1 Ruwbouw Jonas op IJburg, foto: Orange Architects 1 6? CEMENT 3 20 23 Het recent opgeleverde woonge- bouw Jonas, gelegen in de haven van IJburg in Amsterdam, is circa 25 m hoog, 148 m lang en 35 m breed. Het huisvest, naast 273 huur- en koopwoningen, werkplekken, horeca, een gemeenschappelijke huiskamer, een film- zaal, een groen dakterras met stromend wa- ter en zelfs een inpandig bos. Allemaal voor- zieningen die de leefkwaliteit van mensen verbeteren voor een ook in sociaal opzicht duurzaam woongebouw. Duurzaamheid is vanaf het prille begin verankerd in het ten- derontwerp. De combinatie van sociale met technische duurzaamheid is een bijzondere en de lat ligt op alle vlakken hoog. Het is het eerste betonnen woongebouw dat het hoog- ste BREEAM-duurzaamheidscertificaat Outstanding heeft gekregen. Het ontwerp refereert aan het verhaal over Jonas en de Walvis. Het gebouw doet denken aan een walvis die zich uitstrekt boven de kade (foto 2). Het wordt gekenmerkt door de donkere zinken gevel en afwisselende openingen. In lijn met het verhaal biedt de binnenzijde van het gebouw geborgenheid. Daar openbaart zich de 'canyon', een atrium in het hart van het gebouw met rondom ga- lerijen (foto 3), en de 'woonkamer', een pu- bliek toegankelijk ruimte aan de kopse kant (fig. 4, fig. 5 en foto 6). Hoofdopzet constructie De opzet van de constructie is gebaseerd op de wijze waarop traditioneel houten schepen worden gebouwd. Het skelet van het gebouw bestaat uit een serie achter elkaar geplaatste betonnen wandschijven met een wanddikte van 250 mm (fig. 7). Deze vormen de ribben van het gebouw. Tussen deze wanden over - spannen breedplaatvloeren met diktes van r espectievelijk 250 mm en 280 mm, afhanke - lijk van de vloeroverspanning (fig. 8). In de betonnen druklaag van de breedplaten IR. RONALD WENTING RO Adviseur constructies ABT IR. KARS HAARHUIS RC Projectleider constructies ABT auteurs Jonas, walvis met hoogste duurzaamheidsscore Jonas is een stoer nieuw woongebouw op IJ burg in de vorm van een sculpturale walvis. Uitdagend in het constructief ontwerp waren onder meer de grillige vorm van de 'canyon' in het hart van het gebouw, de afwijkende gebouwkoppen en de daktuin. Dat gold ook voor de duurzaamheidsambities, die uiteindelijk hebben geleid tot het BREEAM-duurzaamheidscertificaat Outstanding. Grillige vorm woongebouw bepalend voor constructief ontwerp CEMENT 3 2023 ?7 2 Jonas is een nieuw woongebouw op IJburg in de vorm van een sculpturale walvis, foto: Sebastian van Damme i.o.v. Orange Architects 3 Canyon met houten afwerking, foto: Sebastian van Damme i.o.v. Orange Architects PROJECTGEGEVENS project Jonas ontwikkelaar Amvest architect Orange Architects constructief ontwerp ABT landschapsarchitect Felixx Landscape Architects and Planners aannemer Ballast Nedam West 2 3 8? CEMENT 3 20 23 JONAS | kennismoment constructies niveau 6 beachpatio kop Noord kop Zuid (woonkamer) rots canyon beach 4 Maquette: langsdoorsnede door de canyon, met linksonder de woonkamer, bron: Orange Architects 5 3D-impressie gebouw met onder gebouwkop Zuid de woonkamer 6 Woonkamer met grote openingen in de wandschijven, foto: Sebastian van Damme i.o.v. Orange Architects Het skelet van het gebouw bestaat uit een serie achter elkaar geplaatste betonnen wand - schijven 4 5 6 CEMENT 3 2023 ?9 JONAS | kennismoment constructies K-A 26252423 22212019181716 151413 1211 10 98 7 6 5 4321 A BC Y X 130808640 11280 3200 7 7 Opbouw hoofdstructuur met wandschijven 8 Overspanning breedplaatvloeren met in blauw de vloervelden met een dikte van 250 mm en in geel 280 mm worden de leidingen voor de woningen inge- stort. De breedplaatvloeren hebben een twee - zijdige oplegging, zodat ter plaatse van de langsnaad positie ve momenten zijn vermeden. In de wandschijven zijn grote uithol- lingen gemaakt om de inwendige ruimtes te vormen. Door de opbouw met wandschijven kunnen de krachten door boogwerking in de wandschijven om de uithollingen worden geplooid. De grootste overspanningen in de wandschijven bevinden zich in de gebouw- kop ter plaatse van de woonkamer. Hier worden de wanden over nagenoeg de volle- dige gebouwbreedte uitgehold en overspan- nen hierdoor tot 19 m. Stabiliteit dwarsrichting? De wandschijven staan op een wisselend stramien van 5,2 m en 8,1 m en fungeren als woningscheidende wanden. Tevens borgen ze de stabiliteit in dwarsrichting van het gebouw. Stabiliteit langsrichting ? In langsrichting zijn er, door de meanderende vorm van de canyon en de daaraan gekoppelde woning- indeling, slechts beperkt wanden aanwezig die over de volledige hoogte van het gebouw boven elkaar staan en die voor het borgen van de stabiliteit kunnen dienen. In het ont- werp zijn de betonnen kernen ter plaatse van de liftschachten en trappenhuizen gekoppeld met dwarswanden aan de wandschijven (rib- ben) van de hoofdstructuur. Zo ontstaan er U- en H-vormige stabiliteitskernen die de langs- stabiliteit borgen tot begane grond. (fig. 9). Onder dit niveau worden de stabiliteitskrach - ten overgedragen op de kelderkolommen. Afwijkende zones? Kenmerkend voor de constructie zijn de vijf gebouwzones: de ge- bouwkoppen aan zowel noord- als zuidzijde, de canyon, de patio (fig. 5) en het rotsgebouw boven de entree van de parking. Ter plaatse van de gebouwkoppen wordt het regelmatige patroon van het gebouw onderbroken door een ruimtelijke krachtswerking met uitkra- gingen en wandoverspanningen tot 19 m en wanddiktes tot 400 mm. 8 10? CEMENT 3 20 23 1.1 (A)25% 1.2 (B)30% 1.3 (C)30% 2.1 (A)20% 2.2 (C)25% 2.3 (E)20% 2.4 (C)25% 2.5 (E)20% 1.4 (D)25% Kelder? Het gehele gebouw is onderkelderd met een enkellaagse parkeergarage. Deze bestaat uit ter plaatse gestorte betonnen wanden (d = 300 mm) met een ter plaatse gestorte betonnen keldervloer (d = 350 mm). De kelder kent een waterdruk van maxi - maal 1,8 m en is samen met het kelderdek over de volledige lengte van bijna 150 m ongedilateerd uitgevoerd. Vanwege de uit- voeringsgevoeligheid van dilatatievoegen, is gekozen voor een ongedilateerde opzet van de kelder. Hierdoor is scheurwijdtebeheer- sing voor het realiseren van waterdichtheid van cruciaal belang. Vanaf de eersteverdiepingsvloer is het gebouw voorzien van een doorgaande dilata- tie halverwege de lengte, zodat twee bouw- delen van 75 m ontstaan. Ook gedilateerd is de entreetunnel die op de plattegrond links aansluit op de zuidelijke kop van het ge- bouw. Bijzonder is daarnaast de patio rechts op de plattegrond: een binnentuin met me- tershoge bomen waarvoor in de kelderbak een opening is gemaakt die is gevuld met grond om de bomen te laten wortelen. Fundering? Het gebouw is gefundeerd op grondverdringende schroefpalen met verlo- ren punt op een gemiddeld paalpuntniveau van NAP -27,5 m. Vanwege het beperken van geluids- en trillingshinder voor de omwonen - den is gekozen voor een geschroefd paalsys- teem in plaats van een geheid paalsysteem. Voor de fundering zijn funderingsstroken en funderingspoeren onder de wandschijven toegepast. Van sculptuur tot uitvoeringsontwerp De eerste schetsen voor Jonas kenden een sculpturaal verloop van de meanderende canyon dwars door het gebouw. Dit resul- teerde in een zeer grillige vorm van de beton - wanden aan weerszijden van de canyon. V anwege de maakbaarheid van de beton - constructie en tevens de houten profilering v oor de afwerking van de canyon, is ervoor gekozen om uitsluitend ter plaatse van de verdiepingen knikken in de wand/eindes aan te brengen (foto 3 en fig. 10 en 11). Daar - naast zijn er slechts drie verschillende hel - lingen van de wandeinden toegepast, in zo- wel positieve als negatieve richting (hoeken v an 4°, 8°, 12° en -4°, -8° en -12° of verticaal/0°). Er is gekozen om de uiteindes van de wandschijven, het deel dat zich aan de canyonzijde van de galerijen bevindt, te pre- fabriceren. (fig. 11). Hier zijn L-vormige ele- menten in het wanddeel opgenomen. Voor deze prefab elementen volstonden, dankzij het beperkte aantal hoeken, zeven mallen. Door de uitvoering in prefab konden ook de elementen eenvoudig vooroverhellend worden uitgevoerd zonder complexe door- stempeling in de canyon. Dit resulteerde uiteindelijk in een technisch en financieel haalbaar ontwerp. Iedere as was zodanig uniek, dat van een groot aantal wanden afzonderlijke 2D- plaatmodellen zijn gemaakt om de krachts- werking goed te kunnen analyseren. Diezelf- de modellen zijn vervolgens ook gebruikt voor uitwerking van de wandwapening. Aansluiting onderbouw? Uitdagend voor het ontwerp was tevens de aansluiting van de unieke vormgeving van de wanden op het regelmatige grid van de parking in de onder- bouwconstructie. De vormgeving van de wanden is zorgvuldig afgestemd op de krachtsinleiding in de onderbouwconstruc- tie, waarbij rekening is gehouden met de sparingen voor de doorgang in de galerijen en voor de installaties. De uiteindes van de wandschijven, het deel dat zich aan de canyon - zijde bevindt, zijn geprefabriceerd 9 Verdieping met in blauw de stabiliteitselementen 9 CEMENT 3 2023 ?11 JONAS | kennismoment constructies JONAS | kennismoment constructies JONAS | kennismoment constructies Gebouwkop Zuid Ter plaatse van de gebouwkop Zuid bevindt zich de hoofdentree met woonkamer (foto 6). In dit deel van het gebouw worden twee wandschijven over nagenoeg de volledige gebouwbreedte uitgehold, zodat één grote ruimte ontstaat. Om dit mogelijk te maken zijn deze wanden met een wanddikte van 400 mm in een hogere betonsterkteklasse (C35/45) gerealiseerd. De resterende wand- schijven in de gevelzone zijn hierdoor sterk genoeg voor het verhoogde optredende krachtenspel. Voorbij de woonkamer, met de (haast) volledige uithollingen in de wandschijven, kraagt het bovenste deel van het gebouw ook nog eens uit over het voorliggende plein (fig. 4). Om deze uitkraging te construeren, is in de middenzone gebruikgemaakt van de betonnen woningscheidende wanden in de gebouwkop haaks op het gebouw (fig. 12). Deze wandliggers worden deels gedragen Voor de uitkraging bij de gebouwkop is gebruikgemaakt van de betonnen woningschei - dende wanden haaks op het gebouw 10 Knikken in de wandeindes bevinden zich alleen ter plaatse van de verdiepingen en er zijn drie hoeken toegepast: 4°, 8°, 12° 11 Canyon met prefab elementen in lichtgroen 11a 11b 10 12? CEMENT 3 20 23 JONAS | kennismoment constructies door de ondergelegen teruggezette kolom- men en een van de wandschijven (as 24). Aan de gebouwranden is de uitkraging gecon- strueerd met tot 8 m uitkragende prismati- sche liggers, doorsnede tot 800 x 2000 mm² (fig. 12 en foto 13).Om de vervormingen te beheersen is de prismatische ligger voorzien van een zeeg van 35 mm op het uiterste punt, rekening houdend met het totaal aan bijkomende permanente en veranderlijke belastingen inclusief kruip. De vervorming is gedurende de uitvoering gemonitord. Stromend water op glazen dakvloer Boven de canyon bevindt zich over vrijwel de gehele lengte een glasstrook, waarover een dunne laag water stroomt (foto 15). De glasstrook zorgt voor daglicht in de canyon en op zonnige dagen voor een spectaculair effect door de schittering van het water. De glazen dakvloer is beloopbaar en bestaat uit ruiten met een dikte van 3 x 12 mm met een isolerende binnenruit van 2 x 8 mm. Deze ruiten zijn vierzijdig opgelegd met overspan- ningen tot maar liefst 2,7 m x 3,5 m. Aan weerszijden van de glazen dak- vloer bevindt zich de daktuin van het com- plex, met groenvoorzieningen en bomen. De daktuin is een gemeenschappelijke ruimte om te vertoeven. Bij het constructief ontwerp van de dakvloer is rekening gehouden met een glooiend grondpakket. De minimale dik- te van het grondpakket is 30 cm tussen de bomen en maximaal 1 m hoogte ter plaatse van de bomen (fig. 16). De bomen zijn direct boven de hoofdassen geplaatst om de hoog- ste belasting direct in te leiden in de wand- schijven en zo het krachtenspel in de vloeren beheersbaar te houden. BREEAM Outstanding Jonas is met de bijzonder hoge score van 95,5% het tweede woongebouw, en het eerste betonnen woongebouw, in Nederland dat het hoogst mogelijke duurzaamheidslabel Outstanding krijgt conform de BREAAM 2014-systematiek. Duurzaamheid zit doorvlochten door het hele ontwerp. De combinatie van sociale met technische duurzaamheid is een bijzon- dere. De draagconstructie van het gebouw is verregaand geoptimaliseerd, waardoor fors op de milieulast van het bouwmateriaal is bespaard. Bovendien zijn zoveel mogelijk vernieuwbare en recyclebare materialen toegepast en materialen met een beperkte emissie van schadelijke stoffen. Zo is gekozen voor een betonmengsel voorzien van zoveel mogelijk hoogovencement en is voor een kwart van het toeslagmateriaal betongranu- laat uit gesloopte betonconstructies toegepast. Jonas is een energieneutraal gebouw met een hoge mate van thermisch comfort. 12 Model van gebouwkop Zuid met uitkraging met wandschijven en prismatische liggers 13 Gebouwkop Zuid in uitvoering met in rood de prismatisch uitkragende balk, foto: Orange Architects 12 13 CEMENT 3 2023 ?13 14 SCIA-rekenmodel met vervormingsbeeld gebouwkop zuid 15 Bomen op dakvloer en glazen dakvloer, foto: Sebastian van Damme i.o.v. Orange Architects 16 Grondpakket op dakvloer 14 15 16 14? CEMENT 3 20 23 Het gebouwgebonden energieverbruik en de temperatuuroverschrijdingen zijn in kaart gebracht met behulp van dynamische ener- giesimulaties. Daarnaast is er aandacht be- steed aan waterbesparing en -hergebruik. Ook met de sociale kant van duurzaam bou - wen is rekening gehouden; alle woningen zijn r olstoeltoegankelijk en er zijn veel ge - meenschappelijke ruimtes voor de sociale cohesie. Naast al deze duurzaamheidsmaatre- gelen hebben de omgeving en de buurtbe- woners duidelijk centraal gestaan in het ontwerpproces van Jonas. BREAAM-credits? Voor het constructief ontwerp zijn met name de BREEAM-credits WST 2, MAT 1 en MAT 5 relevant, die hierna in omgekeerde volgorde worden besproken. MAT 5? MAT 5 betreft de herkomst van materialen. Deze credit stelt eisen aan leveranciers. Voor de constructie is voor de betonleverancier het keurmerk 17 Kwalificering van betonmengsels conform Low Carbon Concrete Routemap, bron: ice.org.uk 27-04-2022 DUURZAAM BETON NU EN IN DE TOEKOMST De ontwikkelingen op het vlak van duurzaamheid volgen elkaar in rap tempo op. Om woongebouwen in beton volgens de hoogste duurzaamheidsrichtlijnen te kunnen blijven realiseren, zal de milieu- belasting van het toegepaste betonmengsel de komende jaren fors moeten afnemen. Een belangrijke stap hierin is de toegepaste betonmengsels in het project te monitoren en te kwalificeren. Een waardevol instrument hierbij is de kwalificering van betonmeng- sels conform Low Carbon Concrete Routemap (fig. 17). Met deze methodiek wordt de carbon footprint van betonmengsels in ver- schillende duurzaamheidscategorieën gekwalificeerd, namelijk van categorie G met een zeer hoge carbon footprint tot categorie A++ met een lage carbon footprint. In het project Jonas is gekozen voor een betonmengsel in categorie A. De aankomende jaren zal voor state-of-the-art duurzaamheidsprojecten de lat steeds hoger worden gelegd richting categorie A+ en zelfs A++. Met beton kan daar enerzijds invulling aan worden gegeven door secundaire materialen zoals betonpuin, secundair zand, hoogoven- slakken, vliegas, etc. Anderzijds door nieuwe bindmiddeltechnolo- gie, zoals ultrafijne gemalen gegranuleerde hoogovenslak en hybride alkalisch geactiveerd bindmiddel (AAM), bijvoorbeeld geo- polymeer. Naast de traditionele gietbouw is het van groot belang dat de prefab-betonindustrie bij deze ontwikkeling aanhaakt. Ondanks de korte stortcyclus en snelle ontkisting, zal de carbon footprint van de toegepaste betonmengsels van de prefab onder- delen zich mee moeten ontwikkelen en moeten afnemen. Met een hybride AAM kan met de huidige stand van de techniek hier een A+-betonmengsel gerealiseerd worden. Zo is door Voorbij Prefab in samenwerking met ABT voor een woningbouw al tot 44% CO 2-reductie gerealiseerd in prefab beton met AAM (ten opzichte van oude mengsel met een groot deel CEM I). Ook zijn er met geopolymeerbeton al experimenten gestart die de CO?-impact reduceren met 75% en hoger, waarbij leveranciers nu al A++ kun- nen halen én daarnaast een snelle verharding kunnen realiseren. Op het gebied van secundaire materialen was het bij Jonas een uitdaging om gemiddeld 25% secundaire materialen in het toe- slagmateriaal van beton toegepast te krijgen. Op een aantal betonnen constructiedelen is lager gescoord, zoals de paalfunde- ring en de schil van de breedplaatvloer. Ter compensatie is op een aantal onderdelen hoger gescoord, tot 40%. Er is de potentie om op korte termijn al 50% te realiseren. Zelfs 75% of meer is tech- nisch mogelijk, bijvoorbeeld door opschaling van de slimmebre- kertechnologie. De toepassing van secundair materiaal bij deze sterkteklassen en milieuklassen is echter niet zonder meer toege- staan volgens NEN-EN 206 en NEN 8005. Van belang is dat er hiervoor ook aanvullende regelgeving wordt vastgesteld voor hogere vervangingspercentages, in lijn met CUR-aanbeveling 112 die al beschikbaar is voor vervangingspercentages boven de 50%. Naast toepassing van meer milieuvriendelijke betonmengsels moet het ontwerp van de draagstructuur van woongebouwen wor- den heroverwogen. Het gros van de huidige woongebouwen heeft een weinig circulaire opzet, aangezien het skelet volledig aan elkaar gestort wordt waarbij de installatietechnische voorzienin- gen grotendeels in het beton worden opgenomen. Het streven naar het maximaliseren van waardebehoud in de toekomst vraagt om een adaptief en losmaakbaar skelet, waarbij de verschillende bouwlagen met hun eigen levensduur gescheiden zijn (Layers of Stewart Brand). Voordeel hierbij is dat er ook lichter kan worden geconstrueerd. 8 A++ 3 89 A 12 5 kg CO 2e/m 3 All figures kg CO 2e/m3 Bounding figures are only applicable to specified strength class 17 CEMENT 3 2023 ?15 BetonBewust-CSC voorgeschreven. Dit bete- kent dat keurmerkhouders: advies geven over het milieuprofiel van be- ton en leveren van een hoge kwaliteit beton; herkomst van grondstoffen en hoge inzet van secundaire materialen verantwoorden; A-leverancier zijn op de CO2 -prestatieladder; transparanter zijn in de prestaties (lage CO2-uitstoot bij productie); veiligheid als topprioriteit hebben. MAT 1? Voor de credit MAT 1, die gaat over het materiaalgebruik, is de milieubelasting vergeleken met een referentiewaarde. Voor de betonconstructie zijn de dimensies van het betonskelet geoptimaliseerd, zoals de vloerdiktes van de breedplaatvloer, en is het milieuprofiel van hoogovencement (CEM III) de lat om de benodigde punten te halen. Dit betekent concreet dat beton is voorgeschre- ven met een CO2-emissie van 125 kg CO2 per m³ betonspecie. In een doorkijk naar het bij- passende duurzaamheidslabel komt dit neer op een A-label (zie kader 'Duurzaam beton nu en in de toekomst'). Ten opzichte van een betonmengsel met portlandcement (CEM I) met een CO2-emissie van 300 kg CO2/m³, is een gemiddelde besparing van 60% gehaald op de milieu-impact. WST 2? De credit WST 2 heeft betrekking op het toepassen van gerecycled materiaal. (Deze credit is in BREEAM 2020 verwerkt in MAT 1, die ook de toepassing van hergebruikte materialen beloont). Bij Jonas is hieraan invulling gegeven door in betonmengsels van verschillende constructiedelen tot 40% V/V van de grove fractie (grind) te vervangen door betongra- nulaat, met een gemiddelde van 25% van de totale hoeveelheid toeslagmateriaal overall over het gehele project. Omdat dergelijke hoge percentages niet zonder meer zijn toe- gestaan volgens NEN-EN 206 en NEN 8005, is hiervoor uitgegaan van CUR-Aanbeveling 112:2014 (Beton met betongranulaat als grof toeslagmateriaal) die vervanging mogelijk maakt tot 50% V/V en hoger. Aanvankelijk werd hierbij gevreesd voor onacceptabele verkleuringen van het zichtwerkbeton. Deze zijn echter niet opge- treden, wat aantoont dat granulaat ook in deze omstandigheden zonder problemen kan worden toegepast. Vanwege de brand- werendheidseis van 120 minuten, is de fijne fractie in het betonmengsel niet vervangen door secundair materiaal zoals vastgelegd in CUR-Aanbeveling 106:2014 (Beton met fijne fracties uit recyclinggranulaten als fijn toeslagmateriaal). Met bovenstaande maatregelen in het beton- skelet is de ambitie voor het BREEAM- label Outstanding w aargemaakt. 18 18 Jonas in aanbouw, foto: Orange Architects 16? CEMENT 3 20 23