiende constructie van de bestaande Bunker heeft geleid tot inspiratie om even - eens een slanke woontoren met minimale betonhoeveelheden te ontwerpen. Dit heeft een positief effect op de milieulast. Met de Bunkertoren is aangetoond dat construc- teurs meer kunnen doen in de ontwerpen om de milieulast van het bouwen te reduce- ren. De slanke constructie is mogelijk ge- maakt door uitgebreide analyses, maar verei - sen wel een goede samenwerking tussen constructeur en aannemer. Dit is een aspect waar constructeurs in de huidige bouwwereld vaak aan voorbij gaan. Grote slagen kunnen nog steeds worden gemaakt op dat gebied. Het brutalistische icoon de Bunker, dat al ruim 50 jaar dienst doet, krijgt door toevoeging van de Bunkertoren een nieuwe verwachte levensduur van 125 jaar of meer. 18 18 Proefopstelling bevestiging balkons CEMENT 1 2022 ?17